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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Gentherapie, welche auf die spezifische
Immuntherapie angewendet wird, insbesondere im Rahmen von Behandlungen
von Erkrankungen, bei denen das dafür verantwortliche Agens ein
pathogener Organismus, wie insbesondere ein bakterielles, parasitäres oder
virales Agens, ist, oder im Rahmen der Behandlung von Krebs. Insbesondere
betrifft die Erfindung den Transfer von Nukleinsäuresequenzen, die die Gesamtheit
oder einen Teil von Antikörpern
kodieren, in Tumorzellen oder Zellen, die durch ein pathogenes Agens
infiziert sind, derart, dass die durch diese Nukleinsäuresequenzen
genetisch modifizierten Zellen auf ihrer Oberfläche diese Antikörper exprimieren
und insbesondere Antikörper,
die in der Lage sind, sich an ein Polypeptid, das auf der Oberfläche einer
zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten vorhanden
ist und an dem Prozess der Aktivierung einer solchen Zelle beteiligt
ist, zu binden.
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Seit
langem wurde die Gentherapie vorgeschlagen, um Störungen oder
Leiden, die im Rahmen der genetisch bedingten Erkrankungen beobachtet
werden, zu korrigieren. Diese Erkrankungen erklären sich insbesondere durch
eine Dysfunktion der Expression von speziellen Genen oder durch
die Expression von mutierten, nicht funktionsfähigen Polypeptiden in wenigstens
einem Zelltyp. Die Gentherapie besteht in diesem Falle darin, in
spezielle Zielzellen, die entnommen, dann in den menschlichen Körper zurückgegeben
werden, oder direkt in die betroffenen Organe die genetische Information,
die in der Lage ist, den beobachteten Fehler zu korrigieren, zu
transferieren. Es könnte
sich beispielsweise im Falle der Mukoviszidose um das Gen handeln,
welches das CFTR-Protein
kodiert, oder im Falle der Duchenne-Muskeldystrophie um das Gen
handeln, welches Dystrophin kodiert. Im Rahmen dieses Ansatzes wird
die genetische Information entweder in vitro in eine aus dem Organ
entnommene Zelle, wobei die modifizierte Zelle dann in den Organismus
zurückgegeben wird
(ex vivo-Verfahren), oder direkt in vivo in das geeignete Gewebe
eingeführt.
Zahlreiche Veröffentlichungen beschreiben
die Ausführung
von Gentherapieprotokollen, um in den Zielzellen die Expression
eines Proteins, welches ein therapeutisches Interesse aufweist,
durch Einführung
der entsprechenden genetischen Information zu erhalten.
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Gleichwohl
beschränkt
der Vorteil dieses Therapietyps sich nicht auf die Behandlung von
rein genetisch bedingten Erkrankungen und kann gleichfalls die Beseitigung
von Tumoren oder von pathogenen Agentien, wie bakteriellen oder viralen
Agentien, oder von durch solche pathogene Agentien infizierten Zellen
erlauben oder in Ermangelung dessen deren Fortschreiten oder Weiterentwicklung
verzögern.
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Die
gegen ein spezifisches Antigen gerichtete Immunantwort kann in zwei
unterschiedliche Kategorien eingeteilt werden, wobei die eine die
Antikörper
(Immunantwort vom humoralen Typ), die andere die zytotoxischen Effektorzellen,
wie beispielsweise die Makrophagen, die zytotoxischen Lymphozyten
(CTL) oder die Killerzellen (NK), wie auch die T-Helferlymphozyten,
insbesondere die CD4-TL, (Immunantwort vom zellulären Typ)
einsetzt. Die beiden Arten von Antworten unterscheiden sich insbesondere
darin, dass die Antikörper
die Antigene in ihrer dreidimensionalen Form erkennen, wohingegen
beispielsweise die T-Lymphozyten Peptidabschnitte der Antigene erkennen,
die assoziiert sind mit Glycoproteinen, die durch die Gene des Haupthistokompatibilitätskomplexes
(oder MHC), insbesondere die Gene des Haupthistokompatibilitätskomplexes
vom Typ I, die ubiquitär
auf der Oberfläche
der Zellen exprimiert werden, oder die Gene des Haupthistokompatibilitätskomplexes
vom Typ II, die auf spezifische Weise auf der Oberfläche der
Zellen, die an der Präsentation der
Antigene beteiligt sind (APC), exprimiert werden, kodiert werden.
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Gemäß einem
ersten Aspekt ist die Immunantwort vom zellulären Typ dadurch gekennzeichnet,
dass die T-Zellen vom CD4+-Typ (T-"Helfer"-Zellen infolge eines wohlbekannten
Aktivierungsphänomens
(für eine zusammenfassende Übersicht
siehe Alberola-Ila, 1997, Annu. Rev. Immunol., 15, 125-154) Zytokine
produzieren, die ihrerseits die Proliferation von APC-Zellen, die
in der Lage sind, diese Zytokine zu produzieren; die zelluläre Differenzierung
der B-Lymphozyten,
welche in der Lage sind, spezifische Antikörper zu produzieren; und die
Stimulation der zytotoxischen T-Lymphozyten (CTL) induzieren. Gemäß einem
zweiten Aspekt der zellulären
Immunantwort werden die zytotoxischen Effektorzellen, wie beispielsweise
die Lymphozyten vom CD8+-Typ (CTL), a) nach Wechselwirkung mit Antigen-Peptiden,
die gebunden sind auf und präsentiert
werden durch die Glycoproteine, die die ubiquitären Zellen tragen und die durch
die zu dem MHC I-System gehörenden
Gene kodiert werden, und b) gegebenenfalls durch die durch die CD4+-Zellen
produzierten Zytokine aktiviert. Die so aktivierten CTL sind dann
in der Lage, die Zellen, die das Antigen-Peptid exprimieren, zu
zerstören.
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In
dem besonderen Falle der Krebserkrankungen haben Hellstrom et al.
(1969, Adv. Cancer Res. 12, 167-223) gezeigt, dass die Abwehr des
Organismus in Hinblick auf Tumore insbesondere auf der Immunantwort
beruht, die die T- Lymphozyten,
insbesondere die zytotoxischen T-Lymphozyten einsetzt. Gleichwohl
haben zahlreiche Arbeiten gezeigt, dass die Mehrzahl dieser spezifischen
oder nicht-spezifischen Immuneffektoren unwirksam ist, um die Beseitigung
oder das Anhalten des Fortschreitens eines Tumors zu ermöglichen. Dies
ist der Grund, aus welchem es wünschenswert
ist, über
eine Methode zur Stimulation der Immunantwort, welche gegen die
Tumore gerichtet ist, und insbesondere der Antwort, welche die zytotoxischen
CTL-Lymphozyten eingreifen lässt,
verfügen
zu können,
um über
wirksamere Methoden zur Verhütung
oder zur. Behandlung der krebsartigen Zustände verfügen zu können. In gleicher Weise ist
gezeigt worden, dass das Immunsystem häufig unwirksam ist in Fällen von
Infektionen, insbesondere viralen Infektionen, siehe beispielsweise den
Fall der auf das HIV (Human Immunodeficiency Virus) zurückzuführenden
Infektionen.
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Gemäß einer
ersten Alternative war vorgeschlagen worden, die bereits wohlbekannten
Gentherapieverfahren anzupassen und in die Zielzellen, insbesondere
die Krebszellen, immunstimulatorische Gene (Immuntherapie), die
in der Lage sind, eine zellvermittelte Immunantwort in Hinblick
auf den Tumor zu induzieren oder zu aktivieren, Gene, die die Zytokine
kodieren (Colombo et al., 1994, Immunology Today, 15, 48-51), zytotoxische
Gene, welche den Zellen, die sie exprimieren, eine Toxizität verleihen,
beispielsweise das tk-Gen des Herpes simplex-Virus vom Typ I (HSV-1)
oder Anti-Onkogene, wie beispielsweise das mit dem Retinoblastom
assoziierte Gen oder p53, oder Polynukleotide, die in der Lage sind,
die Aktivität
eines Onkogens zu hemmen, wie beispielsweise Antisinn-Moleküle oder
Ribozyme, die in der Lage sind, die für die Onkogene spezifischen
mRNAs abzubauen, zu transferieren. Indessen fehlt in der Hauptzahl
der Fälle
den so modifizierten Zellen die Spezifität gegenüber dem Tumor und sie erlauben
keinen zufriedenstellenden therapeutischen Ansatz.
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Es
ist gleichfalls ein anderer Ansatz vorgeschlagen worden, der die
Vorteile der Gentherapie und den Einsatz von spezifischen Antikörpern verbindet.
