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Technischer
Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Arzneimittel. Insbesondere
betrifft die Erfindung Mikropartikel mit adsorbierenden Oberflächen, Verfahren
zur Herstellung solcher Mikropartikel und deren Verwendung. Die
Erfindung betrifft außerdem
Zusammensetzungen, umfassend biologisch abbaubare Mikropartikel,
wobei biologisch aktive Mittel wie therapeutische Polynucleotide,
Polypeptide, Antigene und Adjuvanzien auf der Oberfläche der
Mikropartikel adsorbiert sind.
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Hintergrund
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Partikuläre Träger sind
verwendet worden, um eine kontrollierte, parenterale Verabreichung
von therapeutischen Verbindungen zu erreichen. Solche Träger sind
derart konstruiert, daß der
Wirkstoff in dem Zuführungssystem über einen
längeren
Zeitraum zurückgehalten
wird. Beispiele für
partikuläre
Träger
schließen solche
ein, welche von Polymethylmethacrylatpolymeren abgeleitet sind,
sowie Mikropartikel, welche von Poly(Lactiden) (vgl. z.B. US-Patent
Nr. 3,773,919), Poly(Lactid-co-Glycoliden),
bekannt als PLG (vgl. z.B. US-Patent Nr. 4,767,628) und Polyethylenglykol,
bekannt als PEG (vgl. z.B. US-Patent Nr. 5,648,095) abgeleitet sind. Polymethylmethacrylatpolymere
sind nicht abbaubar, während
PLG-Partikel durch eine ungerichtete, nicht-enzymatische Hydrolyse
der Esterbindungen biologisch zu Milch- und Glycolsäuren die über normale Stoffwechselwege
ausgeschieden werden, abgebaut werden.
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Zum
Beispiel beschreibt US-Patent Nr. 5,648,095 die Verwendung von Mikrokügelchen
mit eingekapselten Arzneimitteln als Wirkstoffzuführungssysteme
für die
nasale, orale, pulmonale und orale Verabreichung. Formulierungen
mit einer langsamen Wirkstofffreisetzung, welche verschiedene Polypeptid-Wachstumsfaktoren
enthalten, sind ebenfalls beschrieben worden. Vgl. z.B. Internationale
Ver öffentlichung
Nr. WO 94/12158; US-Patent Nr. 5,134,122; und Internationale Veröffentlichung
Nr. WO 96/37216.
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Fattal
et al., Journal of Controlled Release 53 (1998), 137–143, beschreiben
aus Polyalkylcyanoacrylaten (PACA) hergestellte Nanopartikel mit
adsorbierten Oligonucleotiden.
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Partikuläre Träger sind
auch zusammen mit adsorbierten oder eingeschlossenen Antigenen bei
Versuchen, adäquate
Immunantworten auszulösen,
verwendet worden. Solche Träger
präsentieren
dem Immunsystem multiple Kopien eines ausgewählten Antigens und begünstigen
das Abfangen und die Retention der Antigene in lokalen Lymphknoten.
Die Partikel können
durch Makrophagen phagozytiert werden und können die Antigenpräsentation
durch eine Cytokinfreisetzung verbessern. Zum Beispiel beschreibt
die gleichzeitig anhängige
Anmeldung Nr. 09/015,652, eingereicht am 29. Januar 1998, vom gleichen
Inhaber die Verwendung von Mikropartikeln mit einem adsorbierten
Antigen und einem eingekapselten Antigen, um zellvermittelte Immunantworten
zu stimulieren, sowie Verfahren zur Herstellung der Mikropartikel.
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In
der vorläufigen
Patentanmeldung 60/036,316 vom gleichen Inhaber wird zum Beispiel
ein Verfahren zur Bildung von Mikropartikeln offenbart, welches
das Kombinieren eines Polymers mit einem organischen Lösungsmittel,
dann das Zugeben eines Emulsionsstabilisators wie Polyvinylalkohol
(PVA) und anschließend
das Abdampfen des organischen Lösungsmittels,
wodurch Mikropartikel gebildet werden, umfaßt. Die Oberfläche der
Mikropartikel umfasst das Polymer und den Stabilisator. Im Anschluß daran
können
Makromoleküle
wie eine DNA, Polypeptide und Antigene an solche Oberflächen adsorbiert
werden.
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Es
ist auch gezeigt worden, daß kationische,
lipidbasierte Emulsionen als Genträger verwendet werden können. Vgl.
z.B. Yi et al., Cationic Lipid Emulsion; A Novel Non-Viral, and
Non-Liposomal Gene Delivery System, Proc. Intl. Symp. Control. Rel.
Bioact. Mater. 24 (1997), 653–654;
Kim et al., In Vivo Gene Transfer Using Cationic Lipid Emulsion-Mediated
Gene Delivery System by Intranasal Administration, Proc. Intl. Symp. Control.
Rel. Bioact. Mater. 25 (1998), 344–345; Kim et al., In Vitro
and In Vivo Gene Delivery Using Cationic Lipid Emulsion, Proc. Intl.
Symp. Control. Rel. Bioact. Mater. 26 (1999), #5438.
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Obwohl
PLG-Mikropartikel mit einem adsorbierten Antigen gegenüber von
Systemen, welche toxischer sind, wesentliche Vorteile bieten, kann
sich die Adsorption von biologisch aktiven Mitteln an die Mikropartikeloberfläche als
schwierig erweisen. Zum Beispiel ist es oft schwierig oder unmöglich, geladene
oder voluminöse,
biologisch aktive Mittel wie Polynucleotide, große Polypeptide und dergleichen
an die Mikropartikeloberfläche
zu adsorbieren. Folglich besteht weiterhin ein Bedarf an flexiblen
Verabreichungssystemen für
solche Mittel und insbesondere für
Wirkstoffe, welche sehr empfindlich und schwer zu formulieren sind.
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WO
97/02810 offenbart lamellare Partikel aus einem biologisch abbaubaren
Polymer, welche mindestens zum Teil kristallin sind, wobei an die
Oberfläche
davon ein biologisch aktives Mittel adsorbiert sein kann.
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WO
96/20698 offenbart Nanopartikel für die verzögerte Freisetzung von biologisch
aktiven Mitteln. Die Nanopartikel werden aus einem Gemisch von einem
Polymer und einem biologisch aktiven Mittel in einem organischen
Lösungsmittel
gebildet, wobei die biologisch aktiven Mittel in die Polymermatrix
eingeschlossen, eingebettet oder darin mitgeführt werden oder sonst einen
Teil davon ausmachen.
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WO
98/33487 offenbart Verfahren für
die Adsorption eines Antigens an vorher hergestellte Mikropartikel,
welche die Verwendung von Detergenzien einschließen. Die Detergenzien werden
nach der Adsorption des Antigens an das Mikropartikel entfernt,
um die endgültige
Mikropartikelzusammensetzung herzustellen. Dialysierbare Detergenzien
werden verwendet, um die Entfernung des Detergens zu erleichtern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
hierin genannten Erfinder haben ein Verfahren zur Bildung von Mikropartikeln
mit adsorbierenden Oberflächen,
welche in der Lage sind, eine große Vielzahl von Makromolekülen zu adsorbieren,
erfunden. Die Mikropartikel umfassen sowohl ein Polymer als auch
ein Detergens. Die erfindungsgemäßen Mikropartikel
adsorbieren solche Makromoleküle
effizienter als andere gegenwärtig
erhältliche
Mikropartikel.
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Die
Mikropartikel sind von einem Polymer wie einer Poly(α-hydroxysäure), einer
Polyhydroxybuttersäure,
einem Polycaprolacton, einem Polyorthoester, einem Polyanhydrid,
einem PACA, einem Polycyanacrylat und dergleichen abgeleitet und werden
zusammen mit Detergenzien wie kationischen, anionischen oder nichtionischen
Detergenzien, wobei die Detergenzien in Kombination miteinander
verwendet werden können, gebildet.
Die Erfinder haben außerdem
entdeckt, daß diese
Mikropartikel eine verbesserte Adsorption von viralen Antigenen
hervorbringen und für
stärkere
Immunantworten sorgen, verglichen mit Mikropartikeln, welche durch
ein Verfahren unter Verwendung von PVA allein gebildet werden. Obgleich
Mikropartikel, welche unter Verwendung von PVA allein hergestellt
werden, einige Makromoleküle
adsorbieren können,
adsorbieren die erfindungsgemäßen Mikropartikel
eine große
Vielzahl von Makromolekülen,
wobei andere Detergenzien allein, in Kombination miteinander oder
in Kombination mit PVA verwendet werden. Demgemäß betrifft die Erfindung folglich
vorwiegend derartige Mikropartikel sowie Verfahren zur Herstellung
der Mikropartikel.
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In
einer Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Mikropartikel mit einer adsorbierenden
Oberfläche, wobei
das Mikropartikel umfaßt:
ein
biologisch abbaubares Polymer;
ein ionisches Detergens; und
ein
erstes biologisch aktives Makromolekül, welches an die Oberfläche davon
adsorbiert ist,
wobei das erste biologisch aktive Makromolekül mindestens
ein Mitglied ist, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einem Polypeptid, einem Polynucleotid,
einem Polynucleosid, einem Antigen, einem Arzneimittel, einem Hormon,
einem Enzym, einem Transkriptions- oder Translationsmediator, einem
Zwischenprodukt in einem Stoffwechselweg, einem Immunmodulator und
einem Adjuvans.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die Erfindung eine Mikropartikelzusammensetzung, welche ein
erfindungsgemäßes Mikropartikel
und einen pharmazeutisch verträglichen
Träger
umfaßt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mikropartikels
mit einer adsorbierenden Oberfläche,
an welche ein biologisch aktives Makromolekül adsorbiert worden ist, wobei
das Verfahren die Schritte umfaßt:
- (a) Emulgieren eines Gemisches aus einer Polymerlösung und
einem ionischen Detergens zur Bildung einer Emulsion, wobei die
Polymerlösung
ein Polymer umfaßt,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer Poly(α-hydroxysäure), einer Polyhydroxybuttersäure, einem
Polycaprolacton, einem Polyorthoester, einem Polyanhydrid und einem
Polycyanacrylat, wobei das Polymer in einer Konzentration von 1
% bis 30 % in einem organischen Lösungsmittel vorliegt, und wobei
das Detergens in dem Gemisch in einem Gewicht zu Gewicht-Detergens
zu Polymer-Verhältnis
von 0,00001:1 bis 0,1:1 vorliegt;
- (b) Entfernen des organischen Lösungsmittels aus der Emulsion
zur Bildung des Mikropartikels mit der adsorbierenden Oberfläche; und
- (c) Adsorbieren des Makromoleküls an die Oberfläche des
Mikropartikels.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Mikropartikelzusammensetzung,
umfassend ein Mikropartikel mit einer adsorbierenden Oberfläche, an
welche ein biologisch aktives Makromolekül adsorbiert worden ist, wobei
das Verfahren die Schritte (a) bis (c), wie vorstehend definiert,
umfaßt,
und weiterhin den Schritt (d) des Kombinierens des Mikropartikels
mit dem adsorbierten Makromolekül
von Schritt (c) mit einem pharmazeutisch verträglichen Träger zur Bildung der Mikropartikelzusammensetzung
umfaßt.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Mikropartikel, welches durch die vorstehend
beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
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Die
Erfindung ermöglicht
ein Verfahren zur Herstellung einer adsorbierenden Mikropartikelzusammensetzung,
umfassend das Kombinieren eines adsorbierenden Mikropartikels mit
einem Makromolekül,
welches an der Oberfläche
davon adsorbiert ist, und eines pharmazeutisch verträglichen
Trägers.
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Die
Erfindung ermöglicht
auch ein Verfahren zur Verabreichung eines Makromoleküls an ein
Wirbeltier, welches die Verabreichung der vorstehenden Zusammensetzung
an ein Wirbeltier umfaßt.
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Die
Erfindung ermöglicht
auch ein Verfahren für
das Auslösen
einer zellulären
Immunantwort in einem Wirbeltier, welches die Verabreichung einer
therapeutisch wirksamen Menge eines ausgewählten Makromoleküls, welches
an ein erfindungsgemäßen Mikropartikel
adsorbiert ist, an ein Wirbeltier umfaßt.
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Die
Erfindung ermöglicht
auch ein Verfahren zur Immunisierung, welches die Verabreichung
einer therapeutisch wirksamen Menge der vorstehenden Mikropartikelzusammensetzung
an ein Wirbeltier umfaßt.
Die Zusammensetzung kann wahlweise ungebundene Makromoleküle enthalten
und kann auch wahlweise Adjuvanzien, einschließlich Aluminiumsalze wie Aluminiumphosphat,
enthalten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Mikropartikel aus einer Poly(α-hydroxysäure), mehr bevorzugt einem
Poly(D,L-Lactid-co-Glycolid); und am meisten bevorzugt einem Poly(D,L-Lactid-co-Glycolid) gebildet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mikropartikel zur Verwendung bei der Diagnose einer Erkrankung
bestimmt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mikropartikel zur Verwendung bei der Behandlung einer Krankheit
bestimmt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mikropartikel zur Verwendung in einem Impfstoff bestimmt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mikropartikel zur Verwendung bei der Auslösung einer Immunantwort
bestimmt.
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Jedes
der adsorbierenden Mikropartikel, welche vorher unvollständig beschrieben
wurden, kann auch wahlweise darin eingeschlossene Makromoleküle aufweisen.
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Diese
und andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute im Hinblick auf
die Offenbarung hierin ohne weiteres deutlich.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
Durchführung
der vorliegenden Erfindung beinhaltet, falls nicht anders angegeben,
herkömmliche Verfahren
der Chemie, Polymerchemie, Biochemie, Molekularbiologie, Immunologie
und Pharmakologie, welche auf dem Fachgebiet bekannt sind. Derartige
Techniken sind in der Literatur ausführlich beschrieben. Vgl. z.B.
Remington's Pharmaceutical
Sciences, 18. Auflage (Easton, Pennsylvania: Mack Publishing Company, 1990);
Methods in Enzymology (Colowick S. und Kaplan N., Hrsg., Academic
Press, Inc.); Handbook of Experimental Immunology, Bd. I-IV (Weir
D.M. und Blackwell C.C., Hrsg., Blackwell Scientific Publications,
1986); Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2.
Auflage, 1989); Handbook of Surface and Colloidal Chemistry (Birdi
K.S., Hrsg., CRC Press, 1997); und Seymour/Carraher's Polymer Chemistry
(4. Auflage, Marcel Dekker Inc., 1996).
