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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Identifikation und
Isolation neuer DNA sowie die rekombinante Produktion neuer Polypeptide,
die von dieser DNA kodiert werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Extrazelluläre Proteine
spielen eine wichtige Rolle in der Bildung, der Differenzierung
und dem Erhalt multizellulärer
Organismen. Das Schicksal vieler einzelner Zellen, z. B. Proliferation,
Migration, Differenzierung oder Wechselwirkung mit anderen Zellen,
wird typischerweise durch Information bestimmt, die von anderen Zellen
und/oder der unmittelbaren Umwelt erhalten wurde. Diese Information
wird oftmals durch sekretierte Polypeptide übertragen (z. B. mitogene Faktoren, Überlebensfaktoren,
zytotoxische Faktoren, Differenzierungsfaktoren, Neuropeptide und
Hormone), die wiederum von verschiedenen Zellrezeptoren oder membrangebundenen
Proteinen erhalten und interpretiert werden. Diese sekretierten
Polypeptide oder Signalmoleküle
passieren normalerweise den zellulären Sekretionsweg, um ihren
Wirkungsort in der extrazellulären
Umwelt zu erreichen.
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Sekretierte
Proteine besitzen verschiedene gewerbliche Anwendungen, unter anderem
Pharmazeutika, Diagnostika, Biosensoren und Bioreaktoren. Die meisten
im Moment erhältlichen
Protein-Arzneimittel, wie z. B. thrombolytische Mittel, Interferone,
Interleukine, Erythropoietine, koloniestimulierende Faktoren und
verschiedene andere Zytokine, sind sekretorische Proteine. Ihre
Rezeptoren, bei denen es sich um Membranproteine handelt, besitzen
ebenso Potential als therapeutische oder diagnostische Mittel. Es
werden sowohl von der Industrie als auch von der akademischen Welt
Anstrengungen unternommen, um neue, native, sekretierte Proteine
zu identifizieren. Viele Anstrengungen haben als Fokus das Screening
rekombinanter Säugetier-DNA-Bibliotheken,
um die kodierenden Sequenzen für
neue, sekretierte Proteine zu identifizieren. Beispiele für Screeningverfahren
und -techniken werden in der Literatur beschrieben [siehe z. B.
Klein et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 93, 7108–7113 (1996);
US-Patent Nr. 5.536.637 ].
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Membrangebundene
Proteine und Rezeptoren können
eine wichtige Rolle in der Bildung, der Differenzierung und dem
Erhalt multizellulärer
Organismen spielen. Die Bestimmung vieler einzelner Zellen, z. B.
Proliferation, Migration, Differenzierung oder Wechselwirkung mit
anderen Zellen, wird typischerweise durch Information bestimmt,
die von anderen Zellen und/oder der unmittelbaren Umwelt erhalten
wurde. Diese Information wird oftmals durch sekretierte Polypeptide übertragen
(z. B. mitogene Faktoren, Überlebensfaktoren,
zytotoxische Faktoren, Differenzierungsfaktoren, Neuropeptide und
Hormone), die wiederum von verschiedenen Zellrezeptoren oder membrangebundenen
Proteinen erhalten und interpretiert werden. Solche membrangebundenen
Proteine und Zellrezeptoren umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf,
Zytokin-Rezeptoren, Rezeptor-Kinasen, Rezeptor-Phosphatasen, Rezeptoren,
die in Zell-Zell-Wechselwirkungen involviert sind, sowie zelluläre Adhäsin-Moleküle, wie
z. B. Selektine und Integrine. Die Übertragung von Signalen, die
Zellwachstum und – differenzierung
regulieren, wird z. B. teilweise durch Phosphorylierung verschiedener
zellulärer
Proteine reguliert. Protein-Tyrosin-Kinasen, Enzyme, die diesen
Prozess katalysieren, können
ebenfalls als Wachstumsfaktor-Rezeptoren fungieren. Beispiele umfassen
den Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptor und den Nerven-Wachstumsfaktor-Rezeptor.
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Membrangebundene
Proteine und Rezeptor-Moleküle
besitzen verschiedene gewerbliche Anwendungsbereiche, unter anderem
als pharmazeutische und diagnostische Mittel. Rezeptor-Immunoadhäsine z. B.
können
als therapeutische Mittel verwendet werden, um die Rezeptor-Ligand-Wechselwirkung
zu blockieren. Die membrangebundenen Proteine können auch zum Screening potentieller
Peptid- oder Kleinmolekül-Inhibitoren
der relevanten Rezeptor/Ligand-Wechselwirkung verwendet werden.
Es werden sowohl von der Industrie als auch von der akademischen
Welt Anstrengungen unternommen, um neue, native Rezeptorproteine zu
identifizieren. Viele Anstrengungen haben als Fokus das Screening
rekombinanter Säugetier-DNA- Bibliotheken, um
die kodierenden Sequenzen für
neue Rezeptorproteine zu identifizieren.