Während
der letzten Jahre wurden zahlreiche Tumorantigene charakterisiert,
die insbesondere die Identifizierung von Antikörpern, insbesondere von monoklonalen
Antikörpern,
die für
diese Antigene spezifisch sind, erlaubt haben. Außerdem wurde
die in vitro-Produktion von Antikörpern, von Antikörperfragmenten
oder von Derivaten von Antikörpern,
wie chimären
Antikörpern,
durch Gentechnologie in eukaryotischen Zellen beschrieben (
EP 120 694 oder
EP 125 023 ). So wurden zahlreiche therapeutische
Strategien vorgeschlagen, beispielsweise für die Behandlung oder Verhütung von
B-Lymphomen (Yefenof et al., 1993, Current Opinion in Immunology,
5, 740-744), beruhend auf der Verabreichung von therapeutischen
Antikörpern,
welche spezifisch die Tumoranti gene ansteuern, an den Patienten,
um das kausale Agens der Erkrankung zu neutralisieren. Unglücklicherweise
haben sich diese Antikörper,
obgleich sie für
den Nachweis und die Diagnostik der Krebserkrankungen sehr nützlich sind,
aus therapeutischer Sicht als nicht zufriedenstellend erwiesen,
denn sie führen
beispielsweise zu begrenzten Immunreaktionen, welche einzig gegen
immundominante Epitope oder gegen Antigene, die eine große Variabilität aufweisen,
gerichtet sind.
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Die
Internationale Patentanmeldung (WO 94/29446) beschreibt die intrazelluläre Expression
von Antikörper
kodierenden DNA-Sequenzen. Dieser Ansatz erlaubt, eine Gentherapie
in Betracht zu ziehen, welche auf dem zielgerichteten Ansteuern
von zellulären
Komponenten, die durch die Impfmethoden nicht zugänglich sind,
beruht, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der beschriebene Ansatz
nicht die Entwicklung einer Immunantwort mit einbezieht, intrazellulär wirkt
und folglich keine wirksame Behandlung von Tumoren erlaubt.
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Die
Internationale Patentanmeldung (WO 98/31808) betrifft im Gegensatz
dazu die in vivo-Expression von Genen, welche Antikörper oder
Antikörperfragmente
kodieren, durch Zellen, welche in der Lage sind, die Antikörper in
den Blutkreislauf des Säugetiers,
welches die durch das den Antikörper
kodierende Gen genetisch modifizierten Zellen trägt, zu sekretieren. Der Vorteil
dieser Erfindung beruht auf der Möglichkeit, über lange Zeit ein Antikörpergrundniveau
in dem behandelten Patienten aufrechtzuerhalten.
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Wir
haben jetzt gezeigt, dass es möglich
ist, die zelluläre
Immunantwort umzudirigieren, indem auf der Oberfläche von
Zielzellen, insbesondere Tumorzellen oder Zellen, die durch ein
pathogenes Agens infiziert sind, die Gesamtheit oder einen Teil
eines Antikörpers
exprimiert wird, welcher in der Lage ist, an ein auf der Oberfläche von
zytotoxischen Effektorzellen oder T-Helferlymphozyten vorhandenes Polypeptid
zu binden. Wir haben insbesondere gezeigt, dass gemäß der Erfindung
diese genetisch modifizierten Zielzellen es erlauben, die Aktivierung
der zytotoxischen Effektorzellen oder von T-Helferlymphozyten zu dirigieren, die
zytotoxische Wirkung dieser Zellen, insbesondere aktivierten Zellen,
hinsichtlich der Zielzellen zu erhöhen, die zellvermittelte Immunantwort,
welche von Natur aus in Hinblick auf Tumorzellen oder infizierte
Zellen, seien sie genetisch modifiziert oder nicht, erfolgt, zu
dynamisieren. Dies kann beispielsweise durch die Lyse und die Beseitigung
der Zielzellen, der benachbarten Zellen und schließlich durch
die Beseitigung des Tumors oder der Infektion zum Ausdruck kommen.
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Die
Erfindung betrifft an erster Stelle ein biologisches Material für die Herstellung
von pharmazeutischen Zusammensetzungen, welche für die Behandlung von Säugetieren
bestimmt sind, umfassend:
- – wenigstens eine Nukleinsäuresequenz,
die wenigstens ein Gen von therapeutischem Interesse und Elemente,
die die Expression des Gens in vivo in Zielzellen, die dazu bestimmt
sind, durch die Nukleinsäuresequenz
genetisch modifiziert zu werden, sicherstellen, enthält;
- – wenigstens
eine Säugetierzelle,
welche von Natur aus keine Antikörper
produziert und in vitro genetisch durch wenigstens eine vorangegangene
Nukleinsäuresequenz
modifiziert worden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das
Gen von therapeutischem Interesse die Gesamtheit oder einen Teil
eines Antikörpers
kodiert, der auf der Oberfläche
der Säugetierzelle
exprimiert werden wird, und dass der Antikörper in der Lage ist, sich
an ein auf der Oberfläche
einer zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten vorhandenes
und an dem Prozess der Aktivierung einer solchen Zelle beteiligtes
Polypeptid zu binden.
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Mit "Nukleinsäuresequenz" soll ein doppelsträngiges oder
einzelsträngiges,
lineares oder zirkuläres, aus
der Natur isoliertes oder synthetisch hergestelltes DNA- und/oder
RNA-Fragment bezeichnet werden, welches eine präzise Aneinanderreihung von
modifizierten oder nicht-modifizierten Nukleotiden bezeichnet, die erlaubt,
ein Nukleinsäurefragment
oder eine Nukleinsäureregion
ohne Einschränkung
hinsichtlich der Größe zu definieren.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsweise
handelt es sich um eine Nukleinsäure,
die aus der Gruppe bestehend aus einer cDNA, einer genomischen DNA,
einer Plasmid-DNA, einer mRNA ausgewählt wird.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die "Nukleinsäuresequenz" wenigstens ein "Gen von therapeutischem Interesse" und Elemente für die Expression
des Gens von Interesse. Ein solches "Gen von therapeutischem Interesse" kodiert insbesondere
die Gesamtheit oder einen Teil eines nativen transmembranständigen Antikörpers oder
ein Derivat eines solchen Antikörpers,
insoweit als der Antikörper,
das Antikörperfragment
oder -derivat auf der Oberfläche
der genetisch modifizierten Säugetier-Zielzelle
exprimiert wird und der Antikörper
in der Lage ist, an ein auf der Oberfläche einer zytotoxischen Effektorzelle
oder eines T-Helferlymphozyten vorhandenes und an dem Prozess der
Aktivierung einer solchen Zelle beteiligtes Polypeptid zu binden.
Mit Antikörper "fragment" sollen insbesondere
die Fragmente F(ab)
2, Fab', Fab, sFv (Blazar
et al., 1997, Journal of Immunology, 159, 5821-5833; Bird et al.,
1988, Science, 242, 423-426) eines nativen Antikörpers und mit "Derivat" beispielsweise ein
chimäres
Derivat eines solchen Antikörpers
bezeichnet werden (siehe beispielsweise die chimären Maus/Mensch-anti-CD3-Antikörper in
Arakawa et al., 1996, J. Biochem., 120, 657-662, oder die Immuntoxine,
wie das SFv-Toxin von Chaudary et al., 1989, Nature 339, 394-397).
Mit "transmembranständiger Antikörper" soll ein Antikörper bezeichnet
werden, bei dem wenigstens die funktionale Region, die in der Lage
ist, dessen spezifisches Antigen zu erkennen und daran zu binden,
auf der Oberfläche
der Zielzellen exprimiert wird, um diese Erkennung und Bindung zu
erlauben. Insbesondere bestehen die Antikörper gemäß der Erfindung aus Fusionspolypeptiden,
umfassend die Aminosäuren,
welche diese funktionale Region definieren, und eine Aminosäuresequenz
(transmembranständiges
Polypeptid), welche die Verankerung innerhalb der Membranlipiddoppelschicht
der Zielzelle oder auf der äußeren Oberfläche dieser
Doppelschicht erlaubt. Die Nukleinsäuresequenzen, die zahlreiche
transmembranständige
Polypeptide kodieren, sind in der Literatur beschrieben. Gemäß einem
bevorzugten Fall der Erfindung wird das transmembranständige Polypeptid
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einem Glycoprotein, einem Lipoprotein,
einem Rezeptor, wie der Gesamtheit oder einem Teil der weiter oben
in der Anmeldung erwähnten
Komplexe (beispielsweise CD4, Fc, gp160 von HIV), und insbesondere
aus der Gruppe bestehend aus dem Glycoprotein des Tollwut-Virus
(Französische
Patentanmeldung Nr.
FR 97 09152 ),
CD4 (Weijtens et al., 1998, Gene Therapy, 5, 1195-1203), gp160,
Fc. Gemäß einem
ganz und gar vorteilhaften Fall wird die die schwere Kette des Antikörpers kodierende
Nukleinsäuresequenz
mit der Nukleinsäuresequenz,
die ein solches transmembranständiges
Polypeptid kodiert, fusioniert werden.