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Die
Singularformen "ein", "eines" und "der/die/das", so wie in der Beschreibung
und den beigefügten Patentansprüchen verwendet,
schließen
die Bezugnahme auf die Pluralform ein, sofern aus dem Inhalt keine andere
Bedeutung abgeleitet werden kann. So verweist zum Beispiel der Begriff "ein Mikropartikel" auf ein oder mehrere
Mikropartikel und dergleichen.
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A. Definitionen
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Bei
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden
Begriffe verwendet, welche, wie nachstehend angegeben, definiert
sind.
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Der
Begriff "Mikropartikel", so wie hierin verwendet,
verweist auf ein Partikel mit einem Durchmesser von 100 nm bis 150 μm, mehr bevorzugt
mit einem Durchmesser von 200 nm bis 30 μm und am meisten bevorzugt mit
einem Durchmesser von 500 nm bis 10 μm. Vorzugsweise weist das Mikropartikel
einen Durchmesser auf, der eine parenterale oder mucosale Verabreichung
ohne eine Verstopfung von Kanülen
und Kapillaren ermöglicht.
Die Mikropartikelgröße wird
ohne weiteres durch Techniken, welche auf dem Fachgebiet hinreichend
bekannt sind, wie Photonenkorrelationsspektroskopie, Laserdiffraktometrie
und/oder Rasterelektronenmikroskopie, bestimmt.
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Die
Mikropartikel zur Verwendung hierin werden aus Materialien gebildet,
welche sterilisierbar, nicht toxisch und biologisch abbaubar sind.
Solche Materialien schließen,
ohne Begrenzung, Poly(α-hydroxysäure), Polyhydroxybuttersäure, Polycaprolacton,
Polyorthoester, Polyanhydrid, PACA und Polycyanacrylat ein. Vorzugsweise
sind die Mikropartikel zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung
von einer Poly(α-hydroxysäure), insbesondere
von einem Poly(lactid) ("PLA") oder einem Copolymer
von D,L-Lactid und Glycolid oder Glycolsäure, wie Poly(D,L-Lactid-co-Glycolid) ("PLG" oder "PLGA""), oder einem Copolymer von D,L-Lactid
und Caprolacton abgeleitet. Die Mikropartikel können von irgendeinem der verschiedenen
polymeren Ausgangsmaterialien, welche eine Vielzahl von Molekulargewichten
und, im Falle der Copolymeren wie PLG, eine Vielzahl von Lactid:Glycolid-Verhältnissen
aufweisen, abgeleitet sein, wobei die Auswahl hiervon größtenteils Ermessensache
ist und zum Teil von dem gleichzeitig verabreichten Makromolekül abhängt. Diese
Parameter werden nachstehend ausführlicher besprochen.
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Der
Begriff "Detergens", so wie hierin verwendet,
schließt
Tenside und Emulsionsstabilisatoren ein. Anionische Detergenzien
schließen,
aber sind nicht begrenzt auf, SDS, SLS, sulfatierte Fettalkohole
und dergleichen ein. Kationische Detergenzien schließen, aber
sind nicht begrenzt auf, Cetrimid (CTAB), Benzalko niumchlorid, DDA
(Dimethyldioctodecylammoniumbromid), DOTAP und dergleichen ein.
Nichtionische Detergenzien schließen, aber sind nicht begrenzt
auf, Sorbitester, Polysorbate, polyoxyethylierte Glykolmonoether, polyoxyethylierte
Alkylphenole, Poloxamere und dergleichen ein.
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Der
Begriff "positive
Nettoladung", so
wie hierin verwendet, bedeutet, daß die Ladung auf der Oberfläche des
Mikropartikels positiver ist als die Ladung auf der Oberfläche eines
entsprechenden Mikropartikels, welches unter Verwendung von PVA
hergestellt wurde. Desgleichen bedeutet der Begriff "negative Nettoladung", so wie hierin verwendet,
daß die
Ladung auf der Oberfläche
des Mikropartikels negativer ist als die Ladung auf der Oberfläche eines
entsprechenden Mikropartikels, welches unter Verwendung von PVA
hergestellt wurde. Die Nettoladung kann durch den Vergleich des
Zeta-Potentials (auch bekannt als elektrokinetisches Potential)
des unter Verwendung eines kationischen oder anionischen Detergens
hergestellten Mikropartikels mit einem entsprechenden Mikropartikel,
welches unter Verwendung von PVA hergestellt wurde, abgeschätzt werden.
Folglich weist eine Mikropartikeloberfläche mit einer "positiven Nettoladung" ein Zeta-Potential
auf, welches größer ist
als das Zeta-Potential der Oberfläche eines Mikropartikels, das
unter Verwendung von PVA hergestellt wurde, und ein Mikropartikel
mit einer "negativen
Nettoladung" weist
ein Zeta-Potential auf, welches geringer ist als das Zeta-Potential
der Oberfläche
eines Mikropartikels, welches unter Verwendung von PVA hergestellt
wurde. Es ist ersichtlich, daß die
Nettoladungen für
die Mikropartikel der Erfindung relativ zu dem Zeta-Potential eines
entsprechenden PVA-Mikropartikels berechnet werden.
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Der
Begriff "Zeta-Potential", so wie hierin verwendet,
verweist auf das elektrische Potential, welches entlang der Grenzfläche aller
Feststoffe und Flüssigkeiten
vorhanden ist, d.h. das Potential entlang der diffusen Schicht von
Ionen, welche ein geladenes kolloidales Partikel umgeben. Das Zeta-Potential
kann aus den elektrophoretischen Beweglichkeiten, d.h. den Geschwindigkeiten,
mit denen kolloidale Partikel zwischen geladenen Elektroden, welche
mit der zu messenden Substanz in Kontakt gebracht werden, wandern,
unter Anwendung von Techniken, welche auf dem Fachgebiet hinreichend
bekannt sind, berechnet werden.
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Der
Begriff "Makromolekül", so wie hierin verwendet,
verweist ohne eine Begrenzung auf ein Arzneimittel, ein Polynucleotid,
ein Polypeptid, ein Hormon, ein Enzym, einen Transkriptions- oder
Translationsmediator, ein Zwischenprodukt in einem Stoffwechselweg,
einen Immunmodulator, ein Antigen, ein Adjuvans oder Kombinationen
davon. Bestimmte Makromoleküle
zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
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Der
Begriff "Arzneimittel" bezieht sich auf
biologisch aktive Verbindungen wie Antibiotika, antivirale Mittel,
Wachstumsfaktoren, Hormone und dergleichen, wie nachstehend ausführlicher
besprochen wird.
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Ein "Polynucleotid" ist ein Nucleinsäuremolekül, welches
ein biologisch aktives (z.B. immunogenes oder therapeutisches) Protein
oder Polypeptid codiert. Abhängig
von der Art des Polypeptids, welches durch das Polynucleotid codiert
wird, kann ein Polynucleotid weniger als 10 Nucleotide einschließen, z.B.,
falls das Polynucleotid ein Antigen codiert. Außerdem kann ein "Polynucleotid" sowohl doppel- als
auch einzelsträngige Sequenzen
einschließen
und kann sich auf eine cDNA einer viralen, prokaryontischen oder
eukaryontischen mRNA, genomische RNA- und DNA-Sequenzen einer viralen (z.B. RNA- und
DNA-Viren sowie Retroviren) oder prokaryontischen DNA und insbesondere
synthetische DNA-Sequenzen beziehen, aber ist nicht darauf begrenzt.
Der Begriff umfaßt
auch Sequenzen, welche irgendeines der bekannten DNA- und RNA-Basenanaloga
einschließen,
und schließt
Modifikationen wie Deletionen, Additionen und Substitutionen (im
Allgemeinen konservativer Natur) in der nativen Sequenz ein, solange
das Nucleinsäuremolekül ein therapeutisches
oder antigenes Protein codiert. Diese Modifikationen können absichtlich
sein, wie durch ortsspezifische Mutagenese, oder können zufällig sein,
wie durch Mutationen von Wirten, welche die Antigene herstellen.
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Die
Begriffe "Polypeptid" und "Protein" beziehen sich auf
ein Polymer von Aminosäureresten
und sind nicht auf eine Mindestlänge
des Produkts begrenzt. Folglich sind Peptide, Oligopeptide, Dimere,
Multimere und dergleichen in dieser Definition eingeschlossen. Per
Definition sind sowohl Proteine vollständiger Länge als auch Fragmente davon
eingeschlossen. Die Begriffe schließen auch Modifikationen wie
Deletionen, Additionen und Substitutionen (im Allgemeinen konservativer
Natur) in der nativen Sequenz ein, solange das Protein die Fähigkeit
beibehält,
eine Immunantwort auszulösen,
oder eine therapeutische Wirkung auf ein Individuum hat, an welches
das Protein verabreicht wird.
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Mit "Antigen" ist ein Molekül gemeint,
das ein oder mehrere Epitope enthält, welche in der Lage sind, das
Immunsystem eines Wirtes zu stimulieren, um eine zelluläre antigenspezifische
Immunantwort, wenn das Antigen gemäß der vorliegenden Erfindung
präsentiert
wird, oder eine humorale Antikörperantwort
hervorzurufen. Ein Antigen kann fähig sein, selbst, oder wenn
es in Kombination mit einem anderen Molekül präsentiert wird, eine zelluläre oder
humorale Antwort auszulösen.
Normalerweise schließt
ein Epitop etwa 3 bis 15, im Allgemeinen etwa 5 bis 15 Aminosäuren ein.
Epitope eines bestimmten Proteins können mittels einer Reihe von
Epitopkartierungstechniken, welche auf dem Fachgebiet hinreichend
bekannt sind, identifiziert werden. Vgl. z.B. Epitope Mapping Protocols,
in Methods in Molecular Biology, Bd. 66 (Glenn E. Morris, Hrsg.,
1996), Humana Press, Totowa, New Jersey. Beispielsweise können lineare
Epitope durch z.B. das gleichzeitige Synthetisieren einer großen Anzahl
von Peptiden auf festen Trägern,
wobei die Peptide Teilen des Proteinmoleküls entsprechen, und das Umsetzen
der Peptide mit Antikörper,
während
die Peptide noch an die Träger
gebunden sind, bestimmt werden. Derartige Techniken sind auf dem
Fachgebiet bekannt und z.B. in US-Patent Nr. 4,708,871; bei Geysen et
al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 (1984), 3998–4002; und Geysen et al., Molec.
Immunol. 23 (1986), 709–715,
beschrieben. In ähnlicher
Weise werden Konformationsepitope ohne weiteres durch Bestimmung
der räumlichen
Konformation der Aminosäuren,
wie z.B. mittels Röntgenkristallographie und
eine zweidimensionale Kernmagnetresonanz, identifiziert. Vgl. z.B.
Epitope Mapping Protocols, vorstehend.
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Der
Begriff "Antigen", so wie hierin verwendet,
bezieht sich sowohl auf Subunit-Antigene, d.h. Antigene, welche
einzeln und getrennt von einem Gesamtorganismus vorliegen, mit dem
das Antigen natürlicherweise
assoziiert ist, als auch auf abgetötete, attenuierte oder inaktivierte
Bakterien, Viren, Parasiten oder andere Mikroorganismen. Antikörper wie
Anti-Idiotyp-Antikörper
oder Fragmente davon und synthetische Peptidmimotope, welche ein
Antigen oder eine Antigendeterminante nachahmen können, sind
in der Definition eines Antigens, so wie hierin verwendet, ebenfalls
eingeschlossen. Entsprechend ist ein Oligonucleotid oder Polynucleotid,
welches ein therapeutisches oder immunogenes Protein oder eine Antigendeterminante
in vivo codiert, wie bei der Gentherapie und bei Nucleinsäure-Immunisierungsanwendungen,
in der Definition eines Antigens hierin ebenfalls eingeschlossen.
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Ferner
können
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung die Antigene von irgendeinem der
mehreren bekannten Viren, Bakterien, Parasiten und Pilzen, sowie
von irgendeinem der verschiedenen Tumorantigene abgeleitet sein.
Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung verweist ein "Antigen" außerdem
auf ein Protein, welches Modifikationen wie Deletionen, Additionen
und Substitutionen (im Allgemeinen konservativer Natur) in der nativen
Sequenz beinhaltet, solange das Protein die Fähigkeit beibehält, eine
Immunantwort auszulösen.
Diese Modifikationen können
absichtlich sein, wie durch ortsspezifische Mutagenese, oder können zufällig sein,
wie durch Mutationen von Wirten, welche die Antigene herstellen.
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Eine "Immunantwort" auf ein Antigen
oder eine Zusammensetzung ist die Ausbildung einer humoralen und/oder
zellulären
Immunantwort in einem Individuum gegen Moleküle, welche in der Zusammensetzung
von Interesse vorhanden sind. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezieht sich eine "humorale Immunantwort" auf eine durch Antikörpermoleküle vermittelte
Immunantwort, während
eine "zelluläre Immunantwort" eine durch T-Lymphocyten
und/oder andere Leukocyten vermittelte Antwort ist. Ein wichtiger
Aspekt der zellulären
Immunität
beinhaltet eine antigenspezifische Antwort durch cytolytische T-Zellen
("CTLs"). CTLs sind für Peptidantigene
spezifisch, welche in Assoziation mit Proteinen präsentiert
werden, die durch den Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) codiert und
auf den Oberflächen
von Zellen exprimiert werden. CTLs sind bei der Induktion und Beschleunigung
der intrazellulären
Zerstörung
von intrazellulären
Mikroorganismen oder der Lyse von Zellen, welche mit solchen Mikroorganismen
infiziert sind, nützlich.
Ein anderer Aspekt der zellulären Immunität beinhaltet
eine antigenspezifische Antwort durch Helfer-T-Zellen. Helfer-T-Zellen
sind wirksam, indem sie dazu beitragen, die Abwehrfunktion zu stimulieren
und die Aktivität
von unspezifischen Effektorzellen gegen Zellen, welche die Peptidantigene
in Assoziation mit MHC-Molekülen
auf ihrer Oberfläche
zeigen, zu richten. Eine "zelluläre Immunantwort" bezieht sich auch
auf die Produktion von Cytokinen, Chemokinen und anderen solchen
Molekülen,
welche durch aktivierte T-Zellen und/oder andere Leukocyten, einschließlich solche,
welche von CD4+- und CD8+-T-Zellen abstammen, produziert werden.
