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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Antagonisten des Liganden des
Typ 2-Rezeptors
des Corticotropin-freisetzenden Faktors (CRFR2), dem die 8 bis 10
N-terminalen Aminosäuren
von nativem Sauvagine fehlen, und der die Aminosäuresequenz
umfasst,
worin Xaa
1 eine neutrale Aminosäure und
Xaa
2 eine elektrisch geladene Aminosäure ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Antagonisten des Liganden
Typ 2-Rezeptors des Corticotropin-freisetzenden Faktors (CRFR2),
dem die 11 N-terminalen Aminosäuren
von nativem Sauvagine fehlen, wobei die N-terminale Aminosäure dieses
Antagonisten eine geladene Aminosäure ist. Darüber hinaus
betrifft die vorliegende Erfindung ein Polynucleotid, das den Antagonisten
der vorliegenden Erfindung codiert, einen Vektor, der das Polynucleotid
der vorliegenden Erfindung umfasst, und einen Wirtsorganismus, der
das Polynucleotid oder den Vektor der vorliegenden Erfindung einschließt. Ebenfalls
beschrieben werden ein Verfahren zur Produktion des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung, Antikörper, die gegen den Antagonisten
der vorliegenden Erfindung gerichtet sind, sowie antiidiotypische
Antikörper,
die gegen den Antikörper
der vorliegenden Erfindung gerichtet sind. Die vorliegende Erfindung
betrifft auch Arzneimittel und diagnostische Zusammensetzungen,
die den Antagonisten, das Polynucleotid und/oder den Vektor der
vorliegenden Verbindung umfassen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
einen Kit, der eine oder mehrere der vorstehend genannten Verbindungen
der vorliegenden Erfindung umfasst, und die Verwendung einer oder
mehrerer dieser Verbindungen zur Herstellung eines Arzneimittels
zur Verhinderung und/oder Behandlung einer Erkrankung, die mit dem
Typ 2-Rezeptor des Corticotropin-freisetzenden Faktors (CRFR2) verbunden
ist.
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Der
Corticotropin-freisetzende Faktor (CRF), von dem angenommen wird,
dass er die endokrinen, autonomen, immunologischen und Verhaltens-Antworten
auf Stress synchronisiert, wurde auf der Basis seiner Fähigkeit,
die Sekretion von adrenocorticotropem Hormon (ACTH) aus dem Hypophysenvorderlappen
zu stimulieren (Vale, W., J. Spiess, C. Rivier und J. Rivier, Science
213:1394–1397,
1981), als ein Polypeptid mit 41 Resten beschrieben (Spiess, J.,
J. Rivier, C. Rivier und W. Vale, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:6517–6521, 1981).
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Gonzales
et al., Cell Tissue Res. 283:117–123 (1996) offenbaren die
Anwesenheit von Sauvagine-ähnlichen
Epitopen in der inneren Drüse
vom Ochsenfrosch Rana catesbeiana.
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Gaudino
et al., Peptides, Bd. 6; Erg. 3 (1985) offenbaren aktive Peptide
aus Amphibienhaut und ihre mögliche
Funktion als Neurotransmitter oder Neuromodulator.
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CRF
zeigt seine Aktivität
durch an G-Protein gekoppelte Rezeptoren. Der CRF-Typ1-Rezeptor (CRFR1),
der hauptsächlich
in Hypophyse und Gehirn gefunden wird, wurde von Mensch, Maus, Ratte,
Huhn und Frosch cloniert (Vita, N., P. Laurent, S. Lefort, P. Chalon,
J. -M. Lelias, M. Kaghad, G. Le Fur, D. Caput und P. Ferrara, FEBS
Lett. 335:1–5,
1993; Chen, R., K.A. Lewis, M. H. Perrin und W. Vale, Proc. Natl.
Acad. Sci, USA 90:8967–8971,
1993; Perrin, M.H., C.J. Donaldson, R. Chen, K.A. Lewis und W. Vale,
Endocrinology 133;3058–3061,
1993; Chang, C. -P., R.V. Pearse II, S. O'Connell und M.G. Rosenfeld, Neuron 11:1187–1195, 1993;
Yu, J., L.Y. Xie und A.B. Abou-Samra, Endocrinology 137:192–197, 1996;
Dautzenberg, F.M., K. Dietrich, M.R. Palchaudhuri und J. Spiess,
J. Neurochem. 69:1640–1649,
1997). cDNAs, die zwei Spleißvarianten des CRF-Typ2-Rezeptors,
CRFR2a und CRFR2β,
codieren, wurden aus Gehirn, Herz und Skelettmuskel cloniert (Lovenberg,
T.W., C.W. Liaw, D. Grigoriadis, W. Clevenger, D.T. Chalmers, E.B.
De Souza und T. Oltersdorf, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:836–840, 1995;
Perrin, M., C. Donaldson, R. Chen, A. Blount, T. Berggren, L. Bilezikjian,
P. Sawchenko und W. Vale, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:2969–2973, 1995;
Kishimoto, T., R.V. Pearse II, C.R. Lin und M.G. Rosenfeld, Proc,
Natl. Acad. Sci. USA 92:1108–1112,
1995; Stenzel, P., R. Kesterson, W. Yeung, R.D. Cone, M.B. Rittenberg
und M.P. Stenzel-Poore, Mol. Endocrinol. 9:637–645, 1995). Bei Nagetieren
ist CRFR2a ausschließlich
im Zentralnervensystem (ZNS) gefunden worden, während CRFR2β überwiegend in der Peripherie
verteilt ist. Beim Menschen sind beide Untertypen des Rezeptors
im ZNS gefunden worden. (Valdenaire, O., T. Giller, V. Breu, J.
Gottowik und G. Kilpatrick, Biochem. Biophys. Acta 1352:129–132, 1997).
Neuerdings ist angenommen worden, dass Urocortin (Ucn), ein natürliches
CRF-Analog, der endogene Ligand für CRFR2 ist (Vaughan, J., C.
Donaldson, J. Bittencourt, M.H. Perrin, K. Lewis, S. Sutton, R.
Chan, A.V. Turnbull, D. Lovejoy, C. Rivier, J. Rivier, P.E. Sawchenko
und W. Vale, Nature (London) 378:287–292, 1995).
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Es
wird angenommen, dass CRF eine größere Rolle bei einer Reihe
von neuropsychiatrischen Krankheiten, einschließlich affektiver Psychosen,
Angstneurosen, Anorexia nervosa und Alzheimerscher Krankheit spielt
(Behan, D.P., S.C. Heinrichs, J.C. Troncoso, X.J. Liu, C.H. Kawas,
N. Ling und E.B. De Souza, Nature (London) 378:284–287, 1995).
Es besteht großes
Interesse an Design und Synthese von CRF-Antagonisten, die selektiv
mit einem der verschiedenen CRF-Formen in Wechselwirkung treten.
Nach der Entdeckung von wirksamen Peptid-Antagonisten, die auf der
N-terminal verkürzten
Aminosäuresequenz
von Mensch/Ratte-CRF (h/rCRF) beruhen, (Rivier, J., C. Rivier, R.
Galyean, A. Miranda, C. Miller, A.G. Craig, G. Yamamoto, M. Brown
und W. Vale., J. Med. Chem. 36:2851–2859, 1993; Hernandez, J.F.,
W. Kornreich, C. Rivier, A. Miranda, G. Yamamoto, J. Andrews, Y.
Tache, W. Vale und J. Rivier, J. Med. Chem. 36:2860–2867, 1993;
Miranda, A., S.C. Koerber, J. Gulyas, S.L. Lahrichi, A.G. Craig,
A. Corrigan, A. Hagler, C. Rivier und J. Rivier, J. Med. Chem. 37:1450–1459, 1994;
Gulyas, J., C. Rivier, M. Perrin, S.C.