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Mit "Elemente, welche
die Expression des Gens in vivo sicherstellen" sollen die Elemente bezeichnet werden,
die erforderlich sind, um die Expression des Gens nach seinem Transfer
in eine Zielzelle sicherzustellen. Es handelt sich insbesondere
um Promotorsequenzen und/oder Regulationssequenzen, welche in der
Zelle wirksam sind, und gegebenenfalls die Sequenzen, die erforderlich
sind, um die Expression des Polypeptids auf der Oberfläche der
Zielzellen zu erlauben. Der eingesetzte Promotor kann ein viraler,
ubiquitärer
oder gewebespezifischer Promotor oder ferner ein synthetischer Promotor
sein. Als Beispiel kann man die Promotoren, wie die Promotoren der
Viren RSV (Rous-Sarkom-Virus),
MPSV, SV40 (Simian Virus), CMV (Zytomegalievirus) oder des Vakziniavirus,
die Promotoren des muskuläre
Kreatinkinase, Actin, "pulmonary
surfactant" kodierenden
Gens aufführen.
Es ist außerdem
möglich,
eine für
einen gegebenen Zelltyp spezifische oder unter definierten Bedingungen
aktivierbare Promotorsequenz zu wählen. Die Literatur liefert
eine große
Anzahl von Infor mationen, welche sich auf solche Promotorsequenzen
beziehen. Außerdem
kann die Nukleinsäure wenigstens
zwei Sequenzen, die gleich oder verschieden sind, welche eine transkriptionelle
Promotoraktivität aufweisen,
und/oder wenigstens zwei Gene, die gleich oder verschieden sind,
welche bezogen aufeinander aneinander angrenzend, entfernt, in der
gleichen Richtung/Orientierung oder in umgekehrter Richtung/Orientierung
angeordnet sind, umfassen, insoweit als die Funktion des transkriptionellen
Promotors oder die Transkription der Gene nicht beeinträchtigt werden.
Ebenso ist es bei dieser Art von Nukleinsäurekonstrukt möglich, "neutrale" Nukleinsäuresequenzen
oder Introns einzuführen,
die die Transkription nicht stören
und vor dem Translationsschritt gespleißt werden. Solche Sequenzen
und deren Verwendungen sind in der Literatur (WO 94/29471) beschrieben.
Die Nukleinsäure
könnte
gleichfalls Sequenzen umfassen, die für den intrazellulären Transport,
für die
Replikation und/oder für
die Integration, für
die Transkription oder die Translation erforderlich sind. Solche
Sequenzen sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt. Außerdem können die
gemäß der Erfindung
einsetzbaren Nukleinsäuren
gleichfalls Nukleinsäuren,
die derart modifiziert worden sind, dass es ihnen nicht möglich ist,
sich in das Genom der Zielzelle zu integrieren, oder Nukleinsäuren, die
mit Hilfe von Agentien, wie beispielsweise Spermin, stabilisiert
sind, sein, insofern als diese keine Auswirkung auf die Wirksamkeit
der Transfektion haben.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsweise
der Erfindung ist die Nukleinsäuresequenz
eine nackte DNA- oder RNA-Sequenz, d.h. frei von einer jeglichen
Verbindung, welche deren Einführung
in die Zellen (Nukleinsäuresequenztransfer)
erleichtert. Um ihre Einführung
in die Zielzellen zu begünstigen,
um die genetisch modifizierten Zellen der Erfindung zu erhalten,
kann diese Nukleinsäuresequenz
gleichwohl in Form eines Vektors vorliegen und insbesondere in Form
eines viralen Vektors, wie beispielsweise eines adenoviralen Vektors,
retroviralen Vektors, eines von einem Poxvirus abgeleiteten Vektors,
insbesondere von einem Vakziniavirus oder dem modifizierten Ankara-Virus
("Modified Virus
Ankara"; MVA) abgeleiteten
Vektors, oder eines nicht-viralen Vektors, wie beispielsweise eines
Vektors, bestehend aus wenigstens einer solchen Nukleinsäuresequenz, welche
komplexiert oder konjugiert ist mit wenigstens einem Trägermolekül oder einer
Trägersubstanz,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus einer amphiphilen kationischen Substanz,
insbesondere einem kationischen Lipid, einem kationischen oder neutralen
Polymer, einer polaren protischen Verbindung, insbesondere ausgewählt aus
Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerol, Ethanol, 1-Methyl-L-2-pyrrolidon
oder deren Derivaten, und einer polaren aprotischen Verbindung,
insbesondere ausgewählt
aus Dimethylsulfoxid (DMSO), Diethylsulfoxid, Di-n-propylsulfoxid,
Dimethylsulfon, Sulfolan, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Tetramethylharnstoff,
Acetonitril oder deren Derivaten.
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Außerdem können solche
Vektoren darüber
hinaus Targeting-Elemente umfassen, welche erlauben können, den
Transfer von Nukleinsäuresequenzen
in Richtung auf bestimmte Zelltypen oder bestimmte besondere Gewebe
(Tumorzellen, Zellen des Lungenepithels, hämopoetische Zellen, Muskelzellen,
Nervenzellen...) zu dirigieren. Sie können gleichfalls erlauben,
den Transfer eines Wirkstoffs in Richtung bestimmter bevorzugter
intrazellulärer
Kompartimente, wie beispielsweise des Kerns und der Mitochondrien,
zu dirigieren. Es kann sich außerdem
um Elemente handeln, die das Eindringen in das Innere der Zelle
oder die Lyse der Endosomen vereinfachen. Solche Targeting-Elemente
sind in der Literatur umfänglich
beschrieben. Es kann sich beispielsweise um die Gesamtheit oder
einen Teil von Lectinen, Peptide, insbesondere das Peptid JTS-1 (siehe
Patentanmeldung WO 94/40958), Oligonukleotide, Lipide, Hormone,
Vitamine, Antigene, Antikörper, spezifische
Liganden von Membranrezeptoren, Liganden, die in der Lage sind,
mit einem Antiliganden zu reagieren, fusogene Peptide, Peptide von
nukleärer
Lokalisation oder eine Kombination solcher Verbindungen handeln.
Es kann sich insbesondere um Galactosylreste handeln, welche erlauben,
den Rezeptor der Asialoglycoproteine spezifisch auf die Oberfläche der
Leberzellen zu dirigieren, um Liganden, welche mit Rezeptoren, wie
Rezeptoren von Wachstumsfaktoren, Rezeptoren von Zytokinen, Lectinen,
Adhäsionsproteinen
wechselwirken können,
es kann sich gleichfalls um ein Antikörperfragment, wie das Fab-Fragment,
ein fusogenes INF-7-Peptid, welches sich von der Untereinheit HA-2
des Hämagglutinins
des Influenza-Virus ableitet (Plank et al., 1994, J.Biol. Chem.
269, 12918-12924), ein nukleäres
Lokalisationssignal, welches sich von dem T-Antigen des SV40-Virus
oder dem EBNA-1-Protein des Epstein-Barr-Virus ableitet, handeln.