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Eine
Zusammensetzung, wie eine immunogene Zusammensetzung oder ein Impfstoff,
welche eine zelluläre
Immunantwort auslöst,
kann nützlich
sein, um ein Wirbeltier durch die Präsentation eines Antigens in Assoziation
mit MHC-Molekülen auf
der Zelloberfläche
zu sensibilisieren. Die zellvermittelte Immunantwort ist gegen Zellen,
welche das Antigen auf ihrer Oberfläche präsentieren, oder die Umgebung
davon gerichtet. Außerdem
können
antigenspezifische T-Lymphocyten gebildet werden, um den zukünftigen
Schutz eines immunisierten Wirtes zu ermöglichen.
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Die
Fähigkeit
eines bestimmten Antigens oder einer Zusammensetzung, eine zellvermittelte
Immunantwort zu stimulieren, kann durch eine Reihe von Tests, wie
durch Lymphoproliferationstests (Lymphocytenaktivierung), CTL-Zellcytotoxizitätstests
oder durch Testen auf T-Lymphocyten, welche für das Antigen spezifisch sind,
in einem sensibilisierten Individuum nachgewiesen werden. Solche
Tests sind in dem Fachgebiet hinreichend bekannt. Vgl. z.B. Erickson
et al., J. Immunol. 151 (1993), 4189–4199; Doe et al., Eur. J.
Immunol. 24 (1994), 2369–2376;
und die nachstehenden Beispiele.
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Folglich
kann eine Immunantwort, so wie hierin verwendet, eine Antwort sein,
welche die Produktion von CTLs und/oder die Produktion oder die
Aktivierung von Helfer-T-Zellen stimuliert. Das Antigen von Interesse
kann auch eine Antikörpervermittelte
Immunantwort auslösen.
Daher kann eine Immunantwort eine oder mehrere der folgenden Wirkungen
einschließen:
die Produktion von Antikörpern
durch B-Zellen; und/oder die Aktivierung von Suppressor-T-Zellen
und/oder γδ-T-Zellen,
welche spezifisch gegen ein Antigen oder Antigene gerichtet sind,
welche in der Zusammensetzung oder dem Impfstoff von Interesse vorhanden
sind. Diese Antworten können
nützlich
sein, um die Infektiosität
zu neutralisieren und/oder eine Antikörper-Komplement- oder Antikörper-abhängige Zellcytotoxizität (ADCC)
zu vermitteln, um einen Schutz für
einen immunisierten Wirt vorzusehen. Solche Antworten können mittels
herkömmlicher
Immuntests und Neutralisierungstests, welche auf dem Fachgebiet
hinreichend bekannt sind, nachgewiesen werden.
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Eine
Zusammensetzung, welche ein ausgewähltes Antigen enthält, das
an ein Mikropartikel adsorbiert ist, zeigt eine "erhöhte
Immunogenität", wenn sie die Fähigkeit
besitzt, eine Immunantwort auszulösen, welche stärker ist
als die Immunantwort, die durch eine äquivalente Menge des Antigens
ausgelöst
wird, wenn es nicht in Assoziation mit dem Mikropartikel verabreicht
wird. So kann eine Zusammensetzung eine "erhöhte
Immunogenität" zeigen, weil das
Antigen aufgrund der Adsorption an das Mikropartikel stärker immunogen
ist oder weil eine geringere Dosis des Antigens notwendig ist, um
eine Immunantwort in dem Individuum, an das es verabreicht wird,
hervorzurufen. Eine solche erhöhte
Immunogenität
kann durch die Verabreichung der Mikropartikel/Antigen-Zusammensetzung
und von Antigen-Kontrollen
an Tiere und den Vergleich der Antikörpertiter gegen die beiden
Substanzen mittels Standardtests wie einem Radioimmuntest und ELISAs,
welche auf dem Fachgebiet hinreichend bekannt sind, nachgewiesen
werden.
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Die
Begriffe "wirksame
Menge" oder "pharmazeutisch wirksame
Menge" eines Makromoleküls/Mikropartikels,
so wie hierin angegeben, verweist auf eine nicht toxische, aber
ausreichende Menge des Makromoleküls/Mikropartikels, um die gewünschte Antwort
wie eine Immunantwort und einen entsprechenden therapeutischen Effekt
zu erzielen, oder, im Falle der Verabreichung eines therapeutischen
Proteins, auf eine Menge, welche ausreichend ist, um eine Behandlung
des Individuums, wie nachstehend definiert, durchzuführen. Wie
nachstehend dargelegt wird, variiert die genaue Menge, welche erforderlich
ist, von Individuum zu Individuum, abhängig von der Spezies, dem Alter
und dem Allgemeinzustand des Individuums, der Schwere des zu behandelnden
Zustandes und dem speziellen Makromolekül von Interesse, der Verabreichungsweise
und dergleichen. Eine geeignete "wirksame" Menge kann durch
den Fachmann mittels Routineversuchen in jedem Einzelfall bestimmt
werden.
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Mit "Wirbeltier" ist irgendein Vertreter
des Unterstamms der Chordata gemeint, einschließlich, aber nicht begrenzt
auf, Säugetiere
wie Rinder, Schafe, Schweine, Ziegen, Pferde und Menschen; Haustiere
wie Hunde und Katzen; und Vögel,
einschließlich
domestizierte, wilde und zahme Vögel
wie Hähne
und Hennen, einschließlich
Hühner,
Truthähne
und andere Hühnervögel. Der
Begriff bezieht sich nicht auf ein bestimmtes Alter. Folglich sollen
sowohl erwachsene als auch neugeborene Tiere eingeschlossen sein.
-
Mit "pharmazeutisch verträglich" oder "pharmakologisch verträglich" ist ein Material
gemeint, welches biologisch gesehen oder in anderer Hinsicht keine
Nachteile aufweist; d.h., das Material kann zusammen mit der Mikropartikelformulierung
an ein Individuum verabreicht werden, ohne irgendwelche unerwünschten
biologischen Effekte oder eine nachteilige Wechselwirkung mit irgendeiner
der Komponenten der Zusammensetzung, in welcher es enthalten ist,
hervorzurufen.
-
Mit "physiologischer pH-Wert" oder einem "pH-Wert im physiologischen
Bereich" ist ein
pH-Wert im Bereich von 7,2 bis einschließlich 8,0, typischer im Bereich
von 7,2 bis einschließlich
7,6, gemeint.
-
So
wie hierin verwendet, bezieht sich "Behandlung" auf entweder (i) die Verhinderung einer
Infektion oder Reinfektion, wie bei einem traditionellen Impfstoff,
(ii) die Verminderung oder die Beseitigung von Symptomen, oder (iii)
die wesentliche oder vollständige
Eliminierung des Pathogens oder der fraglichen Erkrankung. Die Behandlung
kann prophylaktisch (vor der Infektion) oder therapeutisch (nach
der Infektion) erfolgen.
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B. Allgemeine Methoden
-
Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die erfindungsgemäßen PLA-
und PLG-Mikropartikel biologisch aktive Makromoleküle effizient
adsorbieren. Ferner können
diese Mikropartikel eine größere Vielzahl
von Molekülen,
einschließlich
geladenen und/oder voluminösen
Makromolekülen,
leichter adsorbieren als Mikropartikel, welche aus PVA hergestellt
werden. Auf diese Weise kann das Makromolekül/Mikropartikel der vorliegenden
Erfindung als ein Zuführungssystem
verwendet werden, um die biologisch aktive Komponente zur Behandlung,
Verhinderung und/oder Diagnose einer großen Vielzahl von Erkrankungen
zuzuführen.
-
Die
vorliegende Erfindung kann angewendet werden, um eine große Vielzahl
von Makromolekülen
zuzuführen,
einschließlich,
aber nicht begrenzt auf, Arzneimittel wie Antibiotika und antivirale
Mittel, nicht-steroidale entzündungshemmende
Arzneimittel, Schmerzmittel, Vasodilatatoren, kardiovaskuläre Arzneimittel,
Psychopharmaka, Neuroleptika, Antidepressiva, Arzneimittel gegen
Parkinson, Betablocker, Kalziumkanalblocker, Bradykinin-Inhibitoren,
ACE-Inhibitoren, Vasodilatatoren, Prolactin-Inhibitoren, Steroide,
Hormonantagonisten, Antihistamine, Serotoninantagonisten, Heparin,
Chemotherapeutika, Antineoplastika und Wachstumsfaktoren, einschließlich, aber
nicht begrenzt auf, PDGF, EGF, KGF, IGF-1 und IGF-2, FGF, Polynucleotide,
welche therapeutische oder immunogene Proteine codieren, immunogene
Proteine und Epitope davon zur Verwendung in Impfstoffen, Hormone
einschließlich
Peptidhormone wie Insulin, Proinsulin, Wachstumshormon, GHRH, LHRH,
EGF, Somatostatin, SNX-111, BNP, Insulinotropin, ANP, FSH, LH, PSH
und hCG, Gonadensteroidhormone (Androgene, Östrogene und Progesteron),
Thyroidstimulierendes Hormon, Inhibin, Cholecystokinin, ACTH, CRF,
Dynorphine, Endorphine, Endothelin, Fibronectin-Fragmente, Galanin,
Gastrin, Insulinotropin, Glucagon, GTP-Bindungsprotein-Fragmente,
Guanylin, Leukokinine, Magainin, Mastoparane, Dermaseptin, Systemin,
Neuromedine, Neurotensin, Pancreastatin, Pankreaspolypeptid, Substanz
P, Secretin, Thymosin und dergleichen, Enzyme, Transkriptions- oder
Translationsmediatoren, Zwischenprodukte in Stoffwechselwegen, Immunmodulatoren,
wie irgendwelche der verschiedenen Cytokine, einschließlich Interleukin-1,
Interleukin-2, Interleukin-3, Interleukin-4 und Gamma-Interferon,
Antigene und Adjuvanzien.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Makromolekül
ein Antigen. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist,
daß die
Mikropartikel mit dem adsorbierten Antigen zellvermittelte Immunantworten in
einem Wirbeltier hervorrufen können.
Diese Fähigkeit
der erfindungsgemäßen Antigen/Mikropartikel,
eine zellvermittelte Immunantwort gegen ein ausgewähltes Antigen
auszulösen,
stellt ein wirkungsvolles Mittel gegen eine Infektion durch eine
große
Vielzahl von Pathogenen bereit. Demgemäß können die erfindungsgemäßen Antigen/Mikropartikel in Impfstoffzusammensetzungen
eingebracht werden.
-
Folglich
kann das hierin beschriebene System zusätzlich zu einer herkömmlichen
Antikörperantwort z.B.
für die
Assoziation der exprimierten Antigene mit Klasse I-MHC-Molekülen sorgen,
so daß eine
zelluläre Immunantwort
in vivo gegen das Antigen von Interesse aufgebaut werden kann, welche
die Produktion von CTLs stimuliert, um die zukünftige Erkennung des Antigens
zu ermöglichen.
Außerdem
kann durch diese Verfahren eine antigenspezifische Antwort durch
Helfer-T-Zellen ausgelöst
werden. Demgemäß sind die
erfindungsgemäßen Verfahren
auf ein beliebiges Makromolekül,
für welches
eine zelluläre
und/oder humorale Immunantwort gewünscht wird, vorzugsweise Antigene,
welche von viralen Pathogenen stammen und Antikörper hervorrufen können, Helfer-T-Zell-Epitope
und Epitope cytotoxischer T-Zellen, anwendbar. Solche Antigene schließen ein,
aber sind nicht begrenzt auf, die durch menschliche und tierische
Viren codierten Antigene und können
entweder strukturellen und/oder nicht-strukturellen Proteinen entsprechen.
-
Die
erfindungsgemäßen Mikropartikel
sind für
eine Immunisierung gegen intrazelluläre Viren, welche normalerweise
schwache Immunantworten auslösen, besonders
nützlich.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung angewendet werden,
um eine Immunantwort gegen eine große Vielzahl von Proteinen aus
der Herpesvirus-Familie, einschließlich Proteinen, welche von
den Herpes simplex-Virus (HSV)-Typen 1 und 2 stammen, wie die HSV-1-
und HSV-2-Glycoproteine gB, gD und gH; Antigenen, welche von dem
Varicella zoster-Virus (VZV), dem Epstein-Barr-Virus (EBV) und dem Cytomegalievirus
(CMV) stammen, einschließlich
CMV-gB und -gH; und Antigenen, welche von anderen menschlichen Herpesviren
stammen, wie HHV6 und HHV7, zu stimulieren. (Vgl. z.B. Chee et al.,
Cytomegaloviruses (McDougall J.K., Hrsg., Springer-Verlag, 1990),
S. 125–169,
für eine Übersicht über den
Protein-codierenden Inhalt des Cytomegalievirus; McGeoch et al.,
J. Gen. Virol. 69 (1988), 1531–1574,
für eine
Besprechung der verschiedenen durch HSV-1 codierten Proteine; US-Patent
Nr. 5,171,568 für
eine Besprechung der gB- und gD-Proteine von HSV-1 und HSV-2, sowie
der Gene, welche diese codieren; Baer et al., Nature 310 (1984),
207–211,
für die
Identifizierung von Protein-codierenden Sequenzen in einem EBV-Genom;
und Davison und Scott, J. Gen. Virol. 67 (1986), 1759–1816, für eine Übersicht über VZV.)
-
Antigene
aus der Hepatitis-Virus-Familie, einschließlich das Hepatitis-A-Virus (HAV), Hepatitis-B-Virus (HBV),
Hepatitis-C-Virus (HCV), Delta-Hepatitis-Virus (HDV), Hepatitis-E-Virus
(HEV) und Hepatitis-G-Virus (HGV), können ebenfalls geeigneterweise
in den hierin beschriebenen Techniken verwendet werden. Beispielsweise
ist die virale Genomsequenz von HCV bekannt, wie auch Verfahren
zum Erhalt der Sequenz. Vgl. z.B. die Internationale Veröffentlichung
Nr. WO 89/04669; WO 90/11089; und WO 90/14436. Das HCV-Genom codiert
mehrere virale Proteine einschließlich E1 (auch bekannt als
E) und E2 (auch bekannt als E2/NSI), sowie ein N-terminales Nucleocapsidprotein
(bezeichnet als "Kern") (vgl. Houghton
et al., Hepatology 14 (1991), 381–388, für eine Besprechung der HCV-Proteine,
einschließlich
E1 und E2). Sämtliche
dieser Proteine sowie Antigen-Fragmente davon sind in den vorliegenden
Zusammensetzungen und Verfahren verwendbar.