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Koerber,
S. Sutton, A. Corrigan, S.L. Lahrichi, A.G. Craig, W. Vale und J.
Rivier, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:10575-01579, 1995; Miranda,
A., S.L. Lahrichi, J. Gulyas, S.C. Koerber, A.G. Craig, A. Corrigan,
C. Rivier, W. Vale und J. Rivier, J. Med. Chem. 40:3651–3658, 1997),
sind mehrere für
CRFR1 selektive, nichtpeptidische Antagonisten entwickelt worden
(Chen, C., R. Dagnino, Jr., E.B. De Souza, D.E. Grigoriadis, C.Q. Huang,
Kjung-II Kim, Z. Liu, T. Moran, T.R. Webb, J.P. Whitten, Y.F. Xie
und J.R. McCarthy, J. Med. Chem. 39:4358–4360, 1996; Schulz, D.W.,
R.S. Mansbach, J. Sprouse, J.P. Braselton, J. Collins, M. Corman,
A. Dunaiskis, S. Faraci, A.W. Schmidt, T. Seeger, P. Seymour, F.D.
Tingley III, E.N. Winston, Y.L. Chen und J. Heym, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 93:10477–10482,
1996; Christos, T.E. und A. Arvanitis, Expert Opinion On Therapeutic
Patents 8:143–152,
1998), die durch CRF vermittelte Anfälle (Barem, T.Z., D.T. Chalmers,
C. Chen, Y. Koutsoukos und E.B. De Souza, Brain Reserach 770: 89–95, 1997)
oder durch Interleukin-1β induziertes
Fieber abschwächen
und angstlösende
Aktivität
in vivo zeigen (Lundkvist, J., Z. Chai, R. Teheranian, H. Hasanvan,
T. Bartfai, F. Jenck, U. Widmer und J.-L. Moreau, Eur. J. Pharmacol.
309:195–200,
1996). Die Tatsache jedoch, dass der CRF-Aantagonist α-helikaler
CRF(9-41) unterschiedliche inhibitorische
Fähigkeiten
in drei unterschiedlichen in vivo-Biountersuchungssystemen aufweist
(Fisher, L., C. Rivier, J. Rivier und M. Brown, Endocrinclogy 129:1312–1316, 1991),
legt nahe, dass bestimmte physiologische Funktionen von endogenem CRF
oder Ucn durch CRFR1, CRFR2 oder beide Rezeptortypen vermittelt
werden.
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Daher
bestand das technische Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde
lag, darin, für CRFR2
spezifische Antagonisten zu entwickeln, um Unterscheidung zwischen
Rezeptortyp-spezifischen Funktionen, z.B. in Gehirn und peripheren
Organen, zu ermöglichen.
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Die
Lösung
dieses technischen Problems wird durch die Ausführungsformen geliefert, die
in den Ansprüchen
beschrieben werden.
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Demzufolge
betrifft die vorliegende Erfindung einen Antagonisten des Typ2-Rezeptors des Corticotropin-freisetzenden
Faktors (CRFR2), dem die 8 bis 10 N-terminalen Aminosäuren von
nativem Sauvagine fehlen und der die Aminosäuresequenz
umfasst,
worin Xaa
1 eine neutrale Aminosäure und
Xaa
2 eine geladene Aminosäure ist.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „Ligand" jedes Molekül, das zur
spezifischen Bindung an den Typ2-Rezeptor des Corticotropin-freisetzenden
Faktors (CRFR2) in der Lage ist, einschließlich z.B. des (der) natürlich vorkommenden,
endogenen Liganden von CRFR2 oder jeder beliebigen Verbindung(en),
die auf rekombinantem oder chemischem Weg synthetisiert oder biochemisch
modifiziert worden ist (sind) und zur Bindung und Aktivierung von
CRFR2 in der Lage ist (sind).
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Der
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck „für CRFR2
spezifisch, „für CRFR2
selektiv", „CRFR2-Spezifität" oder „CRFR2-Selektivität" bezeichnet einen
Wert, der höher
als 30, bevorzugt höher
als 45 und mehr bevorzugt höher
als 70 ist und nach der in der Legende zu Tabelle 1 dargestellten
Gleichung errechnet wird. Daher bedeutet in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung z.B. ein „für CRFR2
spezifischer" Antagonist
nicht, dass er ausschließlich
CRFR2 bindet, sondern dass er CRFR2 mit einer mindestens 30-fach,
bevorzugt 45-fach und mehr bevorzugt 70-fach höheren Selektivität als Astressin bindet,
welches eine ähnliche
Affinität
für CRFR1
und CRFR2, besonders CRFR2β,
aufweist.
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Studien,
die im Einklang mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden
sind, ergaben überraschend,
dass die Deletion der 8 bis 10 N-terminalen Aminosäuren von
nativem Sauvagine, das ein wirksamer, nicht selektiver Aktivator
von CRFR ist, diese Verbindung zu einem hoch spezifischen Antagonisten
für CRFR2 macht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
fehlen dem Antagonisten der vorliegenden Erfindung die 10 N-terminalen
Aminosäuren
von nativem Sauvagine.
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In
einer anderen, mehr bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung ist Xaa1 eine
hydrophobe Aminosäure
und Xaa2 ist Glu oder His.
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In
einer sogar noch mehr bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung ist Xaa1 Leu.
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In
einer darüber
hinaus mehr bevorzugten Ausführungsform
ist Xaa1 eine polare Aminosäure und
Xaa2 ist Glu oder His.
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In
einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
des Antagonisten der vorliegenden Erfindung ist Xaa1 Tyr.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass Antagonisten der vorliegenden Erfindung,
die Tyr als die N-terminale Aminosäure enthalten, vorteilhaft
für eine
radioaktive Markierung mit z.B. 125I verwendet
werden können. Solche
Verbindungen können
dann in in vivo- oder in vitro-Experimenten für den Nachweis von CRFR2-Bindungsstellen
verwendet werden. Obgleich Antagonisten, die über His mit 125I
markiert wurden, ebenfalls von der Erfindung eingeschlossen werden,
werden Antagonisten, die über
Tyr markiert sind, bevorzugt, da die Markierungsreaktion aus technischen
Gesichtspunkten leichter durchzuführen ist und die markierte
Verbindung stabiler und aus diesem Grund leichter zu handhaben ist.
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In
einer sogar noch mehr bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung liegt Xaa1 in
der D-Konfiguration vor.
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In
einer darüber
hinaus noch mehr bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung ist Xaa1 D-Leu
oder D-Tyr.
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In
einer am meisten bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung ist Xaa2 Glu.
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In
einer anderen noch mehr bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung ist Xaa1 D-Phe.
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In
einer anderen am meisten bevorzugten Ausführungsform des Antagonisten
der vorliegenden Erfindung ist Xaa2 His.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung einen Antagonisten des Liganden des
Typ2-Rezeptors des Corticotropinfreisetzenden Faktors (CRFR2), dem
die 11 N-terminalen Aminosäuren von
nativem Sauvagine fehlen, wobei die N-terminale Aminosäure dieses
Antagonisten eine geladene Aminosäure ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist diese geladene Aminosäure
positiv geladen.
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In
einer mehr bevorzugten Ausführungsform
ist diese geladene Aminosäure
His.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Antagonist der vorliegenden Erfindung eine Phenyldiazirin-Gruppe,
die an die N-terminale Aminosäure
dieses Antagonisten gekoppelt ist.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass Antagonisten der vorliegenden Erfindung,
die eine Phenyldiazirin-Gruppe umfassen, z.B. in Photoaffinitäts-Markierungsexperimenten
verwendet werden. Demzufolge können
diese Verbindungen vorteilhaft verwendet werden, um antagonistische
Bindungsstellen von CRFR2β-Rezeptorsystemen
zu charakterisieren.
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In
einer mehr bevorzugten Ausführungsform
ist diese Phenyldiazirin-Gruppe eine 4-(1-Azi-2,2,2-trifluorethyl)benzoyl
(ATB)-Gruppe.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung ein Polynucleotid, das den Antagonisten
der vorliegenden Erfindung codiert.
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Das
Polynucleotid der vorliegenden Erfindung kann z.B. DNA, cDNA, RNA
oder synthetisch hergestellte DNA oder RNA oder ein rekombinant
hergestelltes, chimäres
Nucleinsäuremolekül sein,
das ein beliebiges dieser Polynucleotide entweder allein oder in
Kombination umfasst.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung einen Vektor, der das Polynucleotid
der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Der
Vektor der vorliegenden Erfindung kann z.B. ein Plasmid, Cosmid,
Virus, Bakteriophage oder ein anderer Vektor sein, der gewöhnlich in
gentechnischen Verfahren verwendet wird, und er kann weitere Gene umfassen,
wie etwa Markierungsgene, die die Selektion dieses Vektors in einer
geeigneten Wirtszelle und unter geeigneten Bedingungen erlauben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Vektors der vorliegenden Erfindung ist das Polynucleotid mit
einer Expressionskontrollsequenz funktionell verbunden.
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Diese
Expressionskontrollsequenz gestattet die Expression in prokaryontischen
oder eukaryontischen Zellen. Die Expression des Polynucleotides
umfasst die Transkription des Polynucleotides in eine translatierbare
mRNA. Regulationselemente, die die Expression in eukaryontischen
Zellen, bevorzugt Zellen von Säugern,
sicherstellen, sind Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt. Gewöhnlich umfassen
sie regulatorische Sequenzen, die den Beginn der Transkription sicherstellen,
und optional poly-A-Signale, die die Beendigung der Transkription
und die Stabilisierung des Transkriptes sicherstellen. Zusätzliche
regulatorische Elemente können
sowohl transkriptionale als auch translationale Enhancer und/oder
natürlich
verbundene oder heterologe Promotorregionen umfassen.