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Gemäß der Erfindung
ist der auf der Oberfläche
der Zielzellen exprimierte Antikörper
in der Lage, sich an ein Polypeptid zu binden, das auf der Oberfläche einer
zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten, insbesondere
eines CD4-T-Helferlymphozyten, vorhanden und an dem Prozess der
Aktivierung einer solchen Zelle beteiligt ist, und insbesondere
an einen Rezeptor, welcher direkt an einem solchen Prozess beteiligt
ist. Wie zuvor beschrieben wurde, ist dieses Phänomen der Aktivierung der zytotoxischen
Effektorzellen oder von T-Helferlymphozyten ein entscheidender Faktor
für die
zellvermittelte Immunreaktion. Gleichwohl empfiehlt sich, anzumerken,
dass es im Rahmen der Ausführung
der Erfindung nicht unabdingbar ist, dass der Pro zess der Aktivierung
nach der Anheftung durch den gemäß der Erfindung
auf der Oberfläche
der Zielzellen exprimierten Antikörpers stattfindet. Tatsächlich kann
dieser Antikörper
gemäß der Erfindung
sich gleichfalls an die Peptide binden, wie sie definiert wurden,
die aber auf zytotoxischen Efffektorzellen oder Helferlymphozyten,
die bereits aktiviert sind, vorhanden sind. Mit "zytotoxischen Effektorzellen" sollen die Makrophagen,
die zytotoxischen T-Lymphozyten
(CTL) und die Killerzellen (NK) wie auch die sich davon ableitenden
Zellen, wie beispielsweise die LAK (2Versteeg,
1992, Immunology Today, 13, 244-247; Brittende et al., 1996, Cancer
77, 1226-1243; Poplack et al., 1976, Blood 48, 809-816), bezeichnet
werden. Mit "T-Helferlymphozyten" sollen insbesondere
die CD4-Zellen bezeichnet werden, die nach Aktivierung die Sekretion
von Aktivierungsfaktoren für die
Effektorzellen der Immunantwort erlauben (siehe weiter oben). Die
Polypeptide und insbesondere die Rezeptoren, die auf der Oberfläche von
diesen Zellen exprimiert werden und die an der Aktivierung von solchen Zellen
beteiligt sind, bestehen insbesondere aus der Gesamtheit oder einem
Teil des TCR-Komplexes, insbesondere TCR-α, TCR-β oder CD3, der Gesamtheit oder
einem Teil der Komplexe CD8, CD4, CD28, LFA-1, 4-1BB (Melero et
al., 1998, Eur. J. Immunol., 28, 1116-1121), CD47, CD2, CD1, CD9,
CD45, CD30, CD40, der Gesamtheit oder einem Teil der Rezeptoren
von Zytokinen (Finke et al., 1998, Gene Therapy, 5, 31-39), wie IL-7,
IL-4, IL-2, IL-15 oder GM-CSF, der Gesamtheit oder einem Teil des
Rezeptorkomplexes der NK-Zellen, wie
beispielsweise Vα14NKT
(Kawano et al., 1998, Immunology, 95, 5690-5693), NKAR, Nkp46 (Pessino
et al., 1998, J. Exp. Med., 188, 953-960), Nkp44, der Gesamtheit
oder einem Teil der Rezeptoren von Makrophagen, wie beispielsweise
dem Fc-Rezeptor (Deo et al., 1997, Immunology Today, 18, 127-135). Gemäß einer besonderen
Ausführungsweise
ist es gleichfalls möglich,
in Betracht zu ziehen, die zytotoxischen Effektorzellen oder die
T-Helferlymphozyten
genetisch, insbesondere in vivo, derart zu modifizieren, dass sie
auf ihrer Oberfläche
ein Polypeptid exprimieren, das natürlicherweise durch diese Zellen
nicht exprimiert wird und in der Lage ist, den Prozess der Aktivierung
solcher Zellen zu induzieren, durch die Einführung von Nukleinsäuresequenzen,
welche das ein solches Polypeptid kodierende Gen umfassen, in diese
Zellen. Gemäß der Erfindung ist
es dann möglich,
eine Nukleinsäuresequenz
auszuwählen,
die ein Gen von therapeutischem Interesse enthält, welches die Gesamtheit
oder einen Teil eines Antikörpers,
welcher auf der Oberfläche
der Zielzellen des zu behandelnden Patienten exprimiert werden kann,
kodiert, wobei der Antikörper
in der Lage ist, an ein solches Polypeptid, welches natürlicherweise
durch diese zytotoxischen Effektorzellen oder T-Helferlymphozyten nicht
exprimiert wird, zu binden.
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Die
Erfindung beruht insbesondere auf der Möglichkeit, die Gene zu klonieren,
die die Gesamtheit oder einen Teil eines Antikörpers kodieren, und den Antikörper in
Zellen nach einem Transfer der Gene in die Zellen ausgehend von
Vektoren, wie sie zuvor beschrieben worden sind, zu exprimieren.
Die Literatur schlägt
eine große
Anzahl von Beispielen für
Gene vor, die Antikörper
kodieren, welche in der Lage sind, mit solchen Polypeptiden oder
Rezeptoren zu reagieren. Es liegt im Vermögen des Fachmanns auf diesem
Gebiet, die Nukleinsäuresequenzen
zu erhalten, die solche Antikörper
kodieren. Es können
beispielsweise die Gene aufgeführt
werden, die die leichte und schwere Kette des Antikörpers YTH
12.5 (anti-CD3) (Routledge et al., 1991, Eur. J. Immunol. 21, 2717-2725),
von anti-CD3 gemäß Arakawa
et al., 1996, J. Biochem., 120, 657-662) kodieren. Die Nukleinsäuresequenzen
von solchen Antikörpern
sind ausgehend von Datenbanken, welche durch die Fachleute auf diesem
Gebiet üblicherweise
verwendet werden, leicht identifizierbar.
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Es
ist gleichfalls möglich,
ausgehend von Hybridomen, die bei der ATCC verfügbar sind und die für Polypeptide,
die auf der Oberfläche
von zytotoxischen Effektorzellen oder von T-Helferlymphozyten vorhanden sind
und an dem Prozess der Aktivierung solcher Zellen beteiligt sind,
spezifische Antikörper
sekretieren, (beispielsweise ein Hybridom, welches Gg2b-κ-Immunglobuline,
welche gegen die Rezeptoren des TCR gerichtet sind, sekretiert)
die Nukleinsäuresequenzen,
die die schweren und/oder leichten Ketten dieser unterschiedlichen
Antikörper
kodieren, durch Amplifizierungsmethoden, wie die RT-PCR, mit Hilfe
von spezifischen Oligonukleotiden oder die Techniken, die cDNA-Banken
einsetzen (Maniatis et al., 1982, Molecular cloning. A laboratory
manual. C.S.H. Laboratory, Cold Spring Harbor, New York), zu klonieren.
Die so klonierten Sequenzen stehen dann für ihre Klonierung in Vektoren
zur Verfügung.
Gemäß einem
bevorzugten Fall der Erfindung wird die die schwere Kette des Antikörpers kodierende
Nukleinsäuresequenz
durch homologe Rekombination mit der Nukleinsäuresequenz, welche ein transmembranständiges Polypeptid,
wie das Tollwut-Glycoprotein (diese molekularbiologischen Techniken
werden in der französischen
Patentanmeldung Nr
FR 97 09152 perfekt
beschrieben) oder gp160 (Polydefkis et al., 1990, J. Exp. Med.,
171, 875-887), kodiert, fusioniert.
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Unter
den Säugetier-Zielzellen,
die die Erfindung sich vornimmt, zu eliminieren oder deren Weiterentwicklung
zu beschränken,
kann man insbesondere die Tumorzellen, die durch ein virales pathogenes
Agens infizierten Zellen oder die durch ein bakterielles pathogenes
Agens infizierten Zellen aufführen.
Gemäß der Erfindung
erlaubt die Expression der Gesamtheit oder eines Teils ei nes Antikörpers, der
in der Lage ist, sich an ein Polypeptid, das auf der Oberfläche einer
zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten vorhanden
ist und an dem Prozess der Aktivierung einer solchen Zelle beteiligt
ist, zu binden, auf der Oberfläche dieser
Zellen, die zytotoxische Immunantwort in Richtung eines gegebenen
Ziels zu dirigieren und insbesondere diese Antwort auf die Ebene
eines Tumors oder eines Infektionsherds zu dirigieren.
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Als "virales pathogenes
Agens" kann man
beispielsweise das Virus HIV, EBV, CMV, das Hepatitis-Virus und
die Papillomaviren aufführen.
Als "parasitäres pathogenes
Agens" kann man
beispielsweise Leishmania lesmaniae und Plasmodium falciparum aufführen.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsweise
betrifft die Erfindung ein biologisches Material, das aus wenigstens
einer Zielzelle, wie insbesondere einer Tumorzelle oder einer durch
ein virales pathogenes Agens infizierten Zelle, die natürlicherweise
keine Antikörper
produziert, in einer Form, die deren Verabreichung in den Organismus
eines humanen oder tierischen Säugetiers
wie auch gegebenenfalls deren vorab erfolgende Kultivierung erlaubt,
gebildet wird, wobei die Zelle in vitro genetisch modifiziert worden
ist durch wenigstens eine Nukleinsäuresequenz, welche wenigstens
ein Gen enthält,
welches die Gesamtheit oder einen Teil eines auf der Oberfläche der
Zielzelle exprimierten Antikörpers
kodiert, und wobei der Antikörper
in der Lage ist, sich an ein Polypeptid zu binden, das auf der Oberfläche einer
zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten, wie
jenen, die zuvor beschrieben worden sind, vorhanden ist. Die Zielzelle
stammt insbesondere entweder von dem zu behandelnden Säugetier
oder von einem anderen Säugetier
als jenem, das behandelt werden muss. In diesem letzteren Falle
empfiehlt es sich, anzumerken, dass die Zielzelle eine Behandlung durchlaufen
haben wird, die diese mit dem zu behandelnden Säugetier verträglich macht.
Gemäß einem
bevorzugten Fall soll "Säugetier" ein humanes Säugetier
bezeichnen.