-
Entsprechend
ist die Sequenz für
das δ-Antigen
von HDV bekannt (vgl. z.B. US-Patent Nr. 5,378,814), und dieses
Antigen kann ebenfalls geeigneterweise in den vorliegenden Zusammensetzungen
und Verfahren verwendet werden. Ferner können von HBV stammende Antigene,
wie das Kernantigen, das Oberflächenantigen,
sAg, sowie die Oberflächen-Präsequenzen
prä-S1
und prä-S2
(früher
bezeichnet als prä-S),
wie auch Kombinationen davon, wie sAg/prä-S1, sAg/prä-S2, sAg/prä-S1/prä-S2 und prä-S1/prä-S2, hierin verwendet werden.
Vgl. z.B. "HBV Vaccines – From the
Laboratory to Licence: A Case Study" in Mackett M. und Williamson J.D.,
Human Vaccines and Vaccination, S. 159–176, für eine Besprechung der HBV-Struktur;
und US-Patent Nr. 4,722,840; 5,098,704; und 5,324,513, hierin unter
Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen; Beames et al., J.
Virol. 69 (1995), 6833–6838;
Birnbaum et al., J. Virol. 64 (1990), 3319–3330; und Zhou et al., J.
Virol. 65 (1991), 5457–5464.
-
Antigene,
welche von anderen Viren stammen, können in den beanspruchten Zusammensetzungen und
Verfahren ebenfalls verwendet werden, wie zum Beispiel, ohne Begrenzung,
u.a. Proteine von Mitgliedern der Familien der Picornaviridae (z.B.
Polioviren, etc.); Caliciviridae; Togaviridae (z.B. Rubellavirus,
Dengue-Virus, etc.);
Flaviviridae; Coronaviridae; Reoviridae; Birnaviridae; Rhabodoviridae
(z.B. Tollwutvirus, etc.); Filoviridae; Paramyxoviridae (z.B. Mumpsvirus,
Masernvirus, Respiratory-Syncitial-Virus, etc.); Orthomyxoviridae (z.B.
Influenzavirus-Typen A, B und C, etc.); Bunyaviridae; Arenaviridae;
und Retroviridae (z.B. HTLV-I; HTLV-II; HIV-1 (auch bekannt als
HTLV-III, LAV, ARV, hTLR, etc.)), einschließlich, aber nicht begrenzt
auf, Antigene der Isolate HIVIIIb, HIVSF2, HIVLAV, HIVLAI, HIVMN, HIV-1CM235 und HIV-1US4;
HIV-2; oder das Affen-Immunschwächevirus
(SIV). Ferner können
die Antigene auch von dem menschlichen Papillomavirus (HPV) und
den durch Zecken übertragenen
Enzephalitisviren stammen. Vgl. z.B. Virology, 3. Auflage (Joklik
W.K., Hrsg., 1988); Fundamental Virology, 2. Auflage (Fields B.N.
und Knipe D.M., Hrsg., 1991), für
eine Beschreibung dieser und anderer Viren.
-
Insbesondere
sind die gp 120-Hüllproteine
eines jeden der vorstehenden HIV-Isolate, einschließlich Vertretern
der verschiedenen genetischen Subtypen von HIV, bekannt und beschrieben
(vgl. z.B. Myers et al., Los Alamos Database, Los Alamos National
Laboratory, Los Alamos, New Mexico (1992); Myers et al., Human Retroviruses
and Aids, 1990, Los Alamos, New Mexico, Los Alamos National Laboratory;
und Modrow et al., J. Virol. 61 (1987), 570–578, für einen Vergleich der Hüllproteinsequenzen
einer Vielzahl von HIV-Isolaten), wobei Antigene, welche von irgendwelchen
dieser Isolate stammen, in den vorliegenden Verfahren verwendet werden
können.
Außerdem
ist die Erfindung in gleicher Weise auf andere immunogene Proteine,
welche von irgendeinem der verschiedenen HIV-Isolate stammen, einschließlich beliebige
der verschiedenen Hüllproteine wie
gp160 und gp41, der gag-Antigene wie p24gag und p55gag, sowie der
Proteine aus der pol-Region, anwendbar.
-
Das
Influenzavirus ist ein anderes Beispiel für ein Virus, für welches
die vorliegende Erfindung besonders nützlich ist. Insbesondere sind
die Hüllglycoproteine
HA und NA von Influenza-A für
das Auslösen
einer Immunantwort von besonderem Interesse. Zahlreiche HA-Subtypen
von Influenza-A sind identifiziert worden (Kawaoka et al., Virology
179 (1990), 759–767;
Webster et al., "Antigenic
Variation Among Type A Influenza Viruses", S. 127–168, in Palese P. und Kingsbury
D.W. (Hrsg.), Genetics of Influenza Viruses, Springer-Verlag, New
York). Folglich können
auch Proteine, welche von irgendeinem dieser Isolate stammen, in
den hierin beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren verwendet
werden.
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Die
hierin beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren finden auch
Verwendung für
zahlreiche bakterielle Antigene, wie solche, welche von Organismen
stammen, welche Diphtherie, Cholera, Tuberkulose, Wundstarrkrampf,
Keuchhusten, Hirnhautentzündung
und andere pathologische Zustände
hervorrufen, einschließlich,
ohne Begrenzung, Bordetella pertussis, Neisseria meningitides (A,
B, C, Y), Neisseria gonorrhoeae, Helicobacter pylori und Haemophilus
Influenza, insbesondere Haemophilus influenza-Typ B (HIB), Helicobacter
pylori und Kombinationen davon. Beispiele für Antigene von Neisseria meningitides
B sind in den folgenden Patentanmeldungen vom gleichen Inhaber offenbart:
PCT/US99/09346; PCT IB98/01665; PCT IB99/00103; und die vorläufigen US-Anmeldungen
mit den Anmeldenummern 60/083,758; 60/094,869; 60/098,994; 60/103,749;
60/103,794; 60/103,796; und 60/121,528. Beispiele für Antigene
von Parasiten schließen
solche ein, welche von Organismen stammen, die Malaria und die Lyme-Krankheit
hervorrufen.
-
Es
ist ohne weiteres ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung
angewendet werden kann, um eine große Vielzahl von Makromolekülen zu verabreichen
und daher eine große
Zahl von Erkrankungen zu behandeln, zu verhindern und/oder zu diagnostizieren.
In einer anderen Ausführungsform
können
die erfindungsgemäßen Makromolekül/Mikropartikel-Zusammensetzungen
für die
ortsspezifische, zielgerichtete Verabreichung verwendet werden.
Zum Beispiel können
die Makromolekül/Mi kropartikel-Zusammensetzungen
durch intravenöse
Verabreichung zu der Lunge, der Leber, der Milz, dem Blutkreislauf
oder dem Knochenmark hingleitet werden.
-
Die
Adsorption von Makromolekülen
an die Oberfläche
der adsorbierenden Mikropartikel erfolgt über einen Bindung-Wechselwirkung-Mechanismus,
einschließlich,
aber nicht begrenzt auf, eine ionische Bindung, eine Wasserstoffbrückenbindung,
eine kovalente Bindung, eine Van-der-Waals-Bindung und eine Bindung über hydrophil/hydrophob-Wechselwirkungen.
Fachleute sind ohne weiteres in der Lage, Detergenzien auszuwählen, welche
für den
Typ des zu adsorbierenden Makromoleküls geeignet sind.
-
Zum
Beispiel können
Mikropartikel, welche in Gegenwart von geladenen Detergenzien, wie
anionischen oder kationischen Detergenzien, hergestellt werden,
Mikropartikel mit einer Oberfläche
mit einer negativen oder einer positiven Nettoladung ergeben, welche
eine große
Vielzahl von Molekülen
adsorbieren können.
Beispielsweise adsorbieren Mikropartikel, welche mit anionischen
Detergenzien wie Natriumdodecylsulfat (SDS) hergestellt werden,
d.h. SDS-PLG-Mikropartikel, positiv geladene Antigene wie Proteine.
Entsprechend adsorbieren Mikropartikel, welche mit kationischen
Detergenzien wie Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB) hergestellt
werden, d.h. CTAB-PLG-Mikropartikel, negativ geladene Makromoleküle wie DNA.
Wenn die Makromoleküle,
welche adsorbiert werden sollen, Regionen mit einer positiven und
einer negativen Ladung aufweisen, können entweder kationische oder
anionische Detergenzien geeignet sein.
-
Biologisch
abbaubare Polymere für
die Herstellung von Mikropartikel zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind ohne weiteres im Handel erhältlich, wie z.B. von Boehringer
Ingelheim, Deutschland, und Birmingham Polymers, Inc., Birmingham,
AL. Zum Beispiel schließen
nützliche
Polymere für
die Bildung der Mikropartikel hierin solche ein, welche von Polyhydoxybuttersäure; Polycaprolacton;
Polyorthoester; Polyanhydrid; sowie Poly(α-hydroxysäure), wie Poly(L-Lactid), Poly(D,L-Lactid)
(beide hierin bekannt als "PLA"), Poly(hydroxybutyrat),
Copolymere von D,L-Lactid und Glycolid wie Poly(D,L-Lactid-co-Glycolid)
(bezeichnet hierin als "PLG" oder "PLGA") oder ein Copolymer
von D,L-Lactid und Caprolacton, abgeleitet sind. Besonders bevorzugte
Polymere zur Verwendung hierin sind PLA- und PLG-Polymere. Diese
Polymere sind in einer Vielzahl von Molekulargewichten erhältlich,
und das geeignete Molekulargewicht für eine bestimmte Ver wendung kann
durch einen Fachmann ohne weiteres ermittelt werden. So liegt z.B.
ein geeignete Molekulargewicht für PLA
in der Größenordnung
von 2000 bis 5000. Für
PLG liegen die geeigneten Molekulargewichte im Allgemeinen im Bereich
von 10.000 bis 200.000, vorzugsweise 15.000 bis 150.000 und am meisten
bevorzugt 50.000 bis 100.000.
-
Falls
ein Copolymer wie PLG verwendet wird, um die Mikropartikel zu bilden,
ist hierin eine Vielzahl von Lactid:Glycolid-Verhältnissen
verwendbar, wobei das Verhältnis
größtenteils
Ermessenssache ist und zum Teil von dem gleichzeitig verabreichten
Makromolekül
und der gewünschten
Abbaurate abhängt.
Zum Beispiel wird durch ein 50:50-PLG-Polymer, enthaltend 50 % D,L-Lactid
und 50 % Glycolid, ein schnell resorbierendes Copolymer bereitgestellt,
während
ein 75:25-PLG-Polymer langsamer abgebaut wird, und ein 85:15- und
ein 90:10-PLG-Polymer aufgrund des erhöhten Gehalts an der Lactid-Komponente
noch langsamer abgebaut werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich,
daß das
geeignete Verhältnis
von Lactid:Glycolid durch einen Fachmann basierend auf der Art des
Antigens und der fraglichen Erkrankung ohne weiteres bestimmt werden
kann. Außerdem
können
Gemische von Mikropartikel mit variierenden Lactid:Glycolid-Verhältnissen
hierin verwendet werden, um die gewünschte Freisetzungskinetik
für ein
bestimmtes Makromolekül
zu erhalten und um sowohl für
eine primäre
als auch eine sekundäre
Immunantwort zu sorgen. Die Abbaurate der erfindungsgemäßen Mikropartikel
kann auch durch solche Faktoren wie das Polymermolekulargewicht
und die Polymerkristallinität
kontrolliert werden. PLG-Copolymere mit variierenden Lactid:Glycolid-Verhältnissen
und Molekulargewichten sind ohne weiteres im Handel von einer Reihe
von Bezugsquellen, einschließlich
von Boehringer Ingelheim, Deutschland, und Birmingham Polymers,
Inc., Birmingham, AL, erhältlich.
Diese Polymere können auch
durch eine einfache Polykondensation der Milchsäurekomponente unter Anwendung
von Techniken, welche auf dem Fachgebiet hinreichend bekannt sind,
wie den bei Tabata et al., J. Biomed. Mater. Res. 22 (1988), 837–858, beschriebenen,
synthetisiert werden.
-
Makromolekül/Mikropartikel
können
unter Anwendung irgendeines von mehreren Verfahren, welche auf dem
Fachgebiet hinreichend bekannt sind, hergestellt werden. Zum Beispiel
können
Doppelemulsion/Lösungsmittel-Abdampftechniken,
wie die in US-Patent Nr. 3,523,907 und bei Ogawa et al., Chem. Pharm.
Bull. 36 (1988), 1095–1103,
beschriebenen, zur Herstellung von Mikropartikeln angewendet werden.
Diese Techniken beinhalten die Bildung einer ersten Emulsion, bestehend
aus Tröpfchen
einer Polymerlösung,
welche anschließend
mit einer kontinuierlichen wäßrigen Phase,
enthaltend einen Partikelstabilisator/ein Tensid, gemischt wird.
-
Vorzugsweise
wird ein Wasser-in-Öl-in-Wasser
(w/o/w)-Lösungsmittel-Abdampfsystem,
wie es durch O'Hagan
et al., Vaccine 11 (1993), 965–969,
und Jeffery et al., Pharm. Res. 10 (1993), 362, beschrieben wird, verwendet,
um die Mikropartikel zu bilden. Bei dieser Technik wird das bestimmte
Polymer mit einem organischen Lösungsmittel
wie Ethylacetat, Dimethylchlorid (auch bezeichnet als Methylenchlorid
und Dichlormethan), Acetonitril, Aceton, Chloroform und dergleichen
kombiniert. Das Polymer wird in Form einer 1-30 %igen, vorzugsweise
einer 2–15
%igen, mehr bevorzugt einer 3–10
%igen und am meisten bevorzugt einer etwa 4 %igen Lösung in
einem organischen Lösungsmittel
bereitgestellt. Die Polymerlösung
wird z.B. mittels eines Homogenisators emulgiert. Die Emulsion wird
dann wahlweise mit einem größeren Volumen
einer wäßrigen Lösung eines
Emulsionsstabilisators wie Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyvinylpyrrolidon
und einem kationischen, anionischen oder nichtionischen Detergens
kombiniert. Die Emulsion kann mit mehr als einem Emulsionsstabilisator
und/oder Detergens, z.B. einer Kombination aus PVA und einem Detergens,
kombiniert werden. Bestimmte Makromoleküle können an Mikropartikel, welche
eine Kombination von Stabilisatoren und/oder Detergenzien aufweisen,
leichter adsorbiert werden. Falls ein Emulsionsstabilisator verwendet
wird, wird er typischerweise in Form einer 2–15 %igen Lösung und mehr bevorzugt einer
4–10 %igen
Lösung
bereitgestellt. Im Allgemeinen wird ein Gewicht-zu-Gewicht Detergens-zu-Polymer-Verhältnis im
Bereich von 0,00001:1 bis 0,1:1, mehr bevorzugt von 0,0001:1 bis
0,01:1, stärker
bevorzugt von 0,001:1 bis 0,01:1 und noch mehr bevorzugt von 0,005:1
bis 0,01:1 verwendet. Das Gemisch wird dann homogenisiert, um eine
stabile w/o/w-Doppelemulsion zu bilden. Die organischen Lösungsmittel
werden dann abgedampft.