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Mögliche regulatorische
Elemente, die die Expression in prokaryontischen Wirtszellen gestatten,
umfassen z.B. den PL-, lac-, trp- oder tac-Promotor in E. coli,
und Beispiele für
regulatorische Elemente, die die Expression in eukaryontischen Wirtszellen
gestatten, sind der AOX1- oder GAL1-Promotor in Hefe oder der CMV-,
SV40-, RSV-Promotor (Rous-Sarkom-Virus), CMV-Enhancer, SV40-Enhancer oder ein Globin-Intron
in Säugerzellen
und anderen Tierzellen. Neben Elementen, die für den Beginn der Transkription
verantwortlich sind, können
solche regulatorischen Elemente Signale zur Beendigung der Transkription
umfassen, wie etwa die SV40-poly-A-Stelle oder die tk-poly-A-Stelle,
stromabwärts
vom Polynucleotid gelegen. Darüber
hinaus können
in Abhängigkeit
von dem verwendeten Expressionssystem Leader-Sequenzen, die in der Lage sind, das
Polypeptid zu einem zellulären
Kompartiment zu lenken oder es in das Kulturmedium zu sekretieren
und die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, an die Codierungssequenz
des Polynucleotids der Erfindung angefügt werden. Die Leader-Sequenz(en)
wird (werden) in einer geeigneten Phase mit Sequenzen für Translation, Initiation
und Termination versehen, und bevorzugt ist eine Leader-Sequenz
in der Lage, die Sekretion des translatierten Proteins oder eines
Teils davon in den periplasmatischen Raum oder das extrazelluläre Kulturmedium
zu lenken. Optional kann die heterologe Sequenz ein Fusionsprotein
codieren, welches ein C- oder N-terminales Peptid zur Identifizierung
einschließt,
das gewünschte
Kennzeichen, z.B. Stabilisierung oder vereinfachte Reinigung des
exprimierten rekombinanten Produktes, verleiht. In diesem Zusammenhang
sind geeignete Expressionsvektoren auf dem Fachgebiet bekannt, etwa
Okayama-Berg-cDNA-Expressionsvektor pcDV1
(Pharmacia), pCDM8, pRc/CMV, pcDNA1, pcDNA3 (In-vitrogene) oder
pSPORT1 (GIBCO BRL).
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Bevorzugt
werden die Sequenzen zur Kontrolle der Expression eukaryontische
Promotorsysteme in Vektoren sein, die in der Lage sind, eukaryontische
Wirtszellen zu transformieren oder zu transfizieren, doch Kontrollsequenzen
für prokaryontische
Wirtsorganismen können
ebenfalls verwendet werden. Sobald der Vektor in den geeigneten
Wirtsorganismus inkorporiert ist, wird der Wirtsorganismus unter
Bedingungen gehalten, die für
Expression der Nucleotidsequenzen auf hohem Niveau geeignet sind.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung einen Wirtsorganismus, der das Polynucleotid
oder den Vektor der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Dieser
Wirtsorganismus kann eine prokaryontische oder eine eukaryontische
Zelle sein. Das Polynucleotid oder der Vektor der vorliegenden Erfindung, das/der
in der Wirtszelle vorliegt, kann entweder in das Genom der Wirtszelle
integriert werden oder kann extrachromosomal aufrechterhalten werden.
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Die
Wirtszelle kann jede beliebige prokaryontische oder eukaryontische
Zelle sein, wie etwa eine Bakterien-, Insekten-, Pilz-, Pflanzen-,
Tier- oder menschliche Zelle. Bevorzugte Pilzzellen sind zum Beispiel
jene der Gattung Saccharomyces, besonders jene der Art S. cerevisiae.
Der Ausdruck "prokarynontisch" soll alle Bakterien
einschließen,
die mit einem Polynucleotid oder Vektor der vorliegenden Erfindung
zur Expression des Antagonisten der vorliegenden Erfindung transformiert
oder transfiziert werden können.
Prokaryontische Wirtsorganismen können sowohl Gram-negative als
auch Gram-positive Bakterien, zum Beispiel E. coli, S. typhimurium,
Serratia marcescens und Bacillus subtilis einschließen. Der
Ausdruck „eukaryontisch" soll Zellen von
Hefe, höheren
Pflanzen, Insekten und bevorzugt vom Menschen einschließen. In
Abhängigkeit
von dem Wirtsorganismus, der in einem rekombinanten Produktionsverfahren
verwendet wird, kann der durch das Polynucleotid der vorliegenden
Erfindung codierte Antagonist post-translational modifiziert werden
oder nicht. Ein Polynucleotid der Erfindung kann unter Verwendung
einer beliebigen der Techniken, die Fachleuten auf diesem Gebiet
allgemein bekannt sind, verwendet werden, um den Wirtsorganismus
zu transformieren oder zu transfizieren. Darüber hinaus sind Verfahren zur
Herstellung von fusionierten, funktionell verbundenen Genen und
deren Expression z.B. in Säugerzellen
und Bakterien auf dem Fachgebiet gut bekannt (z.B. Sambrook et al.,
Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory,
Cold Spring Harbor, NY, 1989). Die hierin beschriebenen genetischen
Konstrukte und Verfahren können
zur Expression des Antagonisten der vorliegenden Erfindung in eukaryontischen
oder prokaryontischen Wirtsorganismen verwendet werden. Im Allgemeinen
werden Expressionsvektoren, die Promotorsequenzen beinhalten, welche
die wirksame Transkription des inserierten Polynucleotides erleichtern,
in Verbindung mit dem Wirtsorganismus verwendet. Der Expressionsvektor
enthält
typischerweise einen Replikationsursprung, einen Promotor und einen
Terminator sowie spezifische Gene, die phänotypische Selektion der transformierten
Zellen ermöglichen.
Darüber
hinaus können
nicht menschliche transgene Tiere, bevorzugt Säuger, die Wirtszellen der Erfindung
umfassen, für
die Produktion des Antagonisten der vorliegenden Erfindung in großem Maßstab verwendet
werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Produktion
des Antagonisten der vorliegenden Erfindung, wobei dieses Verfahren
das Züchten
des Wirtsorganismus der vorliegenden Erfindung unter Bedingungen,
die die Synthese des genanten Antagonisten bewirken, sowie die Gewinnung
des Antagonisten aus der Kultur umfasst.
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In
Abhängigkeit
von dem/der verwendeten spezifischen Konstrukt und Bedingung kann
der Antagonist aus den Wirtszellen, aus dem Kulturmedium oder aus
beiden gewonnen werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen Antagonisten,
der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnen werden
kann.
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Alternativ
kann der Antagonist der vorliegenden Erfindung nach Verfahren, die
auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, z.B. Festphasen-Synthese mit
Fmoc- oder t-boc-Chemie,
chemisch synthetisiert werden (vgl. auch z.B. Rühmann, A., A.K.E. Köpke, F.M.
Dautzenberg und J. Spiess, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 10609–10613,
1996).
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Die
Beschreibung offenbart auch einen Antikörper, der gegen den Antagonisten
der vorliegenden Erfindung gerichtet ist.
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Die
Beschreibung offenbart auch einen anti-idiotypischen Antikörper, der
gegen den Antikörper
der vorliegenden Erfindung gerichtet ist.
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Die
Antikörper
können
monoclonale Antikörper,
polyclonale Antikörper,
Einzelketten-Antikörper,
humanisierte Antikörper
oder Fragmente davon sein, die den Antagonisten der vorliegenden
Erfindung oder den Antikörper,
der gegen den Antagonisten der vorliegenden Erfindung gerichtet
ist, spezifisch binden. Bispezifische Antikörper, synthetische Antikörper, Antikörperfragmente
wie etwa Fab-, Fv- oder scFv-Fragmente etc. oder chemisch modifizierte
Derivate eines beliebigen von diesen werden ebenfalls von der vorliegenden Erfindung
umschlossen. Monoclonale Antikörper
können
zum Beispiel mit den Techniken hergestellt werden, die ursprünglich von
Köhler
und Milstein, Nature 256:495 (1975) und Galfré, Meth. Enzymol. 73:3 (1981)
beschrieben worden sind und welche die Fusion von Myelomzellen der
Maus mit Milzzellen, die von immunisierten Säugern stammen, mit Änderungen,
die auf dem Fachgebiet entwickelt worden sind, umfassen. Darüber hinaus können Antikörper oder
Fragmente davon gewonnen werden, indem Verfahren verwendet werden,
die z.B. von Harlow und Lane "Antibodies,
A Laboratory Manual",
CSH Press, Cold Spring Harbor, 1988 beschrieben werden. Die Herstellung
von chimären
Antikörpern
wird zum Beispiel in WO 89/09622 beschrieben. Verfahren zur Herstellung
von humanisierten Antikörpern
werden z.B. in EP-A1 0 239 400 und WO 90/07861 beschrieben. Eine
weitere Quelle für
Antikörper,
die verwendet werden können,
sind die sogenannten xenogenen Antikörper. Das allgemeine Prinzip
für die
Herstellung von xenogenen Antikörpern
wie etwa menschlichen Antikörpern in
Mäusen
wird z.B. in WO 91/10741, WO 94/02602, WO 96/34096 und WO 96/33735
beschrieben. Wie vorstehend besprochen, können die Antikörper in
einer Vielfalt von Formen neben den vollständigen Antikörpern, einschließlich zum
Beispiel Fv, Fab und F(ab)2, sowie in einzelnen Ketten vorkommen;
vgl. z.B. WO 88/09344.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Arzneimittel, das den Antagonisten,
das Polynucleotid und/oder den Vektor der vorliegenden Erfindung
und optional einen pharmazeutisch verträglichen Trägerstoff und/oder ein pharmazeutisch
verträgliches
Verdünnungsmittel
umfasst.