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Ein
solches biologisches Material ist, wenn es an einen Patienten verabreicht
wird und insbesondere auf intratumoralem Wege verabreicht wird,
in der Lage, bei diesem eine zellvermittelte Immunantwort zu induzieren,
die zu der Produktion von Zytokinen und zur zytotoxischen Wirkung
der Effektorzellen führen
kann, die nicht nur durch die Beseitigung der verabreichten Zellen,
sondern gleichfalls durch die Beseitigung der benachbarten Zellen,
die die Antigene, insbesondere tumorspezifische, präsentieren,
welche in der Lage sind, durch die aktivierten zytotoxischen Effektorzellen
erkannt zu werden, zum Ausdruck kommen.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
die Verwendung eines biologischen Materials, wie oben beschrieben, für die Herstellung
einer pharmazeutischen Zusammensetzung, welche für die Behandlung oder die Verhütung von
Krebserkrankungen oder von viralen Infektionen bestimmt ist. Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verwendung einer Nukleinsäuresequenz,
welche wenigstens ein Gen von therapeutischem Interesse und Elemente,
welche die Expression des Gens in vivo in durch eine solche Nukleinsäuresequenz
genetisch modifizierten Zielzellen sicherstellen, enthält, wobei
das Gen von therapeutischem Interesse die Gesamtheit oder einen
Teil eines Antikörpers,
welcher auf der Oberfläche
der Zielzelle exprimiert wird und in der Lage ist, sich an ein Polypeptid
zu binden, welches auf der Oberfläche einer zytotoxischen Effektorzelle
oder eines T-Helferlymphozyten vorhanden und an dem Prozess der
Aktivierung einer solchen Zelle beteiligt ist, kodiert, für die Herstellung
von pharmazeutischen Zusammensetzungen, die für die Behandlung eines Säugetiers
durch Gentransfer bestimmt sind.
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Für das Ausführen der
im Rahmen der Erfindung erwähnten
Behandlung des Säugetiers
ist es möglich, über pharmazeutische
Zusammensetzungen zu verfügen,
welche ein biologisches Material, wie zuvor beschrieben, welches
vorteilhafterweise mit einem pharmazeutisch annehmbaren Träger oder
Vehikel für
die Verabreichung an den Menschen oder das Tier kombiniert ist,
umfassen. Die Verwendung von solchen Trägern wird in der Literatur
beschrieben. Dieser pharmazeutisch annehmbare Träger oder dieses pharmazeutisch
annehmbare Vehikel ist vorzugsweise isotonisch, hypotonisch oder
weist eine geringe Hypertonie auf und hat eine relativ niedrige
Ionenstärke,
wie beispielsweise eine Saccharoselösung. Außerdem kann die Zusammensetzung
Lösemittel,
wässrige
oder teilweise wässrige
Vehikel, wie beispielsweise steriles pyrogenfreies Wasser, und Dispersionsmedien
enthalten. Der pH dieser pharmazeutischen Zusammensetzungen wird
geeigneterweise gemäß den herkömmlichen
Techniken eingestellt und gepuffert.
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Gemäß einer
Variante betrifft die Erfindung eine pharmazeutische Zusammensetzung,
welche insbesondere ein biologisches Material, wie beschrieben,
und eine proteinartige Verbindung, welche natürlicherweise für die Aktivierung
der zytotoxischen Effektorzellen oder von T-Helferlymphozyten verantwortlich
oder an dieser Aktivierung beteiligt ist, umfasst. Spezieller wird
eine solche Verbindung aus einem Zytokin ("The cytokine Handbook", 2. Aufl., Hrsg.
A.W. Thomson, Ac. Press, Harcourt Brace & Company), einem Chemokin (Rollins
et al., 1997, Blood, 90, 909-928; Devalaraja et al., 1999, TIPS,
20, 151-156) oder einer jeglichen anderen Verbindung, welche die
Costimulation der zytotoxischen Effektorzellen erlaubt, (beispielsweise
die Gesamtheit oder ein Teil eines anti-CD28-Antikörpers; Stefan
et al., 1997, Cancer Research, 59(8), 1961-1967) bestehen. Die Verbindung
wird bevorzugt IL2 sein. In einer Ausführungsvariante könnte das
erfindungsgemäße biologische
Material außerdem
eine DNA-Sequenz umfassen, die die Expression einer an der Aktivierung
der zytotoxischen Effektorzellen oder von T-Helferlymphozyten beteiligten
Verbindung sicherstellt. In diesem Falle kann diese Sequenz in der
zuvor beschriebenen Nukleinsäuresequenz
enthalten sein oder in einer Nukleinsäuresequenz enthalten sein,
die von jener, die das Gen von therapeutischem Interesse enthält, unabhängig ist
(WO 95/09241).
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Gemäß einer
ersten Möglichkeit
kann das Arzneimittel direkt in vivo oder durch einen ex vivo-Ansatz, der
darin besteht, Zielzellen aus dem zu behandelnden Säugetier
zu entnehmen, diese in vitro gemäß der Erfindung
zu transfizieren und diese dem Säugetier
wieder zu verabreichen, verabreicht werden.
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Das
erfindungsgemäße biologische
Material kann in vivo insbesondere in injizierbarer Form, insbesondere
auf intratumoralem Wege verabreicht werden. Man kann gleichfalls
eine Injektion auf intratrachealem, intranasalem, epidermalem, intravenösem, intraarteriellem,
intramuskulärem,
intrapleuralem, intrazerebralem Wege durch eine Spritze oder ein
jegliches anderes äquivalentes
Mittel in Betracht ziehen. Gemäß einer
anderen Ausführungsweise
kann man Systeme einsetzen, welche für die Behandlung der Atemwege
oder der Schleimhäute
angepasst sind, wie die Inhalation, Instillation oder die Vernebelung,
auf topischem Wege, durch orale Verabreichung oder ein jegliches
anderes Mittel oder eine jegliche andere Maßnahme, welche den Fachleuten
auf diesem Gebiet bestens bekannt sind und auf die Erfindung angewendet
werden können.
Die Verabreichung kann mittels einer Einheitsdosis oder einer, ein-
oder mehrmals nach einem bestimmten Zeitintervall, wiederholten
Dosis erfolgen. Der Verabreichungsweg und die Dosierung, die am
besten geeignet sind, variieren abhängig von verschiedenen Parametern,
wie beispielsweise dem Individuum oder der Krankheit, die zu behandeln
sind, oder ferner von der zu transferierenden Nukleinsäure oder
dem Zielorgan/-gewebe.
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Die
Erfindung betrifft gleichfalls eine Säugetierzelle, die natürlicherweise
keine Antikörper
produziert, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie genetisch modifiziert
ist durch wenigstens eine Nukleinsäuresequenz, die wenig stens
ein Gen von therapeutischem Interesse und Elemente, welche die Expression
des Gens in der Zelle sicherstellen, enthält, wobei das Gen von therapeutischem
Interesse die Gesamtheit oder einen Teil eines Antikörpers, der
auf der Oberfläche
der genetisch modifizierten Zelle exprimiert wird, kodiert, und dass
der Antikörper
in der Lage ist, sich an ein Polypeptid, das auf der Oberfläche einer
zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten vorhanden und an dem
Prozess der Aktivierung einer solchen weiter oben beschriebenen
Zelle beteiligt ist, zu binden.
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Schließlich betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zelle,
wie oben beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man
in eine Säugetierzelle,
welche von Natur aus keine Antikörper
produziert, durch ein jegliches geeignetes Mittel oder eine jegliche
geeignete Maßnahme
wenigstens eine Nukleinsäuresequenz
einschleust, die wenigstens ein Gen von therapeutischem Interesse
und Elemente, welche die Expression des Gens in der Zelle sicherstellen,
enthält,
wobei das Gen von therapeutischem Interesse die Gesamtheit oder
einen Teil eines Antikörpers,
der auf der Oberfläche
der genetisch modifizierten Zelle exprimiert wird, kodiert, und
dass der Antikörper
in der Lage ist, sich an ein Polypeptid, das auf der Oberfläche einer
zytotoxischen Effektorzelle oder eines T-Helferlymphozyten vorhanden
und an dem Prozess der Aktivierung einer solchen Zelle beteiligt
ist, zu binden, dann dass man unter diesen Zellen jene, die durch
die genannte Nukleinsäuresequenz
genetisch modifiziert worden sind, selektiert.
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Die
nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie
auf irgendeine Weise zu beschränken.
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Legende der Figuren:
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1:
Proliferationstest an Splenozyten aus der Maus (2.105 Zellen/Vertiefung),
die mit P815-Zellen, ausgestattet mit den TR310- und H57-597-Antikörpern, aktiviert
wurden. Nachweis während
5 Tagen. Achtstündige
Markierung mit tritiummarkiertem Thymidin Die Ergebnisse sind als
Menge von eingebautem tritiummarkiertem Thymidin ausgedrückt (103 cpm).
-
2: Analyse der Expression der verschiedenen
Antikörper
nach Infektion von BHK21-Zellen mit den verschiedenen rekombinanten
Viren durch Durchflusszytometrie. A-B-C entsprechen den mit den
Viren MVATG14205, MVATG14240 bzw. MVATG14237 ausgeführten Infektionen.
(T: negative Markierung mit Hilfe eines negativen Vergleichsantikörpers; m
anti-rat IgG: Markierung mit Hilfe eines Mäuse-Antikörpers, der gegen die IgG aus
der Ratte gerichtet ist; r anti-hamster
IgG: Markierung mit Hilfe eines Ratten-Antikörpers, der gegen die IgG aus
dem Hamster gerichtet ist).
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2A:
Analyse der Expression des Antikörpers
TR310.
-
2B:
Analyse der Expression des Antikörpers
KT3.
-
2C:
Analyse der Expression des Antikörpers
H57-597.