-
Die
Formulierungsparameter können
beeinflußt
werden, um die Herstellung von kleinen Mikropartikeln in der Größenordnung
von 0,05 μm
(50 nm) bis größeren Mikropartikeln
von 50 μm
oder noch größer zu ermöglichen.
Vgl. z.B. Jeffery et al., Pharm. Res., 10 (1993), 362–368; McGee
et al., J. Microencap. (1996). Zum Beispiel resultiert eine verminderte
Bewegung in größeren Mikropartikeln,
wie auch eine Er höhung
des inneren Phasenvolumens. Kleine Partikel werden durch geringe
wäßrige Phasenvolumen
mit hohen Konzentrationen von Emulsionsstabilisatoren hergestellt.
-
Mikropartikel
können
auch mittels Sprühtrocknen
und Koazervation, wie z.B. beschrieben bei Thomasin et al., J. Controlled
Release 41 (1996), 131; in US-Patent Nr. 2,800,457; und bei Masters
K., Spray Drying, 2. Auflage, Wiley, New York (1976); Luft-Suspension-Beschichtungstechniken
wie Pfannenbeschichtung und Wurster-Beschichtung, wie beschrieben
durch Hall et al. (1980), The "Wurster
Process" in Controlled Release
Technologies: Methods, Theory, and Applications (Kydonieus, A.F.,
Hrsg.), Bd. 2, S. 133–154,
CRC Press, Boca Raton, Florida, und Deasy P.B., Crit. Rev. Ther.
Drug Carrier Syst. (1988), S(2), 99–139; und ionischer Gelatinierung,
wie z.B. beschrieben durch Lim et al., Science 210 (1980), 908–910, gebildet
werden.
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Die
Partikelgröße kann
z.B. mittels Laserlichtstreuung, zum Beispiel unter Verwendung eines
Spektrometers mit einem eingebauten Helium-Neon-Laser, bestimmt
werden. Im Allgemeinen wird die Partikelgröße bei Raumtemperatur bestimmt,
wobei die Bestimmung mehrere Analysen der fraglichen Probe (z.B.
5–10mal) beinhaltet,
um einen Durchschnittswert für
den Partikeldurchmesser zu erhalten. Die Partikelgröße kann
auch ohne weiteres mittels Rasterelektronenmikroskopie (SEM) bestimmt
werden.
-
Nach
der Herstellung können
die Mikropartikel als solche oder gefriergetrocknet zur weiteren
Verwendung gelagert werden. Um Makromoleküle an die Mikropartikel zu
adsorbieren, wird das Mikropartikelpräparat mit dem Makromolekül von Interesse
einfach gemischt, und die erhaltene Formulierung kann vor der Verwendung
wieder gefriergetrocknet werden. Im Allgemeinen werden die Makromoleküle zu den
Mikropartikeln zugegeben, um Mikropartikel mit adsorbierten Makromolekülen mit
einem Gewicht zu Gewicht-Verhältnis
von 0,0001:1 bis 0,25:1 von Makromolekülen zu Mikropartikeln, vorzugsweise
0,001:1 bis 0,1, mehr bevorzugt 0,01 zu 0,05, zu erhalten. Der Makromolekülgehalt
der Mikropartikel kann mittels Standardtechniken bestimmt werden.
-
Die
erfindungsgemäßen Mikropartikel
können
Makromoleküle
darin eingeschlossen oder eingekapselt, sowie Makromoleküle daran
adsorbiert haben. So kann zum Beispiel ein Fachmann gemäß der Erfindung Mikropartikel,
welche Adjuvanzien einkapseln, mit daran adsorbierten Proteinen
oder Mikropartikel, welche Proteine einkapseln, mit daran adsorbierten
Adjuvanzien herstellen.
-
Nach
Herstellung der Mikropartikel mit adsorbierten Makromolekülen werden
sie als Arzneimittel oder Impfstoffe zur Behandlung, Verhinderung
und/oder Diagnose einer großen
Vielzahl von Erkrankungen, wie vorstehend beschrieben, formuliert.
Die Zusammensetzungen schließen
im Allgemeinen einen oder mehrere "pharmazeutisch verträgliche Träger oder Vehikel" wie Wasser, physiologische
Kochsalzlösung,
Glycerin, Polyethylenglykol, Hyaluronsäure, Ethanol, etc. ein. Zusätzlich können Hilfsmittel
wie Benetzungs- oder Emulgiermittel, biologische Pufferungsmittel
und dergleichen in solchen Vehikeln vorhanden sein. Ein biologischer Puffer
kann praktisch irgendeine Lösung
sein, welche pharmakologisch verträglich ist und welche den gewünschten
pH-Wert der Formulierung, d.h. einen pH-Wert im physiologischen
Bereich, bereitstellt. Beispiele für Pufferlösungen schließen physiologische
Kochsalzlösung,
phosphatgepufferte Kochsalzlösung,
Tris-gepufferte Salzlösung,
Hank's gepufferte
Salzlösung
und dergleichen ein.
-
Adjuvanzien
können
verwendet werden, um die Wirksamkeit der Arzneimittel zu erhöhen. Die
Adjuvanzien können
gleichzeitig mit den erfindungsgemäßen Mikropartikeln, z.B. in
derselben Zusammensetzung oder in separaten Zusammensetzungen, verabreicht
werden. Alternativ kann ein Adjuvans vor oder nach den erfindungsgemäßen Mikropartikelzusammensetzungen
verabreicht werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Adjuvans,
wie ein immunologisches Adjuvans, in das Mikropartikel eingekapselt
werden. Adjuvanzien können
genauso wie irgendwelche Makromoleküle unter Anwendung irgendeines
der mehreren Verfahren, welche auf dem Fachgebiet bekannt sind,
in die Mikropartikel einkapselt werden. Vgl. z.B. US-Patent Nr.
3,523,907; Ogawa et al., Chem. Pharm. Bull. 36 (1988), 1095–1103; O'Hagan et al., Vaccine
11 (1993), 965–969;
und Jefferey et al., Pharm. Res. 10 (1993), 362. Alternativ können die
Adjuvanzien an das Mikropartikel adsorbiert werden, wie vorstehend
für ein
Makromolekül
beschrieben wurde.
-
Immunologische
Adjuvanzien schließen
ein, aber sind nicht begrenzt auf: (1) Aluminiumsalze (Alaun) wie
Aluminiumhydroxid, Aluminiumphosphat, Aluminiumsulfat, etc.; (2) Öl-in-Wasser-Emulsionsformulierungen
(mit oder ohne anderen spezifischen immunstimulierenden Mitteln
wie Muramylpeptiden (vgl. nachstehend) oder bakteriellen Zellwandkomponenten),
wie zum Beispiel (a) MF59 (Internationale Veröffentlichung Nr. WO 90/14837),
enthaltend 5 % Squalen, 0,5 % Teeen 80 und 0,5 % Span 85 (wahlweise
enthaltend unterschiedliche Mengen an MTP-PE (vgl. nachste hend),
obwohl nicht erforderlich), formuliert in Form von Submikron-Partikeln
unter Verwendung eines Mikroverflüssigers wie dem Mikroverflüssiger Modell
110Y (Microfluidics, Newton, MA), (b) SAF, enthaltend 10 % Squalen,
0,4 % Tween 80, 5 % Pluronic-blockiertes Polymer L121 und thr-MDP
(vgl. nachstehend), entweder mikroverflüssigt zu einer Submikron-Emulsion
oder mit einem Vortexgerät
gemischt, um eine Emulsion mit einer größeren Partikelgröße zu erzeugen,
und (c) RibiTM-Adjuvanssystem (RAS) (Ribi Immunochem,
Hamilton, MT), enthaltend 2 % Squalen, 0,2 % Tween 80 und eine oder mehrere
bakterielle Zellwandkomponenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Monophosphoryllipid A (MPL), Trehalosedimycolat (TDM) und Zellwandskelett
(CWS), vorzugsweise MPL + CWS (DetoxTM)
(für eine
weitere Besprechung von geeigneten Submikron-Öl-in-Wasser-Emulsionen zur
Verwendung hierin vgl. Patentanmeldung Nr. 09/015,736, eingereicht
am 29. Januar 1998, vom gleichen Inhaber); (3) Saponin-Adjuvanzien
wie QS21 (z.B. StimulonTM (Cambridge Bioscience,
Worcester, MA)) oder daraus erzeugte Partikel wie ISCOMs (immunstimulierende
Komplexe); (4) Komplettes Freundsches Adjuvans (CFA) und Inkomplettes Freundsches
Adjuvans (IFA); (5) Cytokine wie Interleukine (IL-1, IL-2, etc.),
der Makrophagen-Kolonie-stimulierende Faktor (M-CSF) der Tumornekrosefaktor
(TNF), etc.; (6) entgiftete Mutanten eines bakteriellen ADP-ribosylierenden
Toxins wie einem Choleratoxin (CT), einem Pertussistoxin (PT) oder
einem hitzelabilen E. coli-Toxin (LT), insbesondere LT-K63 (worin
die Wildtyp-Aminosäure
an Position 63 durch Lysin substituiert ist), LT-R72 (worin die
Wildtyp-Aminosäure
an Position 72 durch Arginin substituiert ist), CT-S109 (worin die
Wildtyp-Aminosäure
an Position 109 durch Serin substituiert ist) und PT-K9/G129 (worin
die Wildtyp-Aminosäure an
Position 9 durch Lysin ist und die Position 129 durch Glycin substituiert
ist) (vgl. z.B. Internationale Veröffentlichung Nr. WO 93/13202
und WO 92/19265); (7) CpG-Oligonucleotide und andere immunstimulierende Sequenzen
(ISSs); und (8) andere Substanzen, welche als immunstimulierende
Mittel wirksam sind, um die Wirksamkeit der Zusammensetzung zu erhöhen. Alaun
und MF59 werden bevorzugt.
-
Muramylpeptide
schließen
ein, sind aber nicht begrenzt auf, N-Acetylmuramyl-L-threonyl-D-isoglutamin
(thr-MDP), N-Acetyl-normuramyl-L-alanyl-D-isoglutamin (nor-MDP), N-Acetyl-muramyl-L-alanyl-D-isoglutaminyl-L-alanin-2-(1',2'-dipalmitoyl-sn-glycero-3-hydroxyphosphoryloxy)-ethylamin
(MTP-PE), etc.
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Für weitere
Beispiele von Adjuvanzien vgl. Vaccine Design, The Subunit and the
Adjuvant Approach, Powell M.F. und Newman M.J., Hrsg., Plenum Press
(1995).
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Die
Zusammensetzungen umfassen eine "therapeutisch
wirksame Menge" des
Makromoleküls
von Interesse. Das heißt,
in den Zusammensetzungen ist eine Menge an dem Makromolekül/Mikropartikel
eingeschlossen, welche bewirkt, daß das Individuum eine hinreichende
Antwort aufbaut, um Symptome zu verhindern, zu vermindern, zu beseitigen
oder zu diagnostizieren. Die genaue Menge, welche erforderlich ist,
variiert neben anderen Faktoren abhängig von dem zu behandelnden
Individuum; dem Alter und dem Allgemeinzustand des zu behandelnden
Individuums; der Schwere des zu behandelnden Zustands; im Falle
einer immunologischen Antwort, der Fähigkeit des Immunsystems des
Individuums, Antikörper
zu synthetisieren; dem erwünschten
Schutzgrad und dem bestimmten ausgewählten Antigen, sowie dessen
Verabreichungsweise. Eine geeignete wirksame Menge kann durch einen
Fachmann ohne weiteres bestimmt werden. Folglich umfaßt eine "therapeutisch wirksame
Menge" einen relativ
großen
Bereich, welcher durch Routineversuche bestimmt werden kann. Zum
Beispiel, wenn das Makromolekül
ein Polynucleotid ist, liegt für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine wirksame Dosis typischerweise
im Bereich von 1 ng bis 1 mg, mehr bevorzugt von 10 ng bis 1 μg und am
meisten bevorzugt von 50 ng bis 500 ng des pro Dosis verabreichten
Makromoleküls.
Falls das Makromolekül
ein Antigen ist, liegt eine wirksame Dosis typischerweise im Bereich
von 1 μg
bis 100 mg, mehr bevorzugt von 10 μg bis 1 mg und am meisten bevorzugt
von 50 μg
bis 500 μg
des pro Dosis zugeführten Makromoleküls.
-
Nach
der Formulierung können
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
parenteral, z.B. durch Injektion, verabreicht werden. Die Zusammensetzungen
können
entweder subkutan, intraperitoneal, intravenös oder intramuskulär injiziert
werden. Andere Verabreichungsweisen schließen die nasale, orale und pulmonale
Verabreichung, Zäpfchen
und transdermale oder transkutane Anwendungen ein. Die Dosisbehandlung kann
einen Einzeldosis-Zeitplan oder einen Mehrfachdosis-Zeitplan beinhalten.
Ein Mehrfachdosis-Zeitplan ist ein Zeitplan, bei dem eine erste
Reihe von Verabreichungen mit 1–10
Einzeldosen erfolgen kann, gefolgt von weiteren Dosen in nachfolgenden
zeitlichen Abständen,
welche derart gewählt
werden, daß die
therapeutische Antwort aufrechterhalten und/oder verstärkt wird, zum
Beispiel in einem Abstand von 1–4
Monaten für
eine zweite Dosis, und falls erforderlich eine oder mehrere nachfolgende
Dosen nach mehreren Monaten. Das Dosierungsschema wird auch zumindest
teilweise durch die Bedürfnisse
des Individuums bestimmt und ist von der Beurteilung des Fachmanns
abhängig.
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Außerdem,
falls die Verhinderung einer Erkrankung erwünscht wird, werden die Makromoleküle im Allgemeinen
in Impfstoffen vor einer Erstinfektion mit dem Pathogen von Interesse
verabreicht. Falls eine Behandlung erwünscht wird, z.B. die Verringerung
von Symptomen oder Rückfällen, werden
die Makromoleküle im
Allgemeinen nach einer Erstinfektion verabreicht.