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Hierin
beschreiben die Erfinder die Identifikation sowie die Charakterisierung
von neuen sekretierten sowie von Transmembran-Polypeptiden und neuen
Nucleinsäuren,
die für
diese Polypeptide kodieren.
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PRO351
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Prostasin
ist eine neue menschliche Serin-Proteinase, die aus menschlicher
Samenflüssigkeit
gereinigt wurde. Die immunohistochemische Lokalisierung zeigt, dass
Prostasin in Epithelzellen und Gängen
der Prostata vorhanden ist. Die cDNA für Prostasin wurde kloniert
und charakterisiert. Eine Southern-Blot-Analyse, und zwar nach einer
Umkehrtranskriptions-Polymerasekettenreaktion, zeigt, dass Prostasin-mRNA in Prostata-,
Leber-, Speicheldrüsen-,
Nieren-, Lungen-, Pankreas-, Kolon-, Bronchien-Zellen, in proximalen
tubulären Nierenzellen
sowie in Prostatakarzinom-LNCaP-Zellen
exprimiert wird. Die zelluläre
Lokalisierung von Prostasin-mRNA wurde in Epithelzellen der menschlichen
Prostata mittels In-situ-Hybridisierungs-Histochemie identifiziert [siehe z.
B. Yu et al., J. Biol. Chem. 269 (29), 18843–18848 (1994); sowie Yu et
al., J. Biol. Chem. 270 (22), 13483–3489 (1994)].
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Daher
sind Prostasin und damit verwandte Moleküle besonders für Studium,
Diagnose und Behandlung medizinischer Zustände der Prostata von Interesse.
Prostasin und verwandte Moleküle
werden weiters in Yu et al., Genomics 32 (3), 334–340 (1996),
beschrieben. Hierin beschreiben die Erfinder die Identifikation
sowie die Charakterisierung neuer Polypeptide mit einer Homologie
zu Prostasin, hierin als PRO351-Polypeptide bezeichnet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PRO351
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Die
Anmelder haben einen cDNA-Klon identifiziert, der für ein neues
Polypeptid mit einer Sequenzähnlichkeit
zu Prostasin kodiert, worin das Polypeptid in der vorliegenden Anmeldung
als „PRO351" bezeichnet wird.
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In
einer Ausführungsform,
wie in den Ansprüchen
definiert, stellt die Erfindung ein isoliertes Nucleinsäure-Molekül bereit,
umfassend DNA, die für
ein PRO351-Polypeptid
kodiert. In einem Aspekt umfasst die isolierte Nucleinsäure DNA,
die für
das PRO351-Polypeptid mit den Aminosäureresten 1 bis 571 aus 2 (Seq.-ID
Nr. 2) kodiert oder zu solch einer kodierenden Nucleinsäuresequenz
komplementär
ist, und bleibt unter zumindest moderaten und gegebenenfalls hohen
Stringenz-Bedingungen
stabil an diese gebunden. In einem anderen Aspekt umfasst die isolierte
Nucleinsäure
DNA, die für
das PRO351-Polypeptid mit Aminosäureresten
von etwa 16 bis 571 aus 2 (Seq.-ID Nr. 2) kodiert oder
zu solch einer kodierenden Nucleinsäuresequenz komplementär ist, und
bleibt unter zumindest moderaten und gegebenenfalls hohen Stringenz-Bedingungen
stabil an diese gebunden. Die isolierte Nucleinsäuresequenz kann das cDNA-Insert
des DNA40571-1315-Vektors umfassen, der am 21. April 1998 als ATCC
209784 hinterlegt wurde, wobei dieses die für PRO351 kodierende Nucleotidsequenz
umfasst.
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In
einer anderen Ausführungsform,
wie in den Ansprüchen
definiert, stellt die Erfindung isoliertes PRO351-Polypeptid bereit.
Insbesondere stellt die Erfindung isoliertes Nativsequenz-PRO351-Polypeptid
bereit, das in einer Ausführungsform
eine Aminosäuresequenz
umfasst, welche die Reste 1 bis 571 aus 2 (Seq.-ID
Nr. 2) umfasst. In einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung
ein isoliertes PRO351-Polypeptid
ohne die Signalsequenz bereit, wobei dieses eine Aminosäuresequenz
umfasst, welche die Reste von etwa 16 bis 571 aus 2 (Seq.-ID
Nr. 2) umfasst. Das PRO351-Polypeptid wird gegebenenfalls erhalten
oder ist erhältlich,
indem das vom cDNA-Insert des DNA40571-1315-Vektors, der am 21.
April 1998 als ATCC 209784 hinterlegt wurde, kodierte Polypeptid
exprimiert wird.
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Zusätzliche Ausführungsformen
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In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, stellt die Erfindung
Vektoren bereit, welche DNA umfassen, die für beliebige der oben oder unten
stehend beschriebenen Polypeptide kodieren. Es wird ebenfalls eine
Wirtszelle bereitgestellt, die einen beliebigen solchen Vektor umfasst.