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Beispiele
für geeignete
pharmazeutische Trägerstoffe
sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und umschließen Phosphat-gepufferte Kochsalzlösungen,
Wasser, Emulsionen wie etwa Öl/Wasser-Emulsionen,
verschiedene Arten an Benetzungsmitteln, sterile Lösungen etc.
Zusammensetzungen, die solche Trägerstoffe umfassen,
können
mit gut bekannten, herkömmlichen
Verfahren formuliert werden. Diese Arzneimittel können dem
Patienten in einer geeigneten Dosis verabreicht werden. Die Verabreichung
der geeigneten Zusammensetzungen kann über verschiedene Wege erfolgen,
z.B. durch intravenöse,
intraperitoneale, subkutane, intramuskuläre, örtliche oder intradermale Verabreichung.
Die Dosierungsstrategie wird von dem behandelnden Arzt und klinischen
Faktoren bestimmt werden. Wie auf dem medizinischen Fachgebiet gut
bekannt ist, hängt die
Dosierung für
einen beliebigen Patienten von vielen Faktoren ab, einschließlich der
Größe des Patienten, der
Körperoberfläche, des
Alters, der bestimmten Verbindung, die verabreicht werden soll,
des Geschlechtes, des Zeitpunktes und des Verabreichungsweges, des
allgemeinen Gesundheitszustandes und anderer Arzneistoffe, die gleichzeitig
verabreicht werden. Die Zusammensetzungen der Erfindung können lokal
oder systemisch verabreicht werden. Präparate zur parenteralen Verabreichung
schließen
sterile wässrige
oder nicht wässrige
Lösungen,
Suspensionen und Emulsionen ein. Beispiele für nicht wässrige Lösungsmittel sind Propylenglykol,
Polyethylenglykol, Pflanzenöle
wie etwa Olivenöl
und injizierbare organische Ester wie etwa Ethyloleat. Wässrige Trägerstoffe
umschließen
Wasser, alkoholische/wässrige
Lösungen,
Emulsionen oder Suspensionen, einschließlich Kochsalzlösungen,
und gepufferte Medien. Parenterale Trägerstoffe umschließen Natriumchloridlösung, Ringer-Dextrose,
Dextrose und Natriumchlorid, laktierte Ringerlösung oder fette Öle. Intravenöse Trägerstoffe
umschließen
Ergänzungsmittel
für Flüssigkeiten
und Nährstoffe,
Elektrolyt-Ergänzungsmittel
(wie etwa jene, die auf Ringer-Dextrose beruhen) und dergleichen.
Konservierungsmittel und andere Zusätze wie etwa zum Beispiel antimikrobielle
Zusätze,
Antioxidantien, Chelatbildner und inerte Gase und dergleichen können ebenfalls
vorhanden sein. Darüber
hinaus kann das Arzneimittel der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit
vom jeweiligen Verwendungszweck des Arzneimittels weitere Agenzien
umfassen.
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Darüber hinaus
betrifft die vorliegende Erfindung eine diagnostische Zusammensetzung,
welche den Antagonisten, das Polynucleotid und/oder den Vektor der
vorliegenden Erfindung umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen Kit, welcher
den Antagonisten, das Polynucleotid und/oder den Vektor der vorliegenden
Erfindung umfasst.
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Die
Bestandteile der diagnostischen Zusammensetzung und/oder des Kits
der vorliegenden Erfindung können
in Behältern
wie etwa Ampullen, optional in Pufferlösungen und/oder anderen Lösungen,
verpackt sein. Wenn es zweckmäßig ist,
können
eine oder mehrere dieser Bestandteile in einem oder dem selben Behälter verpackt
sein. Zusätzlich
oder alternativ können
einer oder mehrere dieser Bestandteile an einen Feststoff wie etwa
einen Nitrocellulosefilter oder eine Nylonmembran oder an die Vertiefung
einer Mikrotiterplatte adsorbiert sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des Antagonisten,
des Polynucleotides und/oder des Vektors der vorliegenden Erfindung
zur Herstellung eines Arzneimittels zur Vermeidung und/oder Behandlung
einer Krankheit, die mit dem Typ2-Rezeptor des Corticotropin-freisetzenden
Faktors (CRFR2) verbunden ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Antagonisten oder der Verwendung der vorliegenden Erfindung
ist CRFR2 CRFR2α oder
CRFR2β.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
dient die Verwendung der vorliegenden Erfindung der Vermeidung und/oder
Behandlung von affektiven Psychosen, Magen-Darm-Erkrankungen, kardiopathischen Erkrankungen,
psychiatrischen Erkrankungen, besonders Essstörungen, Angstneurosen oder
Anorexia nervosa und/oder Alzheimerscher Krankheit.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des Antagonisten,
des Polynucleotides und/oder des Vektors der vorliegenden Erfindung
zur Erforschung von für
den CRF-Rezeptortyp spezifischen Funktionen.
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Abkürzungen,
die in der Beschreibung, den Legenden der Abbildungen und den Beispielen
verwendet werden, sind wie folgt: IUPAC-Regeln werden für die Nomenklatur
von Peptiden, einschließlich
der Ein-Buchstaben-Codes für
Aminosäuren,
verwendet. AAA: Aminosäure-Analyse;
ACTH: Adrenocorticotropes Hormon; ANOVA: Ein-Wege-Analyse der Varianz;
Astressin: {cyclo(30–33)[DPhe12, Nle21,38, Glu30, Lys33]h/rCRF(12-41)}; BSA: Rinderserumalbumin; cAMP:
3',5'-zyklisches Adenosinmonophosphat;
CRF: Corticotropin-freisetzender Faktor (h = vom Menschen, o = vom
Schaf, r = von der Ratte; CRFR: CRF-Rezeptor; DIEA: N,N-diisopropylethylamin:
DMF: Dimethylformamid; Fmoc: 9-Fluorenylmethoxycarbonyl: HBTU: O-(Benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyliuroniumhexafluorphosphat;
HEK: menschliche embryonale Niere; HOAc: Essigsäure; HOBt: 1-Hydroxybenzotriazol; 125I: 125I-jodiert;
MeCN: Acetonitril; MS: Massenspektrometrie; NMP: N-Methylpyrrolidon-2;
OAll: O-Allyl; OAlloc: O-Allyloxycarbonyl;
Pd0[PPh3]4: Tetrakis-(triphenylphosphin)-palladium;
RP-HPLC: Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie; SAR:
Struktur-Aktivität-Beziehung;
Svg: Sauvagine; TFA: Trifluor-Essigsäure; Ucn; Urocortin.
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Die
Abbildungen zeigen:
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1:
Vergleich der Aminosäuresequenz
des Corticotropin-releasing-Faktors von Mensch/Ratte (h/rCRF) mit
dem Corticotropin-freisetzendem Faktor vom Schaf (oCRF), Urocortin
der Ratte (rUcn), Sauvagine (Svg) und Astressin. Identische Aminosäuren sind
unterlegt.
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2 Chemische
Quervernetzung von [125I-Tyr0]oCRF
oder [125I-Tyr0]Svg
an Membran-Homogenate von menschlichen embryonellen 293-Nierenzellen
(HEK), die stabil mit cDNA transfiziert worden sind, die den Ratten-CRF-Rezeptor vom Typ
1 (rCRFR1) (Linien 1 und 2) beziehungsweise den Maus-CRF-Rezeptor vom Typ
2β (mCRF2β) (Linen
3 und 4) codiert. 50 μg
des gesamten Membranproteins wurden mit etwa 100.000 cpm [125I-Tyr0]oCFR (Linien
1 und 2) und [125I-Tyr0]Svg
(Linien 3 und 4) markiert und in Anwesenheit (Linien 2 und 4) oder
Abwesenheit (Linien 1 und 3) von 2000 Einheiten PNGase inkubiert
(37 °C,
30 min).