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C. Experimenteller Teil
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Die
nachstehenden Beispiele sind spezifische Ausführungsformen für die Durchführung der
vorliegenden Erfindung. Die Beispiele dienen ausschließlich veranschaulichenden
Zwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in
keiner Weise begrenzen.
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Es
ist versucht worden, die Richtigkeit der angegebenen Werte (z.B.
Mengen, Temperaturen, etc.) zu gewährleisten, wobei aber natürlich einige
experimentelle Fehler und Abweichungen erlaubt sind.
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Beispiel 1
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Herstellung
von unbeladenen Mikropartikeln unter Verwendung von PVA als Emulsionsstabilisator
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Unbeladene
Mikropartikel (d.h. ohne adsorbierte oder eingeschlossene Makromoleküle) wurden
unter Verwendung von Polyvinylalkohol (PVA) wie folgt hergestellt.
Die verwendeten Lösungen
waren:
- (1) 6 % RG 504-PLG (Boehringer Ingelheim)
in Dichlormethan.
- (2) 10 % Polyvinylalkohol (PVA) (ICN) in Wasser.
-
Insbesondere
wurden die Mikropartikel hergestellt durch Kombinieren von 10 ml
der Polymerlösung mit
1,0 ml destilliertem Wasser und Homogenisieren für 3 Minuten unter Verwendung
eines Omni-Tischhomogenisators mit einer 10 mm-Sonde bei 10K UpM, um eine Wasser/Öl (w/o)-Emulsion
zu bilden. Die w/o-Emulsion wurde zu 40 ml der 10 %igen PVA-Lösung zugegeben
und für
3 Minuten homogenisiert, um eine Wasser/Öl/Wasser (w/o/w)-Emulsion zu
bilden. Die w/o/w-Emulsion wurde über Nacht rühren gelassen, um das Lösungsmittel
unter Bildung der Mikropartikel zu verdampfen. Die gebildeten Mikropartikel
wurden mittels Zentrifugation viermal mit Wasser gewaschen und gefriergetrocknet.
Die Mikropartikel wurden dann für
die weitere Verwendung in einer Malvern Master-Sortiervorrichtung
der Größe nach
sortiert.
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Beispiel 2
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Herstellung
von unbeladenen Mikropartikeln unter Verwendung von CTAB
-
Unbeladene
Mikropartikel wurden unter Verwendung von CTAB wie folgt hergestellt.
Die verwendeten Lösungen
waren:
- (1) 4 % RG 504-PLG (Boehringer Ingelheim)
in Dimethylchlorid.
- (2) 0,5 % CTAB (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) in Wasser.
-
Insbesondere
wurden die Mikropartikel hergestellt durch Kombinieren von 12,5
ml der Polymerlösung mit
1,25 ml destilliertem Wasser und Homogenisieren für 3 Minuten
unter Verwendung eines Omni-Tischhomogenisators mit einer 10 mm-Sonde bei 10K UpM,
um eine w/o-Emulsion zu bilden. Die w/o-Emulsion wurde zu 50 ml
der 0,5 %igen CTAB-Lösung
zugegeben und für
3 Minuten homogenisiert, um eine w/o/w-Emulsion zu bilden. Die w/o/w-Emulsion
wurde über
Nacht rühren
gelassen, um das Lösungsmittel
unter Bildung der Mikropartikel zu verdampfen. Die gebildeten Mikropartikel
wurden dann durch eine Siebweite von 38 u filtriert, mittels Zentrifugation
viermal mit Wasser gewaschen und gefriergetrocknet. Die Mikropartikel
wurden dann für die
weitere Verwendung in einer Malvern Master-Sortiervorrichtung der
Größe nach
sortiert.
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Beispiel 3
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Herstellung
von unbeladenen Mikropartikeln unter Verwendung von SDS
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Unbeladene
Mikropartikel wurden unter Verwendung von SDS wie folgt hergestellt.
Die verwendeten Lösungen
waren:
- (1) 6 % RG 504-PLG (Boehringer Ingelheim)
in Dimethylchlorid.
- (2) 1 % SDS (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) in Wasser.
-
Insbesondere
wurden die Mikropartikel durch Kombinieren von 12,5 ml der Polymerlösung mit
50 ml der SDS-Lösung
und Homogenisieren für
3 Minuten unter Verwendung eines Omni-Tischhomogenisators mit einer
10 mm-Sonde bei 10K her gestellt. Die Emulsion wurde über Nacht
rühren
gelassen, um das Lösungsmittel
zu verdampfen. Die gebildeten Mikropartikel wurden durch eine Siebweite
von 38 u filtriert, mittels Zentrifugation viermal mit Wasser gewaschen
und zur weiteren Verwendung gefriergetrocknet. Die Mikropartikel wurden
dann für
die weitere Verwendung in einer Malvern Master-Sortiervorrichtung
der Größe nach
sortiert.
-
Beispiel 4
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Adsorption eines Proteins
an unbeladene Mikropartikel
-
Das
Protein wurde an die Mikropartikel wie folgt adsorbiert.
-
A. Theoretische Beladung
mit 1 % und 3 % p55gag
-
Um
theoretische Beladungen von 1 % und 3 % zu erreichen, wurden 50
mg der gefriergetrockneten, unbeladenen SDS/PLG-Mikropartikel, welche
in Beispiel 3 hergestellt wurden, in ein Nalgen-Zentrifugenröhrchen eingebracht,
und 10 ml 25 mM Boratpuffer, pH 9, mit 6 M Harnstoff, enthaltend
das p55gag-Protein (Chiron Corporation, Berkeley, CA), wurden zugegeben,
wobei: (a) für
die 1 %ige theoretische Beladung 10 ml einer 50 μg/ml p55gag-Lösung verwendet
wurden; und (b) für
die 3 %ige theoretische Beladung 10 ml einer 150 μg/ml p55gag-Lösung verwendet
wurden. Das Gemisch wurde unter Schütteln über Nacht bei Raumtemperatur
inkubiert. Am nächsten
Tag wurden die Mikropartikel abzentrifugiert, und der Überstand
wurde durch einen Bicinchonin-Test (BCA; Pierce, Rockford, IL) auf
die gag-Konzentration
untersucht, um die adsorbierte Menge zu bestimmen. Die Mikropartikel
wurden zweimal mit 10 ml Borat/6 M Harnstoff-Puffer und zweimal
mit 30 ml Wasser gewaschen und zur weiteren Verwendung gefriergetrocknet.
-
B. Theoretische Beladung
mit 1 % des HCV-Kernantigens
-
Um
eine theoretische Beladung von 1 % zu erreichen, wurden 50 mg der
gefriergetrockneten, unbeladenen SDS/PLG-Mikropartikel in ein Nalgen-Zentrifugenröhrchen eingebracht,
und 10 ml 30 mM Citratpuffer, pH 6,5, mit 6 M Harnstoff, enthaltend
das monomere HCV-Kernprotein (10 ml einer 50 μg/ml HCV-Kernprotein-Lösung; Chiron Corporation, Berkeley,
CA), wurden zugegeben. Das Gemisch wurde unter Schütteln über Nacht
bei Raumtemperatur inkubiert. Am nächsten Tag wurden die Mikropartikel
abzentrifugiert, und der Überstand
wurde durch einen Bicinchonin-Test
(BCA; Pierce, Rockford, IL) auf die HCV-Konzentration untersucht, um
die adsorbierte Menge zu bestimmen. Die Mikropartikel wurden zweimal
mit 30 ml Citrat/6 M Harnstoff-Puffer und zweimal mit 30 ml Wasser
gewaschen und zur weiteren Verwendung gefriergetrocknet.
-
Beispiel 5
-
Adsorptionseffizienz der
Mikropartikel
-
Die
gefriergetrockneten Mikropartikel mit dem adsorbierten Protein aus
Beispiel 4 wurden mittels Basenhydrolyse wie folgt auf die Gesamtmenge
des adsorbierten Proteins untersucht. 10 mg der gefriergetrockneten,
adsorbierenden Mikropartikel wurden für 4 Stunden in 2 ml 0,2 N NaOH
mit 5 % SDS hydrolysiert, neutralisiert und 1:10 verdünnt und
dann unter Verwendung des MicroBCA-Proteintests (Pierce, Rockford,
IL) auf den Proteingehalt untersucht. Wie in Tabelle 1 gezeigt,
adsorbierten die beiden Mikropartikel mit den modifizierten Oberflächen, welche
mit Detergenzien wie CTAB und SDS hergestellt wurden, das Protein
wirksamer als Mikropartikel, welche unter Verwendung von PVA allein
hergestellt wurden.
-
-
Beispiel 6
-
A. Immunogenität von Mikropartikeln
mit einem adsorbierten gag-Protein
-
Die
Mikropartikel mit einem adsorbierten gag-Protein, welche unter Verwendung
von PVA oder SDS hergestellt wurden, wie in Beispiel 4 beschrieben
ist, sowie p55gag allein, ohne assoziierte Mikropartikel (als eine
negative Kontrolle), und Vaccinia-gag-pol-Kontrollen (als eine positive
Kontrolle) wurden intramuskulär
an Mäuse
verabreicht. Die Tiere erhielten an den Tagen 7 und 14 eine Auffrischimpfung.
Die verabreichte Gesamtdosis ist in den, Tabellen 2 und 3 angegeben.
Zwei Wochen nach der letzten Immunisierung wurde die Milz entnommen
und die CTL-Aktivität
untersucht, wie bei Doe et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 93 (1996),
8578–8583, beschrieben
ist.
-
Die
Lymphocytenkulturen wurden wie folgt hergestellt. Milzzellen (SC)
aus immunisierten Mäusen
wurden in Schalen mit 24 Vertiefungen in 5 × 106 Zellen
pro Vertiefung gezüchtet.
1 × 106 Zellen davon wurden mit synthetischen Epitop-Peptiden
von HIV-1SF2-Proteinen in einer Konzentration
von 10 μM
für 1 Stunde
bei 37°C sensibilisiert,
gewaschen und gemeinsam mit den restlichen unbehandelten 4 × 106 SCs in 2 ml Kulturmedium [50 % RPMI-1640
und 50 % alpha-MEM (Gibco)], ergänzt
mit hitzeinaktiviertem fötalem
Kälberserum,
5 × 10–5 M
2-Mercaptoethanol, Antibiotika und 5 % Interleukin-2 (Rat T-Stim;
Collaborative Biomedical Products, Bedford, MA), gezüchtet. Die
Zellen wurden an den Tagen 3 und 5 mit 1 ml frischem Medium versorgt,
und die Cytotoxizität
wurde am Tag 6 untersucht.
-
Der
Zellcytotoxizitätstest
wurde wie folgt durchgeführt.
Die SvBALB (H-2d) (SvB)- und MC57 (H-2b)-Zielzellen, welche in dem 51Cr-Freisetzungstest
verwendet werden, exprimieren Klasse I-, aber nicht Klasse II-MHC-Moleküle. Etwa
1 × 106 Zielzellen wurden in 200 μl Medium,
enthaltend 50 μCi
(1 Ci = 37 Gbq) 51Cr und synthetische HIV-1-Peptide
(1 mM), für
60 min inkubiert und dreimal gewaschen. Effektorzellen (E) wurden
mit 5 × 103 Zielzellen (T) in unterschiedlichen E/T-Verhältnissen
in 200 μl
Kulturmedium in Rundboden-Gewebekulturplatten mit 96 Vertiefungen
für 4 Stunden
gezüchtet.
Der CpM-Mittelwert von Vertiefungen in doppelter Ausfertigung wurden
zur Berechnung der spezifischen 51Cr-Freisetzung
in Prozent verwendet.
-
Wie
in den Tabellen 2 und 3 gezeigt, zeigten die SDS-PLG/p55-Mikropartikel
eine mit der Vaccinia-Kontrolle vergleichbare Aktivität und waren
aktiver als die PVA-PLG/p55-Mikropartikel und die p55gag-Proteinformulierung.
Insbesondere, wie in Tabelle 2 gezeigt, war das p55gag-Protein bei
Konzentrationen von 10 μg,
25 μg und
50 μg inaktiv.
Ferner, wie in Tabelle 3 gezeigt, waren die SDS-PLG/p55-Formulierungen
aktiver als die PVA-PLG/p55- und die p55gag-Proteinformulierungen,
was zeigt, daß die
Proteine in den SDS-PLG/p55-Formulierungen wirksamer an die Mikropartikel
adsorbiert wurden, verglichen mit den PVA-PLG/p55- und den p55gag-Proteinformulierungen.
- a SvB-Zelllinie, nicht peptidgepulst.
- b SvB-Zelllinie, gepulst mit dem p7g-Peptid.
- c MC57-Zelllinie, gepulst mit dem p7g-Peptid.
- a MC57-Zelllinie, nicht peptidgepulst.
- b MC57-Zelllinie, gepulst mit dem gag-b-Peptid.
- c SvB-Zelllinie, gepulst mit dem gag-b-Peptid.
-
Beispiel 7
-
Herstellung von pCMV-gp120-DNA-adsorbierenden
Mikropartikeln mit modifizierten Oberflächen
-
Mikropartikel
mit einer adsorbierten Plasmid-DNA, codierend gp120, wurden wie
folgt hergestellt. 20 mg unbeladene Mikropartikel, welche hergestellt
wurden, wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben ist, wurden mit
ansteigenden Konzentrationen der pCMV-gp120-DNA in einem Volumen
von 1,0 ml für
3 Stunden bei 4°C
inkubiert. Im Anschluß an
die Inkubation wurden die Mikropartikel abzentrifugiert, zweimal
mit Tris-EDTA-Puffer gewaschen und über Nacht gefriergetrocknet.
Die Mikropartikel wurden hydrolysiert, wie in Beispiel 5 beschrieben
ist, und bei A260 nm auf die Menge der adsorbierten
DNA untersucht.
-
Tabelle
4 veranschaulicht die Beladungseffizienz von PLG-PVA- und PLG-CTAB-Mikropartikeln.
Wie in der Tabelle gezeigt, zeigten die PLG-CTAB-Mikropartikel eine
effizientere Adsorption als die entsprechenden PLG-PVA-Partikel.
-
-
Beispiel 8
-
HCV-E2-Adsorption
-
Unter
Verwendung von PVA und mehreren verschiedenen Detergenzien wurden,
wie in den vorherigen Beispielen beschrieben, Mikropartikel hergestellt.