Die Wirtszellen können
z. B. CHO-Zellen, E.-coli-Zellen oder Hefe-Zellen sein. Ein Verfahren
zur Herstellung beliebiger der oben oder unten stehend beschriebenen
Polypeptide wird weiters bereitgestellt und umfasst das Züchten von
Wirtszellen unter Bedingungen, die für die Expression des gewünschten
Polypeptids geeignet sind, sowie die Gewinnung des gewünschten
Polypeptids aus der Zellkultur.
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In
anderen Ausführungsformen,
wie in den Ansprüchen
definiert, stellt die Erfindung chimäre Moleküle bereit, umfassend beliebige
der oben oder unten stehend beschriebenen Polypeptide, die an ein
heterologes Polypeptid oder eine Aminosäuresequenz fusioniert sind.
Ein Beispiel eines solchen chimären
Moleküls
umfasst beliebige der oben oder unten stehend beschriebenen Polypeptide,
die an eine Epitopmarkierungssequenz oder eine Fc-Region eines Immunglobulins
fusioniert sind.
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In
anderen Ausführungsformen
stellt die Erfindung einen Antikörper
bereit, wie in den Ansprüchen
definiert. Gegebenenfalls handelt es sich bei dem Antikörper um
einen monoklonalen Antikörper.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Nucleotidsequenz (Seq.-ID Nr. 1) einer Nativsequenz-PRO351-cDNA, worin Seq.-ID Nr.
1 ein Klon ist, der hierin als „UNQ308" und/oder „DNA40571-1315" bezeichnet wird.
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2 zeigt
die Aminosäuresequenz
(Seq.-ID Nr. 2), die von der kodierenden Sequenz von Seq.-ID Nr. 1,
gezeigt in 1, abstammt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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I. Definitionen
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Die
Ausdrücke „PRO-Polypeptid" und „PRO" beziehen sich bei
Verwendung hierin und wenn sie sofort von einer numerischen Benennung
gefolgt werden, auf verschiedene Polypeptide, worin sich die vollständige Benennung
(d. h. PRO/Nummer) auf spezifische Polypeptidsequenzen bezieht,
wie hierin beschrieben. Die Ausdrücke „PRO/Nummer-Polypeptid" und „PRO/Nummer" umfassen bei Verwendung
hierin Nativsequenz-Polypeptide und Polypeptid-Varianten (die hierin
weiters definiert sind). Die hierin beschriebenen PRO-Polypeptide
können
aus einer Reihe an Quellen isoliert werden, wie z. B. aus menschlichen
Gewebstypen oder aus einer anderen Quelle, oder sie können mittels
Rekombinations- oder Syntheseverfahren hergestellt werden.
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Ein „Nativsequenz-PRO-Polypeptid" umfasst ein Polypeptid
mit derselben Aminosäuresequenz
wie das entsprechende, aus der Natur stammende PRO-Polypeptid. Solche
Nativsequenz-PRO-Polypeptide können
aus der Natur isoliert werden oder können mittels Rekombinations-
oder Syntheseverfahren hergestellt werden. Der Ausdruck „Nativsequenz-PRO-Polypeptid" umfasst spezifisch
natürlich
vorkommende, trunkierte oder sekretierte Formen des spezifischen
PRO-Polypeptids (z. B. eine extrazelluläre Domänensequenz), natürlich auftretende
Variantenformen (z. B. alternativ, gespleißte Formen) sowie natürlich auftretende
Allel-Varianten des Polypeptids. In verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung handelt es sich bei dem Nativsequenz-PRO351-Polypeptid
um ein reifes oder Volllängen-Nativsequenz-PRO351-Polypeptid, umfassend
die Aminosäuren
1 bis 571 aus 2 (Seq.-ID Nr. 2).
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Die „extrazelluläre Domäne" oder „ECD" eines PRO-Polypeptids
bezieht sich auf eine Form des PRO-Polypeptids, die im Wesentlichen
frei von Transmembran- oder zytoplasmatischen Domänen ist.
Für gewöhnlich wird
eine PRO-Polypeptid-ECD weniger als 1% derartige Transmembran- und/oder
zytoplasmatische Domänen
aufweisen und wird vorzugsweise weniger als 0,5% derartige Domänen aufweisen.
Es versteht sich, dass jegliche für die PRO-Polypeptide der vorliegenden
Erfindung identifizierte Transmembrandomänen gemäß Kriterien identifiziert werden,
die auf dem Gebiet der Erfindung zur Identifizierung dieses Typs
einer hydrophoben Domäne
routinemäßig angewendet
werden. Die genauen Begrenzungen einer Transmembrandomäne können variieren,
jedoch höchstwahrscheinlich
um nicht mehr als ungefähr
5 Aminosäuren
an beiden Enden der anfänglich
identifizierten Domäne.