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3:
Verdrängung
von [
125I-Tyr
0]oCFR
(A) oder [
125I-Tyr
0]Svg
(B), gebunden an Membran-Homogenate von HEK-293-Zellen, die stabil
mit cDNA transfiziert worden sind, die den Ratten-CRF-Rezeptor vom
Typ 1 (rCRFR1) (A) beziehungsweise den Maus-CRF-Rezeptor vom Typ
2β (mCRF2β) (B) codiert,
durch oCRF (Verbindung 1, o), Svg (Verbindung 2, ☐), Astressin
(Verbindung 3, Δ),
[DPhe
12, Nle
21,38]h/rCRF
(12-41)(Verbindung 5,
[DPhe
12]oCRF
(12-41) (Verbindung
6, •),
[DPhe
11]rUcn
(11-40) (Verbindung
7, ♦)
und [DPhe
11, His
12]Svg
(11-40) (Verbindung 11,
Die
Fehlerbalken stellen den SAM („SEM", Standardabweichung
des Mittelwerts) dar und werden nicht ausgeführt, wenn sie kleiner als die
Symbole sind.
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4:
Potenz von 1 μM
CRF-Antagonist (Verbindungen 3–14),
die cAMP-Produktion in transfizierten HEK-293-Zellen zu stimulieren
(% IA, intrinsische Aktivität)
(A, B). Wirksamkeit von CRF-Antagonisten (c = 1 μM für rCRFR1 und c = 10 nM für mCRFR2β), die cAMP-Produktion
in transfizierten HEK-293-Zellen zu hemmen, die durch 1 nM oCRF
(Verbindung 1 für
rCRFR1) und 1 nM Svg (Verbindung 2 für mCRFR2β) stimuliert worden waren (relative
in vitro-Potenz) (C, D). Die Daten stellen den Mittelwert aus 3–11 Experimenten
dar. Die Fehlerbalken zeigen die SA.
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Die
Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
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Beispiel 1: Synthese und
Analyse von Peptiden
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Unterschiedliche,
verkürzte
und in der Konformation festgelegte Analoga des Corticotropin-freisetzenden
Faktors (CRF) wurden auf der Basis der Aminosäuresequenz von Mensch/Ratte-CRF
(h/rCRF), Schaf-CRF (oCRF), Urocortin der Ratte (rUcn) oder Sauvagine
(Svg) (0,1 mMol-Bereich) mit Fmoc- Chemie auf TentaGel S RAM-Harz (Rapp,
Tübingen,
Deutschland) mit einem Peptid-Synthesegerät, Modell ABI 433A (Applied
Biosystems) synthetisiert. Der Vergleich der Aminosäuresequenzen
von oCRF, rUcn und Svg mit der Sequenz von h/rCRF ergibt eine Aminosäure-Identität von 45–83 %. Die
genannten CRF-Liganden teilen hohe Aminosäure-Identität am N-Terminus (47 %), der
sich über
Aminosäure
2–20 (h/rCRF
und oCRF) und 1–19 (rUcn
und Svg) erstreckt, aber nur eine geringe am C-Terminus (14 %) der
Peptide, der sich über
Aminosäure 21–41 beziehungsweise
20–40
erstreckt (1). Man nahm an, dass die Wechselwirkungen
zwischen Ligand und Rezeptor der verkürzten Formen der CRF-Peptide,
die sich über
die Aminosäuren
11–40
(rUcn und Svg) beziehungsweise 12–41 (h/rCRF und oCRF) erstreckten,
anders abliefen als bei den CRF-Peptiden von CRFR1 oder CRFR2 in
voller Länge
(Dautzenberg, F.M., K. Dietrich, M.R. Palchaudhuri und Spiess, J.
Neurochem. 69:1640–1649,
1997: Vaughan, J., C. Donaldson, J. Bittencourt, M.H. Perrin, K.
Lewis, S. Sutton, R. Chan, A.V. Turnbull, D. Lovejoy, C. Rivier,
J. Rivier, P.E. Sawchenko und W. Vale, Nature (London) 378:287–292, 1995;
Donaldson, C.J., S.W. Sutton, M.H. Perrin, A.Z. Corrigan, K.A. Lewis,
J.E. Rivier, J.M. Vaughan und W. W. Vale, Endocrinology 137:2167–2170, 1996;
Gottowik, J., V. Goetschy, S. Henriot, E. Kitas, B. Fluhman, R.
G. Clerc, J.L. Moreau, F.J. Monsma und G.J. Kilpatrick, Neuropharmacol.
36:1439–1446, 1997).
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Zur
Synthese der zyklisierten CRF-Analoga wurden Astressin und cyczlo(29–32)[DPhe11, Glu29, Lys32]rUcn(11-40), die
Aminosäure-Derivate
Fmoc-L-Glu(OAll)-OH
und Fmoc-L-Lys(Alloc)-OH verwendet (PerSeptive Biosystems GmbH,
Hamburg, Deutschland). Die Seitenketten-geschützten Peptide ließ man mit Pd0[PPh3]4 in
HOAc/N-Methylanilin/Dichlormethan (Vol./Vol.; 2:1:40) über drei
Stunden reagieren, dann wurden sie mit HOBt/HBTU in DMF und DIEA
in NMP über
acht Stunden zyklisiert. Nach Entfernung der N-terminalen Fmoc-Gruppe
mit Piperidin in NMP wurden die Peptide unter Standardbedingungen
vom Harz abgespalten. Die Rohpeptide wurden durch präparative
Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RP-HPLC)
gereinigt, die auf einer Waters-Prep-Nova-Pak HR C18-Silicagel-Säule (5 × 30 cm,
6 μm Partikelgröße, 6 nm
Porengröße) mit
einem Gemisch aus wässriger
0,1 %-Trifluoressigsäure und
MeCN durchgeführt wurde
(vgl. Tabelle 5). Die Massenspektren der gereinigten Peptide wurden
mit einem Plasma-Desorptions-Massenspektrometer
(Biolon 20, Uppsala) aufgenommen. Eine Aminosäure-Analyse (AAA) wurde nach der
Hydrolyse der Peptide (6 N HCl, 3 h, 150 °C) mit einem Beckman High Performance
Analyzer System 6300 (Beckmann, San Remon) durchgeführt.
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Beispiel 2: Bindung von
CRF-Agonisten und -Antagonisten an rCRFR1
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CRF-Agonisten
und Antagonisten wurden in einer in vitro-Untersuchung auf ihre
Fähigkeit
untersucht, [125I-Tyr0]oCFR
oder [125I-Tyr0]Svg
von Membranen von HEK-rCRFR1-Zellen (Rühmann, A., A.K.E. Köpke, F.M. Dautzenberg
und J. Spiess, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:10609–10613,
1996) oder von HEK-mCRFR2β-Zellen (Kishimoto,
T., R.V. Pearse II, C.R. Lin und M.G. Rosenfeld, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 92:1108–1112, 1995)
zu verdrängen.
Die Bindungsuntersuchungen wurden in MultiScreen-Platten mit 96
Vertiefungen (Millipore, Eschborn, Deutschland) mit GF/B-Filtern
(Porengröße 1,0 μm) durchgeführt. 50
Mikroliter Membransuspension (25 μg
Protein von HEK-rCRFR1-Zellen;
50 μg Protein
von HEK-CRFR2β-Zellen)
wurden auf eine Platte gegeben, die CRF-Peptide (c = 0-1 μM) und jeweils
50.000 ZpM („cpm"; Zerfälle pro
Minute) an [125I-Tyr0]oCFR
(spezifische Aktivität
81,4 TBq/mMol, 68,25 pM, DuPont NEN, Boston) für die Analyse von rCRFR1 oder
[125I-Tyr0]Svg (spezifische Aktivität 81.4 TBq/mMol,
68,25 pM, DuPont NEN, Boston) für
die Analyse von mCRFR2β in
100 μl Inkubationspufferlösung (50
mM Tris/Cl, 5 mM MgCl2, 2 mM EGTA, 100.000
Kallikrein-Inhibitor-Einheiten pro Liter Trasylol (Bayer, Leverkusen),
1 mM Dithiothreit, 1 mg/ml BSA, pH-Wert 7,4) enthielt. Nach der
Inkubation (60 min, 23°C)
wurde die Membransuspension durch die Platte abgesaugt, gefolgt
von zwei Waschgängen
mit Untersuchungspufferlösung
(0,2 ml, 23°C).
Die Radioaktivität
der gestanzten Filter wurde mit einem automatischen Gammazähler, 1470
WIZARD, (Berthold, Hannover) gemessen. Spezifische Bindung von [125I-Tyr0]oCRF oder [125I-Tyr0]Svg an Membranen von transfizierten Zellen
wurde durch Subtraktion von unspezifischer Bindung, die in Anwesenheit
von 1 μM
nicht markiertem Ligand gefunden wurde von der Gesamtbindung, berechnet.
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Datenanalyse
wurde mit dem nichtlinearen Kurvenanpassungsprogramm LIGAND durchgeführt. Statistische
Analyse wurde mit ANOVA durchgeführt,
und signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wurden durch
nachträglichen
Vergleich mit dem Dunn-Test bestimmt.