-
3:
Modell P815 (geringe Immunogenität;
H2d; CMH1; ICAM1; CD48). Proliferationstest an mit mit den verschiedenen
rekombinanten MVA-Viren infizierten Zellen aktivierten Mäuse-Splenozyten
(2.105 Zellen/Vertiefung). A-B entspricht
dem Inkontaktbringen von 2.105 Splenozyten
mit 20000 bzw. 2000 der unterschiedlichen P815-Zellen. P815/TR310,
P815/H57-597 und P815/R2: P815, ausgestattet mit den Antikörpern TR310,
H57-597 bzw. einem Vergleichsantikörper; P815/MVATG14205, P815/MVATG14237, P815/MVATG14240:
P815, infiziert mit den verschiedenen rekombinanten MVA-Viren; Con
A und IL-2: positive Vergleichsproben, welche der Stimulation von
Splenozyten mit rekombinantem Concanavalin A oder Interleukin-2
entsprechen; Zellen: Splenozyten allein. Es ist der Infektionsprozentsatz
mit den verschiedenen rekombinanten MVA-Viren angegeben.
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4:
Modell B16F0 (nicht-immunogen; H2b) Proliferationstest an mit mit
den verschiedenen rekombinanten MVA-Viren infizierten Zellen aktivierten
Mäuse-Splenozyten
(2.105 Zellen/Vertiefung). A-B-C entspricht
dem Inkontaktbringen von 2.105 Splenozyten
mit 20000, 10000 oder 2000 der verschiedenen B16F0-Zellen. B16F0/MVATG14205,
B16F0/MVATG14237, B16F0/MVATG14240: B16F0, infiziert mit den verschiedenen
rekombinanten MVA-Viren; Con A: positive Vergleichsprobe, welche
der Stimulation von Splenozyten mit Concanavalin A entspricht; Zellen:
Splenozyten allein. Es ist der Infektionsprozentsatz mit den verschiedenen
rekombinanten MVA-Viren angegeben.
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Beispiel 1
-
1 – Methoden
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1-1 Konstruktion der rekombinanten
MVA-Viren
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Um
die Klonierung der Nukleinsäuresequenzen,
die verschiedene Antikörper,
die aufgrund ihrer Fähigkeit,
die T-Lymphozyten zu aktivieren, ausgewählt worden waren, kodieren,
zu ermöglichen,
wurden drei verschiedene Hybridome ausgewählt:
- – Hybridom
TR310 (Ratte-anti-Mäuse-Vb7
(IgG2b); ATCC HB-219; L. Weissman; Fusion Maus-Myelome/Ratten-Splenozyten).
- – Hybridom
H57-597 (Hamster-anti-Mäuse-TCRab
(IgG); ATCC HB-218; Kubo et al., 1989, J. Immunology, 142: 2736-2742;
Fusion Mäuse-Myelome/Hamster-Splenozyten).
- – Hybridom
KT3 (Ratte-anti-Mäuse-CD3e
(IgG2a); Tomonari et al., 1988, Immunogenetics, 28: 455-458; Fusion
Mäuse-Myelome/Ratten-Splenozyten).
-
Die
Klonierung der Sequenzen, die die Gesamtheit der unterschiedlichen
schweren und leichten Ketten von diesen Antikörpern kodieren, wurde gemäß zwei unterschiedlichen
Methoden ausgehend von den Gesamt-RNAs, die aus den 3 Hybridomen
extrahiert wurden, ausgeführt:
- a) durch RT-PCR mit Hilfe von spezifischen
Oligonukleotiden (Bca BESTTM RNA PCRKit,
Takara Shuzo Co., Ltd.; Frohman et al., 1988, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 85: 8998-9002), die derart definiert wurden, dass sie auf
der Höhe
der konservierten Regionen der konstanten 3'- und variablen 5'-Sequenzen, die die entsprechenden Immunglobuline
kodieren, hybridisieren (siehe C.A. Kettleborough et al., 1993,
Eur. J. Immunol. 23: 206-211). Insbesondere wurden diese Sequenzen
mit Hilfe der folgenden, in GeneBank verfügbaren Informationen definiert:
Hybridom
TR310 und KT3 (schwere und leichte Ketten aus der Ratte):
– schwere
Kette vom gamma-Typ: anti-Acetylcholinrezeptor-Antikörper-Gen
aus der Ratte, umgelagerte Ig gamma-2a-Kette, VDJC-Region, vollständige kodierende
Sequenz (cds). Autor: Agius, M.A., und Bharati, S. 1993. Aufnahmenummer
in GeneBank = L22654.
– leichte
Kette vom kappa-Typ: anti-Acetylcholinrezeptor-Antikörper-Gen
aus der Ratte; kappa-Kette, VJC-Region, vollständige kodierende Sequenz (cds). Autor:
Agius, M.A., und Bharati, S. 1993. Aufnahmenummer in GeneBank =
L22653.
Hybridom H57-597: (schwere und leichte Kette aus dem
Hamster):
– schwere
Kette vom gamma-Typ: IgG-schwere Kette-mRNA aus Cricetulus migratorius,
vollständige
kodierende Sequenz (cds). Autor: Whitters, M.J., und Collins, M.
1995. Immunogenetics. 42(3): 227-228. Aufnahmenummer in GeneBank
= U17166.
– leichte
Kette vom lambda-Typ: Immunglobulin lambda (IgL)-Kette-mRNA aus
Mus musculus, vollständige kodierende
Sequenz (cds). Autor: Reidl, L.S., Kinoshita, C.M., und Steiner,
L.A. 1992. J. Immunol. 149: 471-480. Aufnahmenummer in GeneBank
= M94349.
- b) durch Konstruktionen von cDNA-Banken in pBluescript (Universal
Riboclone System, Promega, Madison, USA; Maniatis et al., 1982,
Molecular Cloning. A laboratory manual. C.S.H. Laboratory, Cold
Spring Harbor, New York) und Screenen dieser Banken mit den amplifizierten
Fragmenten gemäß a).
-
Die
so isolierten Ketten werden durch Rekombination in ein rekombinantes
MVA-Virus, welches
die Nukleinsäuresequenz,
welche die Transmembranregion des Tollwut-Virus (Modified Vaccinia
Ankara; Antoine et al., 1998, Virology, 244: 365-396, und französische Patentanmeldung
Nr.
FR 97 09152 ) kodiert,
umfasst, subkloniert, um rekombinante Viren zu erhalten, die in
der Lage sind, funktionsfähige
Antikörper
zu exprimieren, die in der Lage sind, ihr spezifisches Antigen zu
erkennen und an dieses zu binden, und auf transmembranständige Weise
auf der Oberfläche
der rekombinierten Zellen exprimiert werden.
-
1-2 In vitro-Untersuchung
der Wirkung der Antikörper
TR310 und H57-597 auf die Proliferation von Mäuse-Splenozyten.
-
Splenozyten
aus der Maus (Stamm DBA/2) wurden mit P815HT-Tumorzellen aus der
Maus (Stamm C57/B16; Acres et al., 1993, J. Immunother. 14: 136-143)
in Gegenwart des einen oder anderen der beiden Antikörper (TR310
und H57-597), die ausgehend von den entsprechenden Hybridomüberständen gereinigt wurden,
1 h bei 37°C
stimuliert. Die Anwesenheit von Rezeptoren für Immunglobuline vom Fc-Typ
auf der Oberfläche
der P815HT-Zellen erlaubt die Bedeckung dieser Zellen mit den Antikörpern. Nach
5 Tagen Inkubation der P815-Zellen, die auf ihrer Oberfläche die
ausgewählten
Antikörper
präsentieren,
mit den Splenozyten wird die Proliferation der T-Lymphozyten durch
einen Einbautest von tritiummarkiertem Thymidin gemessen (Gimmi
et al., 1996, Nat. Med. 12: 1367-1371).
-
Außerdem wurden
während
dieser Untersuchung mehrere Parameter analysiert:
- a)
Anzahl von P815-Zellen, die auf ihrer Oberfläche die ausgewählten, für die Stimulation
notwendigen Antikörper
präsentieren;
- b) etwaige Costimulation mit Hilfe von rekombinantem humanem
IL-2 am Tag 4 (100 ng/ml, entsprechend 50 IE/ml; R&Dsystems).
-
1-3 Untersuchung der Th
(T-Helfer)-Antwort, welche mit der Stimulation der Splenozyten durch
die verschiedenen Antikörper
(TR310 und H57-597), die auf der Oberfläche der P815-Zellen präsentiert
werden, verbunden ist.
-
Um
diese Antwort auszuwerten, wurden die Überstände aus dem vorangegangenen,
in Gegenwart von rekombinantem humanem IL-2 ausgeführten Proliferationstest
am Tag 4 oder 5 abgenommen. Die Anwesenheit von IL-4 (Antwort vom
Th2-Typ) oder von IFNγ (Antwort
vom Th1-Typ) in den Überständen wurde
mit Hilfe von spezifischen Kits, die im Handel erhältlich sind,
gemäß den Empfehlungen
des Lieferanten (Kit Quantikine, R%D systems) gemessen.