Gegebenenfalls kann eine extrazelluläre Domäne eines PRO-Polypeptids ungefähr 5 oder
weniger Aminosäuren
der beiden Enden der anfänglich
identifizierten Transmembrandomäne
enthalten.
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Unter „PRO-Polypeptidvariante" wird ein oben oder
unten definiertes aktives PRO-Polypeptid
verstanden, das zumindest ungefähr
80% Aminosäuresequenzidentität mit der
hierin offenbarten Nativsequenz-PRO-Polypeptidsequenz voller Länge aufweist.
Derartige PRO-Polypeptidvarianten umfassen beispielsweise PRO-Polypeptide,
worin ein oder mehrere Aminosäurereste
am N- oder C-Terminus der nativen Aminosäuresequenz voller Länge addiert
oder deletiert sind. Für
gewöhnlich
wird eine PRO-Polypeptidvariante zumindest ungefähr 80% Aminosäuresequenzidentität, bevorzugter
zumindest ungefähr
85% Aminosäuresequenzidentität und noch
bevorzugter zumindest ungefähr
90% Aminosäuresequenzidentität, noch
bevorzugter zumindest ungefähr
91% Aminosäuresequenzidentität, sogar
noch bevorzugter zumindest ungefähr 92%
Aminosäuresequenzidentität, sogar
noch bevorzugter zumindest, ungefähr 93% Aminosäuresequenzidentität, sogar
noch bevorzugter zumindest ungefähr
94% Aminosäuresequenzidentität, sogar
noch bevorzugter zumindest ungefähr
95% Aminosäuresequenzidentität, noch
bevorzugter zumindest ungefähr
96% Aminosäuresequenzidentität, noch
bevorzugter zumindest ungefähr
97% Aminosäuresequenzidentität, noch
bevorzugter zumindest ungefähr
98% Aminosäuresequenzidentität und insbesondere
bevorzugt zumindest ungefähr
99% Aminosäure sequenzidentität mit der
Aminosäuresequenz
der hierin offenbarten nativen Aminosäuresequenz voller Länge aufweisen.
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„Prozent
(%) Aminosäuresequenzidentität" bezüglich der
hierin identifizierten PRO-Polypeptidsequenzen
ist als prozentueller Anteil an Aminosäureresten in einer Kandidatsequenz
definiert, der mit den Aminosäureresten
in der speziellen PRO-Polypeptidsequenz
identisch ist, und zwar nach Angleichung der Sequenzen und Einführung von
Lücken,
die erforderlichenfalls notwendig ist, um die maximale prozentuelle
Sequenzidentität
zu erzielen, wobei jegliche konservative Substitutionen als Teil
der Sequenzidentität
unberücksichtigt bleiben.
Eine Angleichung zum Zwecke der Ermittlung der prozentuellen Aminosäuresequenzidentität kann auf verschiedene
Weisen erzielt werden, die auf dem Gebiet der Erfindung gebräuchlich
sind, beispielsweise die Verwendung von öffentlich erhältlicher
Computersoftware, wie z. B. BLAST-, BLAST-2-, ALIGN- oder Megalign-Software
(DNASTAR). Das bevorzugte Angleichungs-Softwareprogramm ist BLAST.
Der Fachkundige auf dem Gebiet der Erfindung kann die geeigneten
Parameter zur Messung der Angleichung ermitteln, einschließlich jeglicher
Algorithmen, die zur Erzielung der maximalen Angleichung über die
volle Länge
von zu vergleichenden Sequenzen notwendig sind. Die hierin verwendeten
%-Werte der Identität
sind unter Verwendung des WU-BLAST-2-Computerprogramms (Altschul et al.,
Methods in Enzymology 266, 460–480
(1996); http://blast.wustl/edu/blast/README.html) erzeugt worden.
Die meisten der WUBLAST-2-Suchparameter wurden auf die Vorgabewerte
gesetzt. Die einstellbaren Parameter wurden auf die folgenden Werte
gesetzt: Overlap span = 1, overlap fraction = 0,125, word threshold
(T) = 11 und scoring matrix = BLOSUM62. Die HSP-S- und HSP-S2-Parameter,
die dynamische, von BLAST-2 verwendete Werte sind, werden von Programm
selbst festgelegt, und zwar in Abhängigkeit von der Zusammensetzung
der Sequenz von Interesse und der Zusammensetzung der Datenbank,
gegen die die Sequenz durchsucht wird. Jedoch können die Werte eingestellt werden,
um die Empfindlichkeit zu erhöhen.
Der Wert für
die% Sequenzidentität
wird als Anteil übereinstimmender
identischer Reste, geteilt durch die Gesamtzahl von Resten in der
angeglichenen Region, ermittelt.