Das E2-Protein des Hepatitis-C-Virus (HCV) wurde wie folgt an die
Oberfläche
der Mikropartikel adsorbiert: 0,2 mg/ml E2 wurden zu 20 mg der Mikropartikel
in PBS zugegeben, um eine Lösung
von 0,5 %, Gew./Gew., E2/PLG in einem Gesamtvolumen von 0,5 ml zu
bilden. Die Lösungen
wurden für
1,5 Stunden bei 37°C
inkubiert und dann zentrifugiert. Die Überstände wurden gesammelt und dann
durch einen MicroBCA auf den Proteingehalt untersucht. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 5 gezeigt. Diese Ergebnisse bestätigen die bessere Adsorption
von Makromolekülen
durch die erfindungsgemäßen Mikropartikel.
-
-
Beispiel 9
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Adsorption des gp120-Proteins
-
Unter
Verwendung von PVA wurden, wie in den vorherigen Beispielen beschrieben,
Mikropartikel hergestellt. Es wurden auch Mikropartikel unter Verwendung
von NaOleat, einem anionischen Detergens, wie folgt hergestellt:
Eine w/o/w-Emulsion
wurde aus 1,67 ml 30 mM NaCitrat bei pH 6 als interne Wasserphase,
16,7 ml 6 % Polymer RG 505-PLG (Boehringer Ingelheim) in Dichlormethan
als Lösungsmittel
(Ölphase)
und 66,8 ml 0,4 % NaOleat als äußere wäßrige Phase
hergestellt. Diese Mikropartikel sind in der nachstehenden Tabelle 6
als "NaOleat-PLG (w/o/w)" gekennzeichnet.
Zusätzlich
wurden Mikropartikel unter Verwendung von NaOleat in einer (Ol-in-Wasser-Formulierung
hergestellt, und diese Mikropartikel sind in der nachstehenden Tabelle
6 als "NaOleat-PLG
(o/w)" gekennzeichnet.
Das gp120-Protein wurde wie folgt an die Oberfläche der hergestellten Mikropartikel
adsorbiert: 0,388 mg/ml Protein wurden zu etwa 20 mg der Mikropartikel
in PBS zugegeben, um eine Lösung
von etwa 1,4 %, Gew./Gew., gp120/PLG in einem Gesamtvolumen von
0,8 ml zu bilden. Die Lösungen
wurden für
1,5 Stunden bei 37°C
inkubiert und dann zentrifugiert. Die Überstände wurden gesammelt und dann
durch einen MicroBCA auf den Proteingehalt untersucht. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 6 gezeigt. Diese Ergebnisse bestätigen die bessere Adsorption
von Makromolekülen
durch die erfindungsgemäßen Mikropartikel.
-
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Beispiel 10
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Adsorption des Listeriolysin-Proteins
-
Unter
Verwendung von PVA und CTAB wurden, wie in den vorherigen Beispielen
beschrieben, Mikropartikel hergestellt. Das Listeriolysin-Protein
(LLO) von Listeria monocytogenes wurde wie folgt an die Oberfläche der
Mikropartikel adsorbiert: 1,0 mg/ml LLO wurden zu 100 mg der Mikropartikel
in PBS zugegeben, um eine Lösung
von 1 %, Gew./Gew., LLO/PLG in einem Gesamtvolumen von 5 ml zu bilden.
Die Lösungen
wurden für
1,5 Stunden bei 37°C
inkubiert und dann zentrifugiert. Die Überstände wurden gesammelt und dann durch
einen MicroBCA auf den Proteingehalt untersucht. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 7 gezeigt. Diese Ergebnisse bestätigen die bessere Adsorption
von Makromolekülen
durch die erfindungsgemäßen Mikropartikel.
-
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Beispiel 11
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Wirkung eines Aluminiumsalzes
als ein Adjuvans
-
Unter
Verwendung von CTAB wurden, wie vorstehend beschrieben, PLG-Mikropartikel, welche
die p55gag-DNA adsorbieren, hergestellt. Die Mikropartikel wurden
in zwei Konzentrationen intramuskulär in Mäuse injiziert, und als eine
Kontrolle wurde die DNA allein in denselben zwei Konzentrationen
injiziert. Zusätzlich wurden
in einem Versuch 50 μg
Aluminiumphosphat zu der injizierten CTAB-Zusam mensetzung zugegeben. Jede
Formulierung wurde zehn Mäusen
injiziert. Die Mäuse
erhielten nach 28 Tagen eine Auffrischimpfung. Zwei Wochen nach
der zweiten Immunisierung wurde das Serum gewonnen, und der geometrische
mittlere Titer (GMT) jedes Serums wurde zusammen mit der Standardabweichung
(SE) davon gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefaßt und sowohl
als Linearwert als auch als log-Wert angegeben. Jede Zahl entspricht
dem Mittelwert der Ergebnisse, welche für die zehn Mäuse erhalten
wurden.
-
-
Um
diese Ergebnisse statistisch zu vergleichen, wurden die p-Werte
für DNA-CTAB
vs. DNA-CTAB + Alaun (p-Wert = 0,0017); DNA-CTAB + Alaun vs. DNA
allein (p-Wert < 0,0001);
und DNA-CTAB (10 μg)
vs. DNA allein (10 μg)
(p-Wert < 0,0001)
berechnet. Diese p-Werte bestätigen
die statistische Signifikanz der Werte in Tabelle B.
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Beispiel 12
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Messung der Zeta-Potentiale
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Die
Messung der Zeta-Potentiale wurde mit einem DELSA 440 SX-Zeta-Potential-Meßgerät von Coulter
Corp., Miami, FL 33116, durchgeführt.
Das System wird unter Verwendung von Beweglichkeitsstandards von
Coulter (EMP SL7, eine wäßrige Suspension
von Polystyrollatex-Kügelchen)
kalibriert. Nach dem Spülen der
Probenküvette
mit sterilem Wasser werden die Proben in die Probenküvette eingebracht.
Die Zählvorrichtung
wird dann durch die Ausrichtung des Lichtstrahls auf den niedrigsten
Wert davon auf Null eingestellt. Die Stromstärke wird auf 0,7 mA für die Referenz
und auf 20 V für
die Probe eingestellt. Die Detektorwerte für alle vier Lichtstrahlen werden überprüft, dann
wird die Probe durch Auswählen
von "Run" in der Software
analysiert, und die Häufigkeitsmeßwerte werden
abgelesen. Die Lichtstrahlen sollten sich um 20 Hz unterscheiden. Das
mittlere Zeta-Potential für
jede Probe wird dann abgelesen.
-
Die
Meßwerte
für mehrere
Mikropartikelformulierungen der vorliegenden Erfindung wurden abgelesen,
und die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Wie aus den Ergebnissen
deutlich wird, verändert
die Adsorption von Makromolekülen
an die Oberflächen
der Mikropartikel die Zeta-Potentiale der Mikropartikel.
-
-
Beispiel 13
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Mikropartikel
mit eingekapselten und adsorbierten Makromolekülen
-
- (A). Unter Verwendung von RG 505-PLG und PVA
wurden PLG-Mikropartikel hergestellt, welche das Adjuvans LTK63
einkapseln. 100 mg der Mikropartikel wurden mit 5 ml PBS, enthaltend
400 μg/ml
p24gag-Protein, inkubiert. Das Gemisch wurde dann unter Schütteln bei
Raumtemperatur über
Nacht inkubiert, mittels Zentrifugation zweimal mit 20 ml PBS und
einmal mit Wasser gewaschen und dann gefriergetrocknet. Im Anschluß an eine
Basenhydrolyse und eine Neutralisation wurden das adsorbierte Protein
in % und das eingekapselte Adjuvans in % gemessen. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 10 gezeigt.
- (B). Unter Verwendung von SDS und RG 505-PLG wurden PLG-Mikropartikel,
welche CpG-Oligonucleotide als Adjuvans einkapseln, wie folgt hergestellt.
5 ml 6 % RG 505-Polymer in DCM wurden mit 0,5 ml 5 mg/ml CpG in
50 mM Tris/EDTA emulgiert, um eine w/o-Emulsion zu bilden. Die w/o-Emulsion
wurde zu 20 ml 1 % SDS zugegeben und dann emulgiert, um eine w/o/w-Emulsion
zu bilden. Die Mikropartikel wurden durch das Verdampfen des Lösungsmittels über Nacht
gebildet, anschließend
gewaschen, abzentrifugiert und gefriergetrocknet. 10 mg der CpG
einkapselnden Mikropartikel wurden in 1 ml DCM gelöst. 0,5
ml Wasser wurde zugegeben, um die Oligonucleotide zu extrahieren.
Das Gemisch wurde dann zentrifugiert, und die wäßrige Schicht wurde in eine
Größenausschlußsäule mit
PBS als mobile Phase injiziert. 10 mg Placebo-Mikropartikel wurden
mit 100 μg
CpG-Oligonucleotiden gemischt und wie vorstehend mit DCM extrahiert
und als Standard über
die Säule
laufen gelassen. Die Menge der vorhandenen CpG-Oligonucleotide in
den abgefangenen Partikeln wurde gegen den Standard berechnet.
-
p55gag
wurde wie folgt an die CpG einkapselnden Mikropartikel adsorbiert:
50 mg der gefriergetrockneten, CpG einkapselnden Mikropartikel wurden
mit 5 ml 25 mM Borat mit 6 M Harnstoff (pH 9), enthaltend 140 μg p55gag-Protein, über Nacht
inkubiert. Das Gemisch wurde unter Schwenken über Nacht bei Raumtemperatur
inkubiert, zweimal mit 20 ml Boratpuffer/6 M Harnstoff und zweimal
mit 20 ml Wasser gewaschen und dann gefriergetrocknet.
-
10
mg der CpG einkapselnden/p55gag adsorbierenden Mikropartikel wurden
einer Basenhydrolyse unterzogen, und die eingeschlossenen und adsorbierten Makromoleküle in %
wurden gemessen. Die Zielbeladung betrug 1,0 %, sofern nicht anders
angeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt. Tabelle
10
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Beispiel 14
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Mikropartikel mit zwei
adsorbierten Makromolekülen
-
- (A). Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
zwei oder mehrere Makromoleküle
in einer Zusammensetzung, umfassend Mikropartikel, welche beide
Makromoleküle
adsorbiert haben, oder in einer Zusammensetzung, umfassend zwei
oder mehrere verschiedene Mikropartikel, welche jeweils ein einzelnes
Makromolekül
adsorbiert haben, verabreicht werden. Zum Beispiel wurden Mikropartikel,
welche sowohl ein E2-Polypeptid als auch CpG-Oligonucleotide als
Adjuvans adsorbieren, wie folgt hergestellt: Unbeladene PLG-CTAB-Mikropartikel
wurden, wie bereits beschrieben, hergestellt. 20 mg der gefriergetrockneten
Mikropartikel wurden für
4 Stunden mit 1 ml 200 μg/ml
E2 in physiologischer Kochsalzlösung
inkubiert. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur für 4 Stunden
geschwenkt und zweimal mit 20 ml normalem Salzwasser mittels Zentrifugation
bei 10.000 G gewaschen. Das Pellet wurde in 1 ml einer CpG-Lösung in
TE-Puffer, enthaltend 200 μg/ml
CpG, für
4 Stunden bei Raumtemperatur resuspendiert. Die fertige Suspension
wurde mittels Zentrifugation zweimal mit TE-Puffer gewaschen und
dann gefriergetrocknet. 10 mg der Mikropartikel mit dem adsorbierten
CpG und E2 wurden einer Basenhydrolyse unterzogen, und die Proteinkonzentration
wurde durch eine BCA bestimmt. Die CpG-Restmenge im Überstand wurde mittels HPLC
bestimmt, um die Menge der an die Mikropartikel adsorbierten CpG-Oligonucleotide
zu messen. Die in Tabelle 11 gezeigten Ergebnisse veranschaulichen
die positive Adsorption für
beide Makromoleküle.
- (B). Im Einklang mit der Erfindung wurden Mikropartikel hergestellt.
Ein Teil davon wurde verwendet, um das E2-Polypeptid zu adsorbieren,
während
ein anderer Teil davon verwendet wurde, um die CpG-Oligonucleotide
als Adjuvans zu adsorbieren. Unbeladene PLG-CTAB-Mikropartikel wurden,
wie bereits beschrieben, hergestellt. 20 mg der gefriergetrockneten
Mikropartikel wurden für
4 Stunden mit 1 ml 200 μg/ml E2
in physiologischer Kochsalzlösung
inkubiert. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur für 4 Stunden geschüttelt und
zweimal mit 20 ml normalem Salzwasser mittels Zentrifugation bei
10.000 G gewaschen und dann gefriergetrocknet. Getrennt davon wurden
20 mg der gefriergetrockneten Mikropartikel für 4 Stunden mit 1 ml 200 μg/ml CpG
in TE-Puffer inkubiert. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur für 4 Stunden geschüttelt, zweimal
mit 20 ml TE-Puffer mittels Zentrifugation bei 10.000 G gewaschen
und dann gefriergetrocknet. Die Ergebnisse der Messungen der adsorbierten
Makromoleküle
in Prozent sind in Tabelle 11 angegeben.
-
-
-
Beispiel 15
-
Unter Verwendung
einer Kombination von Detergens und PVA gebildete Mikropartikel
-
Das
folgende Verfahren wurde angewendet, um Mikropartikel zu bilden,
welche zwei Tenside, PVA und ein Detergens, umfassen: 10 ml 5 %
PLG-Polymer und 0,2 % des Detergens DOTAP in DCM wurden bei 12.000
UpM für
3 Minuten mit 1,0 ml destilliertem Wasser emulgiert, um die erste
w/o-Emulsion zu bilden. Die w/o-Emulsion
wurde zu, 40 ml 0,8 % PVA zugegeben und für 3 Minuten emulgiert, um die
zweite w/o/w-Emulsion zu bilden, die über Nacht gerührt wurde,
um das Lösungsmittel
zu verdampfen, wobei die Mikropartikel gebildet wurden. Die Mikropartikel
wurden zweimal in destilliertem Wasser gewaschen und gefriergetrocknet. Die
Mikropartikel sind dann fertig zur Adsorption von Makromolekülen Gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Dasselbe
Verfahren wurde angewendet, um Mikropartikel zu bilden, welche eine
Kombination von PVA und dem Detergens DDA umfassen.