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Beispiel 3: Chemische
Quervernetzung mit [125I-Tyr0]oCFR
oder [125I-Tyr0]Svg
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Die
chemische Quervernetzung wurde in 1,5 ml-Polypropylen-Röhrchen (Sigma,
Deisenhofen, Deutschland) wie für
die Bindungsuntersuchung durchgeführt, mit der Änderung,
dass kein BSA verwendet wurde.
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Die
Proben (50 μg
und 100 μg
Protein aus Membranfraktionen von HEK-rCRFR1-Zellen beziehungsweise HEK-mCRFR2β-Zellen)
ließ man
nach der Inkubation mit dem Liganden (V = 300 μl, 100.000 ZpM, 1 h, 23°C) mit 10 μl Disuccinimidylsuberat
(1,5 mM in Dimethylsulfoxid, 23°C,
20 min) reagieren. Die Reaktion wurde durch die Zugabe von 1,0 ml
eisgekühlter
Pufferlösung
(10 mM Tris/Cl, 1 mM EDTA, pH-Wert 7,0, 4°C) beendet. In einigen Experimenten
wurde der durch chemische Quervernetzung gebundene Rezeptor mit
PNGase (New England Biolabs, Schwalbach) deglycosyliert. Die Proben
wurden dann erhitzt (100°C,
5 min.) und der SDS-PAGE unterworfen. Autoradiographie wurde auf
einer BAS-IP NP 2040P-Abbildungsplatte durchgeführt. Die Radioaktivität wurde
mit einem Fujix-BAS 2000-Scanner überwacht (Raytest, Straubenhardt).
Die Gel-Dokumentation wurde mit dem Programm TINA (Raytest) durchgeführt.
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Beispiel 4: Bestimmung
der cAMP-Stimulierung
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HEK-rCRFR1-Zellen
oder HEK-mCRFR2β-Zellen
wurden mit verschiedenen CRF-Agonisten in Anwesenheit oder Abwesenheit
von 1 μM
oder 10 nM Antagonist oder mit CRF-Antagonist (c = 1 μM) allein
inkubiert. Nach Entfernung des Kulturmediums wurden die Zellen mit
wässriger
6 %iger Trichloressigsäure
(5 min, 100°C)
lysiert (Rühmann,
A., A.K.E. Köpke,
F.M.
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Dautzenberg
und J. Spiess, Natl. Acad. Sci. USA 93:10609–10613, 1996). Die Zelllysate
wurden bis zur Untersuchung mit einem RIA-Kit (Amersham, Little
Chalfont) bei –70 °C gelagert.
Die Datenanalyse wurde mit dem sigmoidalen Dosis-Antwort-Kurvenanpassungsprogramm
ALLFIT durchgeführt.
Statistische Signifikanz wurde quer durch die Gruppen mit ANOVA
bestimmt, und signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wurden
durch nachträglichen
Vergleich unter Verwendung des Dunn-Testes bestimmt.
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Beispiel 5: Verdrängung von
[125I-Tyr0]oCFR
oder [125I-Tyr0]Svg
von rekombinantem rCRFR1 oder mCRFR2β durch CRF-Analoga
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Membran-Homogenate
von menschlichen embryonalen Nieren- (HEK) 293-Zellen, die stabil mit cDNA transfiziert
worden waren, die den CRF-Typ1-Rezeptor
der Ratte (rCRFR1) oder den CRF-Typ2β-Rezeptor der Maus (mCRFR2β) codieren,
wurden nach Standardverfahren hergestellt (vgl. z.B. Sambrook et
al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. Auflage, Cold Spring
Habor Laboratory Press, Cold Spring Habor, NY, 1989; Ausubel et
al., Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates
und Wiley Interscience, NY, 1989). Es stellte sich heraus, dass
die spezifische Bindung des [125I-Tyr0]oCRF an Membranen von HEK-rCRFR1-Zellen
93 % betrug, wenn der Radioligand durch den oCRF verdrängt wurde.
In analogen Verdrängungsexperimenten
mit Svg wurde bestimmt, dass die spezifische Bindung von [125I-Tyr0]Svg an
Membranen von HEK-mCRFR2β-Zellen
94 % betrug. Eine spezifische Bindung der beiden radioaktiv markierten CRF-Analoga an Membranen
von nicht transfizierten HEK-293-Zellen konnte nicht beobachtet
werden. Diese Daten konnten bestätigt
werden, als auf chemischem Weg eine Quervernetzung von [125I-Tyr0]oCFR und [125I-Tyr0]Svg an
rCRFR1 beziehungsweise mCRFR2β hergestellt
wurde. Das Molekulargewicht der beiden quervernetzten Rezeptoren
betrug 66.000. Nach Deglycosylierung mit PNGase wurden Molekulargewichte von
43.000 beziehungsweise 41.000 für
quervernetzten mCRFR2β beziehungsweise
rCRFR1 gemessen (2); dies stimmt mit den auf
der Basis von DNA-Daten vorhergesagten Molekulargewichten überein (Perrin,
M.H., C.J. Donaldson, R. Chen, K.A. Lewis und W. Vale, Endocrinology
133;3058–3061,
1993; Kishimoto, T., R.V. Pearse II, C.R. Lin und M.G. Rosenfeld,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:1108–1112, 1995). Der Unterschied
von 2.000 zwischen den Molekulargewichten von rCRFR1 und mCRFR2β ist wahrscheinlich
auf die längere
Aminosäuresequenz
von mCRFR2β zurückzuführen. Chemische
Quervernetzungen mit nicht transfizierten HEK-293-Zellen konnten
mit keinem der Radioliganden beobachtet werden.
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Wie
für die
CRF-Peptid-Antagonisten erwartet worden ist (Dautzenberg, F.M.,
K. Dietrich, M.R. Palchaudhuri und J. Spiess, J. Neurochem. 69:1640–1649, 1997;
Donaldson, C.J., S.W. Sutton, M.H. Perrin, A.Z. Corrigan, K.A. Lewis,
J.E. Rivier, J.M. Vaughan und W.W. Vale, Endocrinology 137:2167–2170, 1996;
Gottowik, J., V. Goetschy, S. Henriot, E. Kitas, B. Fluhman, R.G.
Clerc, J.L. Moreau, F.J. Monsma und G.J. Kilpatrick, Neuropharmacol.
36:1439–1446,
1997), zeigten oCRF und Svg Bindung an rCRFR1 mit ähnlich hoher
Affinität (oCRF:
Kd = 0,6 ± 0,1 nM, Svg: Kd =
0,7 ± 0,1
nM), aber unterschieden sich signifikant in ihrer Bindung an mCRFR2β (oCRF: Kd = 162,4 ± 37,6 nM, Svg: Kd =
4,5 ± 0,6
nM) (Tabelle 1, 3).
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Für die Bindung
der CRF-Antagonisten (α-helikaler
CRF(9-41) und [DPhe12,
Nle21,38]h/rCRF(12-41),
die bereits früher
beschrieben worden waren (Gulyas, J., C. Rivier, M. Perrin, S.C.
Koerber, S. Sutton, A. Corrigan, S.L. Lahrichi, A.G. Craig, W. Vale
und J. Rivier, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:10575–10579,
1995), an rCRFR1 wurden Kd-Werte von 60,3 ± 10,6
nM beziehungsweise 46,4 ± 9,4
nM erhalten. Es wurde herausgefunden, dass der Antagonist Astressin
(Gulyas, J., C. Rivier, M. Perrin, S.C. Koerber, S. Sutton, A. Corrigan,
S.L. Lahrichi, A.G. Craig, W. Vale und J. Rivier, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 92:10575–10579,
1995), cyclo(30-33)[DPhe12, Nle21,38,
Glu30, Lys33]h/rCRF(12-41), nicht selektiv mit ähnlicher
Affinität
an rCRFR1 (Kd = 5,7 ± 1,6 nM) und mCRFR2β (Kd = 4,0 ± 2,3 nM) bindet, wohingegen α-helikaler
CRF(9-41) und [DPhe12, Nle21,38]h/rCRF(12-41) moderate
Selektivität
für die
Bindung an mCRFR2β mit
Kd-Werten von 6,4 ± 0,9 nM beziehungsweise 17,7 ± 2,2 nM
aufwiesen (Tabelle 1). Basierend auf der Aminosäuresequenz von oCRF zeigte [DPhe12]oCRF(12-41) mit
Kd-Werten von 290,2 ± 74,7 nM beziehungsweise
153,8 ± 26,8
nM eine Bindung geringer Affinität
an rCRFR1 und mCRFR2β (Tabelle
1, 3).