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„Prozentuelle
(%) Nucleinsäuresequenzidentität” in Bezug
auf hierin identifizierte, für
PRO kodierende Nucleinsäuresequenzen
ist als prozentueller Anteil an Nucleotiden in einer Kandidatsequenz
definiert, der mit den Nucleotiden in der PRO-Nucleinsäuresequenz
von Interesse identisch ist, und zwar nach Angleichung der Sequenzen
und Einführung
von Lücken,
die erforderlichenfalls zur Erzielung der maximalen prozentuellen
Sequenzidentität
notwenig ist. Eine Angleichung zum Zwecke der Ermittlung der prozentuellen
Aminosäuresequenzidentität kann auf
verschiedene Weisen erzielt werden, die auf dem Gebiet der Erfindung
gebräuchlich sind,
beispielsweise die Verwendung von öffentlich erhältlicher
Computersoftware, wie z. B. BLAST-, BLAST-2-, ALIGN- oder Megalign-Software(DNASTAR).
Der Fachkundige auf dem Gebiet der Erfindung kann die geeigneten
Parameter zur Messung der Angleichung ermitteln, einschließlich jeglicher
Algorithmen, die zur Erzielung der maximalen Angleichung über die
volle Länge
von zu vergleichenden Sequenzen notwendig sind. Die hierin verwendeten
Identitätswerte
wurden vom BLASTN-Modul des auf Vorgabeparameter eingestellten WU-BLAST-2
erzeugt, wobei „overlap
span" und „overlap
fraction" auf 1
bzw. 0,125 eingestellt waren.
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Der
Ausdruck „Positive" im Zusammenhang
mit dem wie oben beschrieben durchgeführten Sequenzvergleich umfasst
Reste in den verglichenen Sequenzen, die nicht identisch sind, jedoch ähnliche
Eigenschaften aufweisen (z. B. als Ergebnis konservativer Substitutionen).
Der %-Wert an Positiven wird als Anteil der in der BLOSUM-62-Matrix
mit einem positiven Wert bewerteten Reste, geteilt durch die Gesamtzahl
an Resten in der angeglichenen Region, wie oben definiert ermittelt.
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Der
Ausdruck „epitopmarkiert" bezieht sich bei
Verwendung hierin auf ein chimäres
Polypeptid, das ein PRO-Polypeptid oder eine Domänensequenz davon umfasst, das/die
an ein „Markerpolypeptid" fusioniert ist.
Das Markerpolypeptid weist eine ausreichende Anzahl von Resten auf,
um ein Epitop bereitzustellen, gegen das ein Antikörper hergestellt
werden kann, oder das mit irgendeinem anderen Mittel identifiziert
werden kann, ist jedoch ausreichend kurz, so dass es die Aktivität des PRO-Polypeptids von Interesse
nicht stört.
Das Markerpolypeptid ist vorzugsweise ziemlich einzigartig, so dass
der Antikörper
nicht wesentlich mit anderen Epitopen kreuz reagiert. Geeignete Markerpolypeptide
weisen im Allgemeinen zumindest sechs Aminosäurereste und üblicherweise
zwischen ungefähr
8 und ungefähr
50 Aminosäurereste
(vorzugsweise zwischen ungefähr
10 bis ungefähr
20 Reste) auf.
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Unter „isoliert" wird bei Verwendung
zur Beschreibung der hierin offenbarten verschiedenen Polypeptide
ein Polypeptid verstanden, das identifiziert und aus einer Komponente
seiner natürlichen
Umgebung abgetrennt und/oder gewonnen worden ist. Verunreinigende
Komponenten seiner natürlichen
Umgebung sind Materialien, die typischerweise diagnostische oder
therapeutische Verwendungen für
das Polypeptid stören würden, und
können
Enzyme, Hormone und andere proteinartige oder nicht proteinartige
Gelöststoffe
umfassen. In bevorzugten Ausführungsformen
wird das Polypeptid gereinigt, und zwar (1) auf ein Ausmaß, das ausreicht,
um zumindest 15 Reste der N-terminalen oder internen Aminosäuresequenz
bei Verwendung eines Zentrifugenröhrchen-Sequenzierers („spinning
cup sequenator”)
zu erhalten, oder (2) bis zur Homogenität mittels SDS-PAGE unter nicht
reduzierenden oder reduzierenden Bedingungen unter Verwendung von
Coomassie-Blau oder, vorzugsweise, Silberfärbung. Ein isoliertes Polypeptid
umfasst ein Polypeptid in situ in rekombinanten Zellen, da zumindest
eine Komponente der natürlichen
Umgebung des PRO-Polypeptids
nicht vorhanden sein wird. Für
gewöhnlich
wird jedoch ein isoliertes Polypeptid durch zumindest einen Reinigungsschritt hergestellt.