-
Beispiel 16
-
Immunogenität von Mikropartikeln
mit einer adsorbierten p55-DNA Unter Verwendung des Detergens CTAB
oder DDA wurden wie in den vorherigen Beispielen Mikropartikel gebildet
An die Mikropartikel wurde eine p55-DNA adsorbiert, und die Immunogenität davon
wurde mittels der Verfahren, welche in den vorherigen Beispielen
beschrieben wurden, abgeschätzt.
Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 12 zusammengefaßt. Tabelle
12
- a SvB-Zelllinie,
gepulst mit dem gag-b-Peptid.
-
Beispiel 17
-
In-vivo-Luciferase-Expression
unter Verwendung von Mikropartikeln mit einer adsorbierten Luciferase-DNA
-
Mittels
der vorstehend beschriebenen Verfahren wurden unter Verwendung von
PLG und dem Detergens CTAB Mikropartikel gebildet. Die Luciferase-DNA
wurde mittels der vorher beschriebenen Verfahren daran adsorbiert.
Die In-vitro-Luciferase-Expression
wurde unter Verwendung einer 5 μg-Dosis
der Luciferase-DNA
unter Verwendung der Luciferase-DNA allein (1248 pg) und der Mikropartikel
mit der daran adsorbierten Luciferase-DNA (2250 pg) gemessen. Die
In-vivo-Luciferase-Expression wurde an den Tagen 1 und 14 nach der
Verabreichung im Muskel wie folgt gemessen: Zwei Gruppen von Mäusen (n
= 5) wurden jeweils entweder 50 μg
Luciferase-Plasmid oder 50 μg
PLG-CTAB-Luciferase-DNA-Mikropartikel injiziert. Beide Gruppen von
Mäusen
erhielten eine intramuskuläre
Injektion in den vorderen Schienbeinmuskel (TA) zweier Pfoten. Beide
TA-Muskeln einer jeden Maus in den zwei Gruppen wurden entweder
am Tag 1 oder am Tag 14 entnommen und in einem Gefrierschrank bei –80°C gelagert.
Die Muskeln wurden mit einem Mörser
und einem Stößel auf Trockeneis
zerkleinert. Die pulverisierten Muskeln wurden in Eppendorf-Röhrchen mit
0,5 ml 1x Reporter-Lysepuffer gesammelt. Die Proben wurden mit Hilfe
eines Vortexgeräts
für 15
Minuten bei Raumtemperatur gemischt. Nach dreimaligem Einfrieren/Auftauen
wurden die Proben bei 14.000 UpM für 10 Minuten zentrifugiert. Der Überstand
der TA-Muskeln einer jeden Maus zu jedem Zeitpunkt wurden vereinigt,
und 20 μl
der Proben wurden unter Verwendung einer ML3000-Vorrichtung (Dynatech)
unter Verstärkung
des Leuchtsignals auf eine Luciferase-Expression untersucht.
-
Die
Luciferase-Bestimmung wurde unter Verwendung eines Chemilumineszenztests
durchgeführt. Der
Puffer, enthaltend 1 mg/ml BSA in 1x Reporter-Lysepuffer (Promega),
wurde zubereitet. Die Luciferase-Enzym-Stammlösung (Promega) mit 10 mg/ml
wurde als ein Standard verwendet und bis zu einer Konzentration von
500 pg/20 μl
verdünnt.
Dieser Standard wurde auf einer Microlite 2-Platte (Dynatech) 1:2
seriell verdünnt, um
eine Standardkurve aufzustellen. 20 μl der Nullprobe und der Proben
wurden ebenfalls auf die Platte aufgegeben und 1:2 seriell verdünnt. Die
Platten wurde in die ML3000-Vorrichtung eingebracht, worin 100 μl des Luciferase-Test-Reagens (Promega)
pro Vertiefung injiziert wurden. Unter Verstärkung des Leuchtsignals wurden
die relativen Lichteinheiten für
jede Probe gemessen.
-
Die
Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 13 angegeben.
-
-
Beispiel 18
-
Immunogenität von Mikropartikeln
mit einem adsorbierten Antigen vs. einem eingeschlossenen Antigen
-
Unter
Anwendung der Verfahren, welche in den vorherigen Beispielen besprochen
wurden, wurden Mikropartikel hergestellt. Im Anschluß daran
wurde das E2-Protein, wie vorstehend beschrieben, daran adsorbiert.
Es wurden auch Mikropartikel hergestellt, welche, wie vorstehend
beschrieben, das E2-Protein darin eingeschlossen anstatt daran adsorbiert
haben. Die Mikropartikel wurden nach ihrer Fähigkeit beurteilt, IgG-Antikörper nach
der Immunisierung von 10 Mäusen
mit jedem Mikropartikel-Typ zu induzieren. Der geometrische mittlere
Titer (GMT) des Serums jeder Maus wurde gemessen und dann für die Gruppe
aus 10 Tieren gemittelt. Die Standardabweichung (SE) wurde ebenfalls
berechnet. Für
den Fischer-PLSD-Test (Signifikanzlevel = 5 %) wurde ein Wert von
p = 0,0006 erhalten. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle
14 gezeigt. Diese Ergebnisse zeigen eindeutig die bessere Induktion
einer humoralen Immunantwort unter Verwendung der adsorbierenden
Mikropartikel der vorliegenden Erfindung.
-
-
Beispiel 19
-
Immunogenität von Mikropartikeln
mit einem daran adsorbierten HCV-E1E2-Protein
-
Unter
Anwendung der Verfahren, welche in den vorherigen Beispielen besprochen
wurden, wurden PLG-CTAB-Mikropartikel hergestellt. Das E1E2-Protein
des Hepatitis-C-Virus (HCV) wurde daran adsorbiert. Die Partikel
wurden zur Immunisierung von Mäusen,
mit oder ohne dem Adjuvans Alaun, verwendet, wobei Dosierungen der
Mikropartikel verwendet wurden, für welche berechnet wurde, daß sie entweder
10 μg oder 100 μg Protein
bereitstellen. Der geometrische mittlere Titer wurde gemessen, und
die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 15 gezeigt.
-
-
Wie
die Ergebnisse zeigen, lösen
die Mikropartikel mit dem daran adsorbierten Protein in der Dosis von
10 μg eine
sehr starke Immunantwort aus. Dies zeigt, daß die Mikropartikel den Vorteil
aufweisen, daß sie beim
Auslösen
von Immunantworten in niedrigen Dosen, bei denen die freie DNA nicht
in der Lage ist solche Antworten hervorzurufen, nützlich sind.
-
Beispiel 20
-
Immunogenität von Mikropartikeln
mit einem adsorbierten p24gag-Protein
-
Unter
Anwendung der Verfahren, welche in den vorherigen Beispielen besprochen
wurden, wurden PLG-PVA-Mikropartikel hergestellt. Das Protein p24gag
wurde dann daran adsorbiert, wie vorstehend beschrieben wurde. Die
Mikropartikel wurden nach ihrer Fähigkeit beurteilt, IgG-, IgG1-
und IgG2a-Antikörper nach
der Immunisierung von 10 Mäusen
zu induzieren. Der geometrische mittlere Titer (GMT) des Serums, das
den Mäusen
zwei Wochen nach der zweiten Immunisierung (2wp2) und zwei Wochen
nach der dritten Immunisierung (2wp3) entnommen worden war, wurde
gemessen und dann für
die Gruppe aus 10 Tieren gemittelt. Die Standardabweichung (SE)
wurde ebenfalls berechnet. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle
16 gezeigt. Die Ergebnisse zeigen eindeutig die stärkere Induktion
einer humoralen Immunantwort unter Verwendung der adsorbierenden
Mikropartikel der vorliegenden Erfindung.
-
-
Beispiel 21
-
IM-Immunisierung mit dem
p55gag-Protein und verschiedenen Adjuvanzien
-
PLG/CTAB-,
PLG/SDS- und PLG/PVA-Mikropartikel wurden, wie vorstehend in den
vorherigen Beispielen beschrieben, gebildet. Es wurden acht Gruppen
von Mikropartikeln gebildet, um die unterschiedlichen Wirkungen
hinsichtlich der Immunisierung von Mäusen mit einem an Mikropartikel
adsorbierten p55gag-Protein als Antigen vs. der Bereitstellung eines
freien löslichen
p55gag zu untersuchen und um die Auswirkungen der Anwesenheit des
Adjuvans CpG (einzelsträngige
Oligonucleotide mit einer Länge
von 20 Basen mit einem CpG-Motiv), ebenfalls adsorbiert an andere
Mikropartikel oder bereitgestellt in einer freien löslichen
Form, zu bestimmen. Die verschiedenen Gruppen wurden wie folgt zusammengestellt:
- In Gruppe 1 wurde ein lösliches
p55gag-Protein (ein rekombinantes HIV-p55gag-Protein, hergestellt in Hefe, in
2 mg/ml in Tris/NaCl-Puffer mit 2 M Harnstoff), gemischt mit PLG/CTAB-Partikeln
mit einem adsorbierten CpG, verwendet.
- In Gruppe 2 wurden PLG/SDS-Partikel mit einem adsorbierten p55gag,
gemischt mit PLG/CTAB-Partikeln mit einem adsorbierten CpG, verwendet.
- In Gruppe 3 wurden PLG/SDS-Partikel mit einem adsorbierten p55gag,
gemischt mit einem freien CpG, verwendet.
- In Gruppe 4 wurden PLG/SDS-Partikel mit einem adsorbierten p55gag
ohne einem Adjuvans verwendet.
- In Gruppe 5 wurden PLG/PVA-Partikel mit einem darin eingeschlossenen
p55gag, gemischt mit PLG/CTAB-Partikeln mit einem adsorbierten CpG,
verwendet.
- In Gruppe 6, einer Kontrolle, wurde kein Antigen, aber ein lösliches
CpG verwendet.
- In Gruppe 7, einer anderen Kontrolle, wurden ein lösliches
p55gag-Protein, aber keine Adjuvanzien verwendet.
- In Gruppe 8, einer weiteren Kontrolle, wurden nur das Vaccinia-Virus
(vv-gag), welches
das gag-Gen exprimiert, und keine Adjuvanzien verwendet.
-
Für jede Gruppe
wurden 10 Mäuse
mit ausreichenden Mengen der Mikropartikel oder der freien Moleküle immunisiert,
so daß die
Dosierung des p55gag-Antigens
und des CpG-Adjuvans jeweils 25 μg
betrug (falls in der Gruppe verwendet), bis auf Gruppe 8, worin
das Virus in einer Dosierung von 10 × 10
7 PFU
verwendet wurde. Der Immunisierungsweg war IM, bis auf Gruppe 8,
worin der Weg IP war. Nach der Immunisierung wurde der anti-p55-IgG-Titer
im Serum gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 17
gezeigt. Die Lyse der Zielzellen durch CTLs wurde ebenfalls für jede Gruppe
gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 18 gezeigt. Tabelle
17
Tabelle
18
- a SvB-Zelllinie,
gepulst mit einem irrelevanten Peptid.
- b SvB-Zelllinie, gepulst mit dem p7g-Peptid.
-
Beispiel 22
-
Adsorption vs. Einschluß einer
p55-DNA
-
PLG/CTAB-Mikropartikel
mit einer adsorbierten p55-DNA und PLG/PVA-Mikropartikel mit einer darin eingeschlossenen
p55-DNA wurden, wie vorstehend in den vorherigen Beispielen beschrieben,
gebildet. Die IM-Immunisierung von Mäusen und die Antikörperinduktion
(Gewinnung und Analyse des Serums) erfolgten, wie in den vorherigen
Beispielen beschrieben, vier Wochen nach der ersten Immunisierung
(4wp1) sowie 2, 4, 6, 13 und 15 Wochen nach der zweiten Immunisierung
(2wp2, 4wp2, 6wp2, 13wp2 bzw. 15wp2). Die nachstehend in Tabelle
19 gezeigten Ergeb nisse demonstrieren den eindeutigen Vorteil der
Mikropartikel mit der adsorbierten p55-DNA gegenüber sowohl der eingeschlossenen
als auch der freien p55-DNA.
-
-
Beispiel 23
-
Induktion einer Immunantwort
durch Mikropartikel in Meerschweinchen
-
PLG/CTAB-Mikropartikel
mit einer adsorbierten gp120-DNA wurden, wie vorstehend in den vorherigen Beispielen
beschrieben, gebildet. Die anderen Proben waren wie nachstehend
in Tabelle 20 angegeben und schlossen Mikropartikel mit und ohne
Aluminiumphosphat, Kontrollen mit einem freien löslichen gp120, mit und ohne
Aluminiumphosphat, und das MF59-Protein, welches durch die gp120-DNA
codiert wird, ein. Die IM-Immunisierung von Meerschweinchen und
die Antikörperinduktion
(Gewinnung und Analyse des Serums) wurden, wie in den vorherigen
Beispielen beschrieben, durchgeführt.
Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 20 gezeigt.
-
-
Beispiel 24
-
Intranasale (IN) Immunisierung
mit Mikropartikeln mit einer adsorbierten p55-DNA
-
PLG/CTAB-Mikropartikel
mit einer adsorbierten p55-DNA und PLG/DDA-Mikropartikel mit einer adsorbierten
p55-DNA wurden, wie vorstehend in den vorherigen Beispielen beschrieben,
gebildet. Die IN-Immunisierung von Mäusen mit 25 μg oder 100 μg, die Antikörperinduktion
(Gewinnung und Analyse des Serums) und die CTL-Induktion erfolgten,
wie in den vorherigen Beispielen beschrieben, zwei und vier Wochen
nach der ersten Immunisierung (2wp1 und 4wp1), zwei und vier Wochen
nach der zweiten Immunisierung (2wp2 und 4wp2) sowie zwei und vier
Wochen nach der dritten Immunisierung (2wp3 und 4wp3). Die Kontrollen
schlossen die Immunisierung mit einer löslichen p55-DNA allein oder
mit 10 μg
Choleratoxin ein. Die Ergebnisse für die Antikörperinduktion sind in Tabelle
21 gezeigt, und die Ergebnisse für
die Lyse durch CTLs (vier Wochen nach der vierten Immunisierung)
sind nachstehend in Tabelle 22 gezeigt. Tabelle
21
Tabelle
22
- a SvB-Zelllinie,
gepulst mit einem irrelevanten Peptid.
- b SvB-Zelllinie, gepulst mit dem p7g-Peptid.
-
Obwohl
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in einigen Einzelheiten beschrieben worden
sind, ist selbstverständlich,
daß offensichtliche
Veränderungen
vorgenommen werden können, ohne
von der Erfindung, so wie in den beigefügten Patentansprüchen definiert,
abzuweichen.