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2 – Ergebnisse
-
2-1 In vitro-Untersuchung
der Wirkung der Antikörper
TR310 und H57-597 auf die Proliferation von Splenozyten aus der
Maus.
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2 – 1 – 1 – Kontrollen
-
Parallel
zu dieser Untersuchung wurde gleichfalls eine bestimmte Anzahl von
Vergleichsproben analysiert.
-
Es
handelt sich insbesondere darum, die Wirkungen zu messen, die unter
identischen Bedingungen wie in dem Test im eigentlichen Sinne beobachtet
werden, von:
RPMI-CT: negative Vergleichsprobe, welche nur
das Medium umfasst.
spleno: negative Vergleichsprobe, welche
nur die Splenozyten-Zellen umfasst.
spleno + P815 +/- IL-2:
negative Vergleichsprobe, welche die Splenozyten-Zellen + die nicht ausgestatteten P815-Zielzellen
in Gegenwart oder in Abwesenheit (+/-) von IL-2 (100 ng/ml), welches
am Tag 4 zugesetzt wurde, umfasst.
spleno + P815/R2 +/- IL-2:
negative Vergleichsprobe, welche die Splenozyten-Zellen + die P815-Zielzellen,
die auf ihrer Oberfläche
einen neutralen Antikörper
(der nicht in der Lage ist, die Aktivierung der Lymphozyten zu aktivieren)
tragen, +/- IL-2 (100 ng/ml), welches am Tag 4 zugesetzt wurde,
umfasst.
spleno + ConA: positive Vergleichsprobe, welche der
Stimulation der Splenozyten aus der Maus mit Hilfe von Concanavalin
A (10 μg/ml),
das ein starkes Mitogen für
die Maus ist, entspricht.
spleno + PHA-P: positive Vergleichsprobe,
welche der Stimulation der Splenozyten aus der Maus mit Hilfe von Phytohämagglutinin
A (1 μg/ml),
das ein starkes humanes Mitogen ist, entspricht.
-
2 – 1 – 2 – Test
-
P815/TR310
(20000/2000/200)+/-IL-2: Auswertung der Stimulation von Splenozyten
aus der Maus durch P815-Zielzellen, die auf ihrer Oberfläche einen
TR310-Antikörper
tragen (2.104, 2.103,
2.102 Zellen/Test), in Gegenwart oder in
Abwesenheit von rekombinantem humanem IL-2 ab Tag d + 4.
-
P815/H57-597
(20000/2000/200)+/-IL-2: Auswertung der Stimulation von Splenozyten
aus der Maus durch P815-Zielzellen, die auf ihrer Oberfläche einen
H57-597-Antikörper tragen
(2.104, 2.103, 2.102 Zellen/Test), in Gegenwart oder in Abwesenheit
von rekombinantem humanem IL-2 ab Tag d + 4.
-
Die
erhaltenen Stimulationsergebnisse sind in der 1 aufgeführt. Diese
Ergebnisse zeigen, dass die Präsentation
von T-Lymphozyten "aktivierenden" Antikörpern auf
der Oberfläche
der P815-Zielzellen die Aktivierung und die Proliferation von Splenozyten
aus der Maus (sichtbar gemacht durch den Einbau von tritiummarkiertem
Thymidin) erlaubt. Das Hinzufügen
von rekombinantem humanem Interleukin-2 scheint diese Antikörper-abhängige Stimulation
nicht zu amplifizieren. Außerdem
haben wir gleichfalls gezeigt, dass die Aktivierung der Lymphozyten,
wie sie gemessen wird, von der Lyse der P815-Zielzellen begleitet
wird.
-
2-2 Untersuchung der Th
(T-Helfer)-Antwort, welche mit der Stimulation der Splenozyten durch
die verschiedenen Antikörper
(TR310 und H57-597) verbunden ist.
-
Die
beobachteten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt, die
die Messwerte aus den quantitativen Bestimmungen von IL-4 und IFNγ nach der
Aktivierung von Splenozyten aus der Maus durch die auf der Oberfläche von
P815-Mäusetumorzellen
vorhandenen TR310- und H57-597-Antikörper angibt.
-
-
Diese
quantitativen Bestimmungen zeigen, dass die TR310- und H57-597-Antikörper im
Kontext einer Membranpräsentation
die 2 Arten von Th1- und Th2-Antworten
induzieren (Tabelle 1). Die Antikörper TR310 und H57-597 sind
folglich in der Lage, wenn sie auf der Oberfläche von Tumorzellen präsentiert
werden, eine Antwort vom Th1-"Helfer"-Typ, aber auch Th2-"Helfer"-Typ zu aktivieren,
indem sie an ihren Membranrezeptor, der auf der Oberfläche der
CD4+-T-Zellen vorhanden ist, binden. Die Sekretion dieser Zytokine
erlaubt insbesondere, die gegen die Tumorzellen gerichtete Immunantwort
zu erhöhen.
-
Beispiel 2
-
1 – Methoden:
-
1-1 Konstruktion der rekombinanten
MVA-Viren
-
Es
wurden drei rekombinante MVA-Viren konstruiert (MVATG14205, welches
den Ratten-Antikörper TR310
(anti-V beta 7 aus der Maus) exprimiert; MAVTG14237, welches den
Hamster-Antikörper
H57-597 (anti-TCR alpha/beta aus dem Hamster) exprimiert, und MVATG14240,
welches den Ratten-Antikörper
KT3 (anti-CD3 epsilon aus der Ratte) exprimiert). Die Expressionskassetten
wurden in die Deletion II des MVA (Modified Virus Ankara) eingeführt, wie
in der Patentanmeldung WO 9903885 beschrieben. Die leichte Kette
von jedem Antikörper
wurde unter die Kontrolle des early-late-p7.5-Vakziniavirus-Promotors
(Goebel et al., 1990, Virology, 179, 247-266) gestellt. Die die
schwere Kette von jedem Antikörper
kodierende Sequenz wurde unter die Kontrolle des early-late-pH5R-Vakziniavirus-Promotors
(Goebel et al., 1990, Virology, 179, 247-266) gestellt. Um die Selektion
der rekombinanten MVA-Viren zu vereinfachen, wird das Selektionsgen
GPT (Xanthinguaninphosphoribosyltransferase) von E. coli eingesetzt.
Das C-terminale Ende der schweren Kette von jedem Antikörper wird
außerdem
mit der Transmembran- und intrazytoplasmatischen Domäne des Tollwut- Glycoproteins fusioniert,
um die Verankerung der Antikörper
in der Plasmamembran zu ermöglichen.
-
1-2 Auswertung der Expression
der verschiedenen Antikörper
nach Infektion von embryonalen Hühnerzellen (CEP)
mit den verschiedenen rekombinanten MVA-Viren.
-
Die
Expression wird durch Western-Blot unter Berücksichtigung der Maßgaben des
Kits "ECLTM Western Blotting" von Amersham Life Science (Vereinigtes
Königreich)
analysiert. Dafür
werden embryonale Hühnerzellen
mit einer Infektionsmultiplizität
(MOI) von 1 mit den verschiedenen rekombinanten MVA-Viren infiziert.
Die gleichen Zellen werden gleichfalls mit dem Kontrollvirus MVAN33
infiziert. Nach 24 h Infektion werden die Zellen mit PBS gewaschen,
dann einer Beschallung in dem Abscheidungspuffer unterworfen. Die
Suspension wird dann 3 min bei 95°C
denaturiert, bevor sie auf einem 13%-igen Polyacrylamidgel aufgetrennt
wird. Die so aufgetrennten Proteine werden dann auf eine PVDF-Membran
(porablot; Macherey-Nagel) transferiert. Die Expression der Antikörper TR310
und KT3 wird nach Hybridisierung mit Hilfe eines Mäuse-Antikörpers, welcher
gegen die IgG der Ratte gerichtet und an HRPO (Meerrettich-Peroxidase;
10 μg/ml)
gebunden ist, analysiert. Die Expression des Antikörpers H57-597
wird nach Hybridisierung mit Hilfe eines Ratten-Antikörpers, welcher gegen die IgG
des Hamsters gerichtet und an HRPO gebunden ist, analysiert.
-
1-3 Analyse der Expression
der verschiedenen Antikörper
nach Infektion von BHK21-Zellen mit den verschiedenen rekombinanten
Viren durch Durchflusszytometrie.