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Eine
für ein „isoliertes" PRO-Polypeptid kodierende
Nucleinsäure
ist ein Nucleinsäuremolekül, das identifiziert
und von zumindest einem verunreinigenden Nucleinsäuremolekül abgetrennt
ist, mit dem es für
gewöhnlich
in der natürlichen
Quelle der PRO-Polypeptid-Nucleinsäure assoziiert ist. Ein isoliertes
PRO-Polypeptid-Nucleinsäuremolekül liegt
in einer anderen Form oder in einem anderen Milieu als in der Natur
vor. Isolierte PRO-Polypeptid-Nucleinsäuremoleküle unterscheiden sich daher
vom speziellen PRO-Polypeptid-Nucleinsäuremolekül, wie es in natürlichen
Zellen vorliegt. Jedoch umfasst ein isoliertes PRO-Polypeptid-Nucleinsäuremolekül PRO-Polypeptid-Nucleinsäuremoleküle, die
in Zellen enthalten sind, die für
gewöhnlich
das PRO-Polypeptid exprimieren, wo sich beispielsweise das Nucleinsäuremolekül an einem
Chromosomenort befindet, der sich von dem natürlicher Zellen unterscheidet.
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Der
Ausdruck „Kontrollsequenzen" bezieht sich auf
DNA-Sequenzen, die zur Expression einer operabel gebundenen kodierenden
Sequenz in einem bestimmten Wirtsorganismus notwendig sind. Die
für Prokaryoten
geeigneten Kontrollsequenzen umfassen beispielsweise einen Promotor,
gegebenenfalls eine Operatorsequenz und eine Ribosombindungsstelle.
Eukaryotische Zellen setzen bekannterweise Promotoren, Polyadenylierungssignale
und Enhancer ein.
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Eine
Nucleinsäure
ist „operabel
gebunden", wenn
sie in eine funktionelle Beziehung zu einer weiteren Nucleinsäuresequenz
gesetzt wird. Beispielsweise ist DNA für eine Präsequenz oder für einen
Sekretionsleader operabel an DNA für ein Polypeptid gebunden,
wenn sie als ein Präprotein
exprimiert wird, das sich an der Sekretion des Polypeptids beteiligt;
ein Promotor oder Enhancer ist operabel an eine kodierende Sequenz
gebunden, wenn er die Transkription der Sequenz beeinflusst; oder
eine Ribosombindungsstelle ist operabel an eine kodierende Sequenz
gebunden, wenn sie so positioniert ist, dass die Translation erleichtert
wird. Im Allgemeinen bedeutet „operabel
gebunden", dass
die verbundenen DNA-Sequenzen zusammenhängend und im Falle eines Sekretionsleaders
zusammenhängend
und in Lesephase sind. Jedoch müssen
Enhancer nicht zusammenhängend
sein. Die Bindung wird durch Ligation an zweckdienlichen Restriktionsstellen
erzielt. Falls derartige Stellen nicht vorhanden sind, werden die
synthetischen Oligonucleotidadaptoren oder Linker gemäß herkömmlicher
Praxis verwendet.
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Der
Ausdruck „Antikörper" wird in weitesten
Sinne verwendet und umfasst im Speziellen einzelne monoklonale Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper (einschließlich Agonisten-,
Antagonisten- und neutralisierende Antikörper) und Anti-PRO-Polypeptid-Antikörperzusammensetzungen
mit polyepitopischer Spezifität.
Der Ausdruck „monoklonaler
Antikörper" bezieht sich bei
Verwendung hierin auf einen Antikörper, der aus einer Population
von im Wesentlichen homogenen Antikörpern erhalten wurde, d. h.
die einzelnen, die Population umfassenden Antikörper sind identisch mit Aus nahme
von möglichen
natürlich
vorkommenden Mutationen, die in geringen Mengen vorhanden sein können.
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„Aktiv" oder „Aktivität" bezieht sich zu
den Zwecken hierin auf (eine) Form(en) eines Polypeptids, welche
die biologischen und/oder immunologischen Aktivitäten des
speziellen nativen oder natürlich
vorkommenden PRO-Polypeptids beibehält/beibehalten.
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„Behandlung" oder „behandeln" bezieht sich auf
therapeutische Behandlung sowie prophylaktische oder vorbeugende
Maßnahmen.
Jene, die einer Behandlung bedürfen,
umfassen jene, bei denen die Störung bereits
vorliegt, sowie jene, die für
die Störung
anfällig
sind, oder jene, bei denen die Störung zu verhindern ist.
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„Säugetier" zum Zwecke der Behandlung
bezieht sich auf jegliches als Säugetier
klassifiziertes Tier, einschließlich
Menschen, Haus- und Nutztiere und Zoo- oder Sporttiere, wie z. B.
Schafe, Hunde, Pferde, Katzen, Rinder und dergleichen. Vorzugsweise
ist das Säugetier
hierin ein Mensch.