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Die
verkürzten
Ucn-Analoga [DPhe11]rUcn(11-40),
[DPhe11, Glu12]
rUcn(11-40), [DLeu11,
Glu12]rUcn(11-40) und cyclo(29–32)[DPhe11, Glu29, Lys32]rUcn(11-40) zeigten
moderate Bindungsaffinität
für rCRFR1
mit Kd-Werten von 33,0 ± 5,9 nM, 68,2 ± 20,5
nM, 91,1 ± 21,2
nM beziehungsweise 47,1 ± 8,9
nM, und wiesen mit Kd-Werten von 5,2 ± 1,5 nM,
9,5 ± 2,0
nM, 27,9 ± 3,4
nM beziehungsweise 22, 4 ± 4,8
nM geringe Präferenz
für eine
Bindung an mCRFR2β auf
(Tabelle 1, 3).
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Die
von Svg abstammenden Peptide [DLeu11]Svg(11-40), Svg(11-40),
[DPhe11]Svg(11-40) und
[DPhe11, His12]Svg(11-40) zeigten eine Bindung geringer Affinität an rCRFR1
mit Kd-Werten von 1670,0 ± 500,0
nM, 831,2 ± 668,8
nM, 237,3 ± 27,7
nM beziehungsweise 153,6 ± 33,5
nM, eine Bindung hoher Affinität
an mCRFR2β mit
Kd-Werten von 20,9 ± 4,1 nM, 15,4 ± 2,5 nM,
3,5 ± 0,2
nM beziehungsweise 1,4 ± 0,4
(Tabelle 1). Daher banden [DPhe11, His12]Svg(11-40), [DLeu11]Svg(11-40), [DPhe11]Svg(11-40) und
Svg(11-40) mit einer 77-, 56-, 47- beziehungsweise
38-fach höheren
Selektivität
an mCRFR2β als
Astressin.
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ANOVA
zeigte statistisch signifikante Unterschiede bei der Bindung hoher
Affinität
der CRF- Peptide (Verbindungen 1–14), F(13,41) = 13,17 p =
0,0001, an Zellmembranen von HEK-rCRFR1-Zellen (Tabelle 1). Der
nachträgliche
Vergleich zeigte im Vergleich mit den Verbindungen 1–5 und 7–11 (p =
0,0001) eine signifikant geringere Bindungsaffinität von [DLeu11]Svg(11-40)(Verbindung
13) und Svg(11-40)(Verbindung 14) gegenüber Zellmembranen
(Tabelle 1). Statistisch signifikante Unterschiede wurden für die Bindung
hoher Affinität, F(13,36)
= 20,34, p = 0,0001, von oCRF (Verbindung 1) und [DPhe12]oCRF(12-41) (Verbindung 6) an Zellmembranen von
HEK-mCRFR2β-Zellen
beobachtet. Nachträglicher
Vergleich zeigte im Vergleich zu den Verbindungen 2–5 und den
Verbindungen 7–14
(p = 0,0001) eine signifikant geringere Bindungsaffinität von oCRF
(Verbindung 1) und [DPhe12]oCRF(12-41) (Verbindung
6) an Zellmembranen (Tabelle 1).
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Daher
war im Vergleich zu Astressin der wirksamste, bisher beschriebene
CRF-Antagonist (Gulyas, J., C. Rivier, M. Perrin, S.C. Koerber,
S. Sutton, A. Corrigan, S. Lahrichi, A.G. Craig, W. Vale und J.
Rivier, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:10575–10579, 1995), die intrinsische
Aktivität
von [DPhe11, His12]Svg(11-40), in Experimenten mit HEK-rCRFR1 oder
HEK-mCRFR2β-Zellen
nicht signifikant verschieden. Man fand jedoch heraus, dass die
inhibitorische Potenz von [DPhe11, His12]Svg(11-40) gegenüber rCRFR1
15 % der Potenz von Astressin betrug. Dieser Unterschied wurde als
signifikant bestimmt. Im Gegensatz dazu wurde kein signifikanter
Unterschied zwischen den inhibitorischen Potenzen von Astressin
und [DPhe11, His12]Svg(11-40) beobachtet, wenn HEK-mCRF2β-Zellen untersucht
wurden (Tabelle 2). Der Unterschied zwischen Astressin und [DPhe11, His12]Svg(11-40) war in Bindungsexperimenten sogar
noch ausgeprägter
(Tabelle 1), wodurch gezeigt wurde, dass [DPhe11,
His12]Svg(11-40) im
Gegensatz zu Astressin selektive Bindung an mCRFR2β einging.
Auf der Basis von Liganden-Vergleichen wurde daher gezeigt, dass
[DPhe11, His12]Svg(11-40) ein selektiver, auf mCRFR2β gerichteter
CRF-Antagonist mit geringen intrinsischen, gegen rCRFR1 und mCRFR2β gerichteten
Aktivitäten war.
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Es
ist berichtet worden, dass CRFR1 von Säugern im Gegensatz zu CRFR2
nicht selektiv für
CRF und CRF-ähnliche
Peptide einschließlich
der strukturell verwandten, aus 40 Aminosäuren bestehenden Peptide Svg
und Ucn ist (Vita, N., P. Laurent, S. Lefort, P. Chalon, J.-M. Lelias,
M. Kaghad, G. Le Fur, D. Caput und P. Ferrara, FERS Lett. 335:1–5, 1993;
Dautzenberg, F.M., K. Dietrich, M.R. Palchaudhuri und J. Spiess,
J. Neurochem. 69:1640–1649,
1997; Vaughan, J., C. Donaldson, J. Bittencourt, M.H. Perrin, K.
Lewis, S. Sutton, R. Chan, A.V. Turnbull, D. Lovejoy, C. Rivier,
J. Rivier, P.E. Sawchenko und W. Vale, Nature (London) 378:287–292, 1995;
Fisher, L., C. Rivier, J. Rivier und M. Brown, Endocrinology 129:1312–1316, 1991;
Donaldson, C.J., S.W. Sutton, M.H. Perrin, A.Z. Corrigan, K.A. Lewis,
J.E. Rivier, J.M. Vaughan und W.W. Vale, Endocrinology 137:2167–2170, 1996).
Experimentelle Daten, die bisher zur Verfügung stehen, zeigen keine signifikanten
pharmakologischen Unterschiede zwischen säugerstämmigem CRFR2α und CRFR2β (Fisher,
L., C, Rivier, J. Rivier und M. Brown, Endocrinology 129:1312–1316, 1991;
Donaldson, C.J., S.W. Sutton, M.H. Perrin, A.Z. Corrigan, K.A. Lewis,
J.E. Rivier, J.M. Vaughan und W.W. Vale, Endocrinology 37:2167–2170, 1996).
Auf dieser Basis wird erwartet, dass [DPhe11,
His12]Svg(11-40) CRFR2α; in ähnlicher
Weise hemmt wie CRFR2β.
Tatsächlich
zeigten Ergebnisse, die aus in vivo-Experimenten mit BALB/c-Mäusen gewonnen
worden waren, dass [DPhe11, His12]Svg(11-40) CRF-vermittelte Verhaltenseffekte
im lateralen Septum hemmte (J. Radulovic, A. Rühmann, T. Liepold und J. Spiess,
J. Neurosci. 19:5016–5025,
1999; D.T. Chalmers, T.W. Lovenberg und E.B. DeSouza, J. Neurosci.
15:6340–6350
(1995), einem Gebiet im Gehirn, das ausschließlich CRF2α-mRNA exprimiert.
-
Beispiel 6: cAMP-Stimulierung
-
Die
Peptid-Agonisten oCRF und Svg zeigten eine hohe Potenz, cAMP-Akkumulation in HEK-rCRFR1-Zellen
zu erhöhen,
mit EC50-Werten von 0,41 ± 0,08
nM beziehungsweise 0,19 ± 0,05
nM, unterschieden sich aber signifikant in ihren Potenzen, cAMP-Produktion
in HEK-mCRFR2β-Zellen
zu stimulieren, mit EC50-Werten von 11,79 ± 1,96
nM beziehungsweise 0,23 ± 0,05
nM.
-
Die
vorstehend genannten CRF-Antagonisten (Verbindungen 3–14, Tabelle
2, 4) wurden auf ihre Fähigkeit untersucht, oCRF- und
Svg-stimulierte cAMP-Produktion
in transfizierten HEK-293-Zellen, die rCRFR1 (HEK-rCRFR1-Zellen)
beziehungsweise mCRFR2β (HEK-mCRFR2β-Zellen)
exprimieren, zu verstärken
oder zu hemmen. Intrinsische Aktivitäten wurden bei Peptid-Konzentrationen gemessen,
die maximale Bildung von cAMP in HEK-rCRFR1- oder HEK-mCRFR2β-Zellen erzeugten. Die intrinsischen
Aktivitäten
von CRF-Antagonisten,
die auf ihre Wirkung bei einer Konzentration von 1 μM auf HEK-rCRFR1-Zellen untersucht wurden,
lagen im Bereich von 4–23
% der intrinsischen Aktivität
von oCRF (Verbindung 1), untersucht bei einer Konzentration von
1 nM. Die intrinsischen Aktivitäten
der Antagonisten, die unter äquivalenten
Bedingungen mit HEK-mCRFR2β-Zellen
untersucht worden waren, betrugen 0,4–0,9 % der intrinsischen Aktivität von Svg (Verbindung
2) (Tabelle 2, 4).