-
Die
Expression wird durch FACS nach Infektion von BHK21 (Baby Hamster
Kidney)-Zellen mit einer MOI von 1 mit den verschiedenen rekombinanten
MVA-Viren analysiert. Nach 12 h Infektion werden die Zellen abgelöst, dann
analysiert. Der Nachweis der Antikörper TR310 und KT3 erfolgt
nach Inkubation mit einem Mäuse-Antikörper, welcher
gegen die IgG der Ratte gerichtet und an FITC gebunden ist (Jackson
ImmunoResearch Laboratories Inc. (Pennsylvania, USA)). Der Nachweis
des Antikörpers
H57-597 erfolgt mit Hilfe eines Ratten-Antikörpers, der gegen die IgG des
Hamsters gerichtet und an FITC gebunden ist (Jackson ImmunoResearch
Laboratories Inc. (Pennsylvania, USA)). Die infizierten Zellen wurden
gleichfalls mit einem Vergleichsantikörper inkubiert.
-
1-4 In vitro-Untersuchung
der Funktionsfähigkeit
der verschiedenen rekombinanten MVA-Viren.
-
Die
Funktionsfähigkeit
der rekombinanten MVA-Viren wird getestet, indem Proliferationstests
an Splenozyten der Maus ausgeführt
wurden. Splenozyten der Maus (Stamm DBA/2) werden mit P815HT- oder B16F0-Mäuse-Tumorzellen,
welche mit den 3 rekombinanten MVA-Viren infiziert waren, stimuliert.
Dafür werden
P815HT- und B16F0-Zellen mit einer MOI von 1 20 h mit den Viren
MVATG14205, MVATG14237, MVATG14240 und MVAN33 (Negativkontrolle)
infiziert. Für
das P815HT-Modell werden die Zellen gleichfalls mit 10 μg/ml der
Antikörper
TR310 und H57-597, welche ausgehend von Hybridomüberständen gereinigt worden sind,
in Kontakt gebracht. Die infizierten oder ausgerüsteten Zellen werden dann 1
h mit Mitomycin C (Sigma; 50 μg/ml)
behandelt, um deren Teilung zu stoppen. Nach 5 h Inkubation unter
den verschiedenen Bedingungen für
P815- und B16F0-Zellen
und die Mäuse-Splenozyten
wird die Proliferation der T-Lymphozyten durch einen Einbautest
von tritiummarkiertem Thymidin gemessen.
-
2 – Ergebnissen
-
2-1 Konstruktion der rekombinanten
MVA
-
Die
rekombinanten MVA-Viren (MVATG14205; MVATG14237 und MVATG14240)
werden durch homologe Rekombination in embryonalen Hühnerzellen
mit Hilfe der verschiedenen Transferplasmide (pTG14205; pTG14237
und pTG14240) und eines Wildtyp-MVA-Virus MVAN33, wie in der Patentanmeldung
WO 9903885 beschrieben, erzeugt.
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2-2 Auswertung der Expression
der verschiedenen Antikörper
nach Infektion von embryonalen Hühnerzellen (CEP)
mit den verschiedenen rekombinanten MVA-Viren.
-
Die
Expression der verschiedenen Antikörper (TR310, H57-597 und KT3)
wird durch Western-Blot nach Infektion von CEP mit den rekombinanten
Viren analysiert. Die beobachteten Ergebnisse zeigen, dass es eine
Expression von Immunglobulin vom Typ IgG aus der Ratte in den mit
den Viren MVATG14205 und MVATG14240 infizierten Zellen gibt. Nach
Infektion mit MVATG14237 gibt es gleichfalls eine Expression eines Immunglobulins
vom Typ IgG aus dem Hamster. Diese Ergebnisse werden durch das Vorhandensein
einer spezifischen Bande, die bei ungefähr 60 kDa wandert und der schweren
Kette des Immunglobulins entspricht, enthüllt. Nach Infektion von CEP
durch das Kontrollvirus MVAN33 konnte keinerlei spezifische Bande
beobachtet werden.
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2-3 Analyse der Expression
der verschiedenen Antikörper
nach Infektion von BHK21-Zellen mit den verschiedenen rekombinanten
Viren durch Durchflusszytometrie.
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Die
Expression und der Zusammenbau der drei Antikörper werden durch Durchflusszytometrie
ausgewertet (2). BHK21-Zellen werden
mit einer MOI von 1 mit den 3 rekombinanten Viren infiziert. Die
Analyse durch FACS hat erlaubt, die Expression von oberflächlichem
IgG des Hamsters (H57-597) und der Ratte (TR310 und KT3) nach Inkubation
der infizierten Zellen mit spezifisch gegen IgG der Ratte und des
Hamsters gerichteten Antikörpern
nachzuweisen. Diese Analyse hat gleichfalls erlaubt, die Expression
der leichten Kette vom kappa-Typ in den mit den Viren MVATG14205
und MVATG14240 infizierten BHK21-Zellen
nachzuweisen. Diese Ergebnisse erlauben, zu zeigen, dass die Infektion
von BHK21-Zellen durch die verschiedenen rekombinanten Viren die
Expression von korrekt umgelagerten membranständigen Immunglobulinen mit
sich bringt.
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2-4 In vitro-Untersuchung
der Funktionsfähigkeit
der verschiedenen rekombinanten MVA-Viren.
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Die
Funktionsfähigkeit
der rekombinanten MVA-Viren wird getestet, indem Proliferationstests
an Splenozyten aus der Maus ausgeführt werden. Dafür werden
zwei Arten von Mäuse-Modellen
eingesetzt, die P815HT-Zellen (3) und die
B16F0-Zellen (4). Diese 2 Arten von Zellen
werden mit den rekombinanten Viren infiziert, um auf deren Oberfläche transmembranständige Antikörper, die
gegen die Gesamtheit oder einen Teil des TCR/CD3-Komplexes aus der
Maus gerichtet sind, zu exprimieren. Wir haben die Proliferation
gemessen, die durch das Inkontaktbringen von infizierten P815HT-
und B16F0-Zellen mit naiven Mäuse-Splenozyten
eines ähnlichen
Haplotyps induziert wird. Zunächst
werden P815HT-Zellen (schwach immunogen; H2d; welche CMHI, ICAMI
und CD48 exprimieren) mit den 3 rekombinanten Viren und einem Kontrollvirus
MVAN33 infiziert. Parallel dazu werden die gleichen P815HT-Zellen
mit den Antikörpern
TR310 und H57-597 inkubiert, um sie mit Antikörpern über das Zwischenglied ihres
Fc-Rezeptors auszustatten.
Für das
Virus MVATG14205 (Stimulation der Vbeta 7-Zellen aus der Maus) ist die durch infizierte
P815-Zellen induzierte Stimulation geringfügig höher als jene, die mit den ausgerüsteten Zellen
erhalten wird. Außerdem
bleibt das Proliferationsniveau sehr gering, wie bei der Spezifität des Antikörpers erwartet
wird. Bei den Viren MVATG14237 und MVATG14240 ist der mit den infizierten
Zellen erhaltene Index deutlich höher als jener, der mit den
ausgerüsteten
Zellen erhalten wird. Die mit den durch die 3 Viren infizierten
Zellen erhaltenen Indices sind sehr deutlich höher als jene, die mit starken
mitogenen Agentien, wie Concanavalin A oder Interleukin-2, erhalten
werden. Schließlich
haben wir in allen Fällen
eine zur Anzahl von infizierten Zellen, die mit den Splenozyten
in Kontakt gebracht worden sind, proportionale Dosis-Wirkung nachweisen
können.
Mit nichtinfizierten, mit einem Vergleichs-Antikörper ausgerüsteten oder mit einem Kontrollvirus
infizierten P815HT-Zellen konnte keinerlei Stimulation nachgewiesen
werden.
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Auf
gleiche Weise wurden die B16F0-Zellen in der gleichen Art von Experment
eingesetzt (4). Diese B16F0-Zellen aus der
Maus sind nicht-immunogen und weisen keinerlei Costimulationsmolekül auf. Wir
haben so eine starke Proliferation von naiven Splenozyten nach Kontakt
mit infizierten Zellen nachgewiesen. Auf gleiche Weise induzieren
die mit MVATG14205 infizierten Zellen eine Proliferation, die geringer
ist als bei den Zellen, die mit den Viren MVATG14237 und MVATG14240
infiziert waren. Bei diesen beiden Letzteren ist der mit 20000 Zellen
erhaltene Proliferationsindex vergleichbar mit jenem, der mit Con
A erhalten wird. In diesem Modell scheint die Menge von infizierten
Zellen gleichfalls einen Einfluss auf den erhaltenen Proliferationsindex zu
haben (Dosis-Wirkung).
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Als
Schlussfolgerung erweist sich sehr deutlich, dass die 3 rekombinanten
Viren funktionsfähig
sind. Die Expression der Antikörper
TR310, H57-597 und KT3 auf der Oberfläche von Zellen erlaubt, gemäß der Erfindung
eine starke Proliferation von naiven T-Zellen zu induzieren. Diese
Stimulation ist auf vorteilhafte weise bedeutender als jene, die
mit Zellen erhalten wird, die mit den gleichen Antikörpern durch
das Zwischenglied eines Rezeptors vom Fc-Typ ausgestattet sind,
aber gleichfalls als jene, die mit starken mitogenen Agentien, wie
ConA, erhalten wird.