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Wie
hierin verwendet, umfassen „Träger" pharmazeutisch annehmbare
Träger,
Exzipienten oder Stabilisatoren, die für die damit exponierte Zelle
oder das damit exponierte Säugetier
bei den eingesetzten Dosierungen und Konzentrationen nicht toxisch
sind. Häufig
ist der physiologisch annehmbare Träger eine wässrige pH-gepufferte Lösung. Beispiele physiologisch
annehmbarer Träger
umfassen Puffer, wie z. B. Phosphat, Citrat und andere organische
Säuren;
Antioxidantien, einschließlich
Ascorbinsäure;
niedermolekulare (weniger als ungefähr 10 Reste) Polypeptide; Proteine,
wie z. B. Serumalbumin, Gelatine oder Immunglobuline; hydrophile,
Polymere, wie z. B. Polyvinylpyrrolidon; Aminosäuren, wie z. B. Glycin, Glutamin,
Asparagin, Arginin oder Lysin; Monosaccharide, Disaccharide und
andere Kohlenhydrate, einschließlich
Glucose, Mannose oder Dextrine; Chelatbildner, wie z. B. EDTA; Zuckeralkohole,
wie z. B. Mannit oder Sorbit; salzbildende Gegenionen, wie z. B.
Natrium; und/oder nichtionische Tenside, wie z. B. TWEENTM, Polyethylenglykol (PEG) und PLURONICSTM.
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Der
Ausdruck „Agonist" wird verwendet,
um sich auf Peptid- oder Nicht-Peptid-Analoga der nativen PRO-Polypeptide
(wobei sich natives PRO-Polypeptid auf Pro-PRO-Polypeptid, Prä-PRO-Polypeptid, Präpro-PRO-Polypeptid
oder reifes PRO-Polypeptid
bezieht) der vorliegenden Erfindung und auf Antikörper zu beziehen,
die solche nativen PRO-Polypeptide spezifisch binden, und zwar unter
der Voraussetzung, dass sie zumindest eine biologische Aktivität eines
nativen PRO-Polypeptids beibehalten. Vorzugsweise behalten die Agonisten
der vorliegenden Erfindung die qualitativen Bindungserkennungseigenschaften
und Rezeptoraktivierungseigenschaften des nativen PRO-Polypeptids
bei.
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Der
Ausdruck „Antagonist" wird verwendet,
um sich auf ein Molekül
zu beziehen, das eine biologische Aktivität eines nativen PRO-Polypeptids
der vorliegenden Erfindung hemmt, worin sich natives PRO-Polypeptid
auf Pro-PRO-Polypeptid, Prä-PRO-Polypeptid, Präpro-PRO-Polypeptid
oder reifes PRO-Polypeptid bezieht. Vorzugsweise hemmen die Antagonisten
hierin die Bindung eines nativen PRO-Polypeptids der vorliegenden
Erfindung an einen Bindungspartner. Ein PRO-Polypeptid-„Antagonist” ist ein
Molekül,
das eine PRO-Antagonist-Effektorfunktion verhindert oder diese stört (z. B.
ein Molekül,
das die Bindung und/oder Aktivierung eines PRO-Polypeptid-Rezeptors durch PRO-Polypeptid
verhindert oder diese stört).
Solche Moleküle
können
auf ihre Fähigkeit
hin gescreent werden, die PRO-Polypeptid-Rezeptoraktivierung kompetitiv
zu hemmen, indem beispielsweise die Bindung des nativen PRO-Polypeptids in Gegenwart
und Abwesenheit des Test-Antagonistenmoleküls gemessen wird. Ein Antagonist
der Erfindung umfasst außerdem
ein Antisense-Polynucleotid gegen das PRO-Polypeptid-Gen, wobei
das Antisense-Polynucleotid die Transkription oder Translation des
PRO-Polypeptid-Gens blockiert, wodurch seine Expression und biologische
Aktivität
gehemmt wird.
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Die „Stringenz" von Hybridisierungsreaktionen
ist vom Fachkundigen auf dem Gebiet der Erfindung leicht zu bestimmen
und ist im Allgemeinen eine empirische Berechnung, die von der Sondenlänge, Waschtemperatur
und Salzkonzentration abhängt.
Im Allgemeinen erfordern längere
Sonden höhere
Temperaturen für
die richtige Anellierung, während
kürzere
Sonden niedrigere Temperaturen benötigen. Die Hybridisie rung hängt im Allgemeinen
von der Fähigkeit
denaturierter DNA zur Reanellierung ab, wenn komplementäre Stränge in einer
Umgebung unter ihrer Schmelztemperatur vorhanden sind. Je höher der
Grad an gewünschter
Homologie zwischen der Sonde und der hybridisierbaren Sequenz, desto
höher die
jeweilige Temperatur, die verwendet werden kann. Als Ergebnis folgt,
dass höhere
jeweilige Temperaturen dazu tendieren, die Reaktionsbedingungen
stringenter zu machen, während
niedrigere Temperaturen dies weniger tun. Für weitere Einzelheiten und
Erläuterungen
von Stringenz und Hybridisierungsreaktionen siehe Ausubel et al.,
Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Interscience Publishers
(1995).