-
ANOVA
zeigte statistisch signifikante Unterschiede bei der intrinsischen
Aktivität,
F(12,50) = 11,68, p = 0, 0001, der Verbindungen 3–14 bei
der Stimulierung der cAMP-Produktion in HEK-rCRFR1-Zellen an. Ein nachträglicher
Vergleich ergab eine signifikant höhere intrinsische Aktivität für die Verbindungen
8, 9 und 13 im Vergleich zu den Verbindungen 5, 6, 7, 11 und 12
(p = 0,001). Die Verbindungen 4 und 14 erhöhten ebenfalls die cAMP- Produktion in HEK-rCRFR1-Zellen,
wenn sie mit dem basalen cAMP-Spiegel in den selben Zellen verglichen
wurden (p = 0,001) (Tabelle 2). ANOVA zeigte keine statistisch signifikanten
Unterschiede bei der intrinsischen Aktivität der Verbindungen 3–14, die
cAMP-Produktion in HEK-mCRFR2β-Zellen
zu stimulieren. Verbindung 11 wies die geringste intrinsische Aktivität aller
untersuchten CRF-Antagonisten in Experimenten mit dem jeweiligen
rekombinanten System, HEK-rCRFR1-Zellen und HEK-mCRFR2β-Zellen,
auf (Tabelle 2).
-
Die
Rangordnung für
die Potenzen der mit CRF verbundenen Peptid-Antagonisten, oCRF-induzierte cAMP-Akkumulierung
in HEK-rCRFR1-Zellen zu unterdrücken,
war wie folgt: Astressin (Verbindung 3) und [DPhe11]rUcn(11-40) (Verbindung 7) > [DPhe12, Nle21,38]h/rCRF(12-41) (Verbindung
5) und [DPhe11, Glu12]rUcn(11-40) (Verbindung 8) > [DLeu11, Glu12]rUcn(11-40) (Verbindung
9) und α-helikaler
CRF(9-41) (Verbindung 4) > [DPhe11, His12]Svg(11-40) (Verbindung
11), [DPhe11]Svg(11-40) (Verbindung
12), Svg(11-40) (Verbindung 14) und cyclo(29–32) [DPhe11, Glu29, Lys32]rUcn(11-40) (Verbindung
10) > [DPhe12]oCRF(12-41) (Verbindung
6) und [DLeu11]Svg(11-40) (Verbindung
13). Im Gegensatz dazu wurde das folgende pharmakologische Profil
für die
Inhibition von Svgstimulierter cAMP-Produktion in HEK-mCRFR2β-Zellen durch
CRF-Antagonisten
erhalten: [DPhe11, His12]Svg(11-40) (Verbindung 11) > Astressin (Verbindung 3), [DPhe11]rUcn(11-40) (Verbindung
7), [DPhe11, Glu12]rUcn(11-40) (Verbindung 8) und α-helikaler
CRF(9-41) (Verbindung 4) > [DPhe11]Svg(11-40) (Verbindung 12), [DLeu11]Svg(11-40) (Verbindung 13) und Svg(11-40) (Verbindung
14) > [DLeu11, Glu12]rUcn(11-40) (Verbindung 9) > [DPhe12, Nle21,38]h/rCRF(12-41) (Verbindung
5), cyclo(29–32)
(DPhe11, Glu29,
Lys32]rUcn(11-40)(Verbindung
10) und [DPhe12]oCRF(12-41) (Verbindung
6).
-
ANOVA
ergab statistisch signifikante Unterschiede für die Potenz, F(12,39) _ 7,93,
p = 0,0001, der Verbindungen 3–14,
oCRF-stimulierte cAMP-Produktion in HEK-rCRFR1-Zellen zu hemmen.
Ein nachträglicher Vergleich
zeigte im Vergleich zu Verbindung 6 (p = 0,0001) und den Verbindungen
10–14
(p = 0,0001) eine signifikant höhere
Potenz der Verbindungen 3 und 7. Eine signifikant höhere Potenz
wurde im Vergleich zu den Verbindungen 6 (p = 0,001) und 13 (p =
0,0001) auch für
die Verbindung 5 beobachtet.
-
ANOVA
ergab statistisch signifikante Unterschiede für die Potenz, F(12,65) _ 6,34,
p = 0,0001, der Verbindungen 3–14,
Svg-stimulierte cAMP-Produktion in HEK-mCRFR2β-Zellen zu hemmen. Nachträglicher
Vergleich zeigte im Vergleich zu den Verbindungen 2 und 4 (p = 0,001)
oder den Verbindungen 5, 6, 9, 10 und 13 (p = 0,0001) eine signifikant
höhere
Potenz der Verbindung 11.
-
Beispiel 7: Synthese von
4-(1-Azi-2,2,2-trifluorethyl)benzoesäure
-
4-(1-Azi-2,2,2-trifluorethyl)benzoesäure wurde,
wie in PCT/EP96/05011 beschrieben, synthetisiert.
-
Beispiel 8: Analyse von
CRFR2-selektiven Antagonisten, die für radioaktive Markierung und
Experimente zur Fotoaffinitätsmarkierung
geeignet sind
-
Die
für den
Typ2β-Rezeptor
des Corticotropin-freisetzenden Faktors (CRF) (CRFR2β) selektiven
Antagonisten, die auf der verkürzten
Aminosäuresequenz
von Sauvagine (Svg) basieren, wurden synthetisiert und charakterisiert.
Die N-terminale
Aminosäure
Leu11 in Svg(11-40) wurde
entweder durch Tyrosin oder ein Phenyldiazirin, die 4-(1-Azi-2,2,2-trifluorethyl)benzoyl
(ATB)-Gruppe, zur radioaktiven Markierung beziehungsweise für Experimente
zur Fotoaffinitätsmarkierung
ersetzt. Um die Bindungsaffinität
der Liganden an Membran-Homogenate von Zellen aus menschlicher embryonaler
Niere (HEK), die dauerhaft mit cDNA transfiziert worden waren, welche
CRFR1 der Ratte (rCRFR1) oder CRFR2β der Maus (mCRFR2β) codiert,
weiter zu steigern, wurde Glu12 durch Histidin
ersetzt.
-
Die
Bindungsaffinität
der Verbindungen für
rCRFR1 und mCRFR2β und
die Potenz der Liganden, in transfizierten Zellen cAMP-Akkumulation
zu erzeugen (agonistische Aktivität) oder durch oCRF-(rCRFR)
oder Svg-(mCRFR2β)
stimulierte cAMP-Produktion zu hemmen (antagonistische Aktivität), wurden
mit der Bindungsaffinität
und Potenz von anti-Sauvergine 30, {[DPhe11,
His12]Svg(11-40)}
(Verbindung 11), Astressin {cyclo(30-33)[DPhe12,
Nle21,38, Glu30,
Lys33]h/rCRF(12-41) (Verbindung
3) und den fotoaktivierbaren Astressin-Analoga ATB-cyclo(30-33)
[Nle21,38, Glu30,
Ala32, Lys33]h/rCRF(13-41) (Verbindung 15) und ATB-cyclo(30-33)
[Nle21,38, Glu30, Tyr32, Lys33]h/rCRF(13-41) (Verbindung 16) verglichen.
-
Substitution
von DPhe11 durch die Phenyldiazirin-Einheit
in ATB-[His12]Svg(12-40) (Verbindung
17) veränderte
Bindungsaffinität,
Liganden-Selektivität
und Potenz dieses Liganden für
CRFR1 und mCRFR2β im
Vergleich zu anti-Sauvagine-30 (Verbindung 11) nicht signifikant
(Tabellen 3 und 4). Ähnliche
Ergebnisse konnten für
ATB-cyclo(30-33)[Nle21,38, Glu30,
Ala32, LyS33]h/rCRF(13-41) (Verbindung 15) im Vergleich mit
Astressin (Verbindung 3) beobachtet werden (Tabellen 3 und 4).
-
Substitution
von DPhe11 durch Tyrosin in [Tyr11, His12]Svg(11-40) (Verbindung 18) oder [Tyr11]Svg(11-40)(Verbindung
19) verringerte die Bindungsaffinität dieser Verbindungen für rCRFR1
oder mCRFR2β um
das 1,4- bis 5,9-fache im Vergleich zu Antisauvagine-30 (Verbindung
11) beziehungsweise [DPhe11]Svg(11-40) (Verbindung 12),
ohne die bevorzugte Bindung an mCRFR2β zu verändern. Weitere N-terminale
Verkürzung
der Aminosäuresequenz
Svg(11-40) um eine Aminosäure und
Substitution von Glu12 durch Tyrosin hebt
die Bindung hoher Affinität
von [Tyr12]Svg(12-40) (Verbindung
20) an mCRFR2β vollständig auf
(Tabelle 3).
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