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„Stringente
Bedingungen" bedeutet
(1) den Einsatz niedriger Ionenstärke und hoher Temperatur zum Waschen,
beispielsweise 0,015 Natriumchlorid/0,0015 M Natriumcitrat/0,1%
Natriumdodecylsulfat bei 50°C, oder
(2) den Einsatz eines Denaturierungsmittels, wie z. B. Formamid,
während
der Hybridisierung, beispielsweise 50 Vol.-% Formamid mit 0,1% Rinderserumalbumin/0,1%
Ficoll/0,1% Polyvinylpyrrolidon/50 nM Natriumphosphatpuffer bei
pH 6,5 mit 750 mM Natriumchlorid, 75 mM Natriumcitrat bei 42°C. Ein weiteres
Beispiel ist die Verwendung von 50% Formamid, 5 × SSC (0,75 M NaCl, 0,075 M
Natriumcitrat), 50 mM Natriumphosphat (pH 6/8), 0,1% Natriumpyrophosphat,
5 × Denhardt-Lösung, beschallte
Lachsspermien-DNA
(50 μg/ml), 0,1%
SDS und 10% Dextransulfat bei 42°C
mit Waschungen bei 42°C
in 0,2 × SSC
und 0,1% SDS. Noch ein weiteres Beispiel ist die Hybridisierung
unter Verwendung eines Puffers von 10% Dextransulfat, 2 × SSC (Natriumchlorid/Natriumcitrat)
und 50% Formamid bei 55°C,
gefolgt von einem hoch stringenten Waschvorgang, bestehend aus EDTA
enthaltendem 0,1 × SSC
bei 55°C.
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„Mäßig stringente
Bedingungen" werden
in Sambrook et al., s. o., beschrieben und, umfassen die Verwendung
einer Waschlösung
und Hybridisierungsbedingungen (z. B. Temperatur, Ionenstärke und
% SDS), die weniger stringent als die oben beschriebenen sind. Ein
Beispiel von mäßig stringenten
Bedingungen ist eine Bedingung wie z. B. die Inkubation über Nacht
bei 37°C
in einer Lösung,
umfassend: 20% Formamid, 5 × SSC (150
mM NaCl, 15 mM Trinatriumcitrat), 50 mM Natriumphosphat (pH 7,6),
5 × Denhardt-Lösung, 10%
Dextransulfat und 20 mg/ml denaturierte gescherte Lachsspermien-DNA,
gefolgt vom Waschen der Filter in 1 × SSC bei ungefähr 37–50°C. Der Fachkundige
wird erkennen, wie Temperatur, Ionenstärke usw. erforderlichenfalls
einzustellen sind, um Faktoren, wie z. B. der Sondenlänge und
dergleichen, Rechnung zu tragen.
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„Southern-Analyse" oder „Southern-Blotting" ist ein Verfahren,
mit dem die Gegenwart von DNA-Sequenzen in einem Restriktionsendonucleaseverdau
von DNA oder einer DNA enthaltenden Zusammensetzung durch Hybridisierung
an ein bekanntes, markiertes Oligonucleotid oder DNA-Fragment bestätigt wird.
Die Southern-Analyse umfasst typischerweise die elektrophoretische
Trennung von DNA-Verdauungen an Agarosegelen, die Denaturierung
der DNA nach elektrophoretischer Trennung und den Transfer der DNA
auf Nitrozellulose, Nylon oder auf einen anderen geeigneten Membranträger zur
Analyse mit einer radioaktiv markierten, biotinylierten oder enzymmarkierten
Sonde, wie in den Abschnitten 9.37–9.52 von Sambrook et al.,
Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory
Press, New York (1989), beschrieben wird.
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„Northern-Analyse" oder „Northern-Blotting" ist ein Verfahren,
dass zur Identifizierung von RNA-Sequenzen verwendet wird, die an
eine bekannte Sonde, wie z. B. an ein Oligonucleotid, DNA-Fragment,
eine cDNA oder ein Fragment davon oder an ein RNA-Fragment, hybridisieren.
Die Sonde ist mit einem Radioisotop, wie z. B. 32P,
oder mittels Biotinylierung oder mit einem Enzym markiert. Die zu
analysierende RNA wird üblicherweise
an einem Agarosegel oder Polyacrylamidgel elektrophoretisch getrennt,
auf Nitrozellulose, Nylon oder auf eine andere geeignete Membran
transferiert und mit der Sonde hybridisiert, und zwar unter Verwendung
von Standardtechniken, die auf dem Gebiet der Erfindung wohlbekannt
sind, wie z. B. jenen, die in den Abschnitten 7.39–7.52 von
Sambrook et al., s. o., beschrieben werden.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet „Immunoadhäsin" antikörperartige
Moleküle,
welche die Bindungsspezifität
eines heterologen Proteins (eines „Adhäsins") mit der Effektorfunktion von Immunglobulin-Konstantdomänen vereinigen.
Strukturell umfassen Immunoadhäsine
eine Fusion einer Aminosäuresequenz
mit der gewünschten
Bin dungsspezifität,
die nicht die Antigenerkennungs- und Bindungsstelle eines Antikörpers ist
(d. h. sie ist „heterolog"), mit einer Immunglobulin-Konstantdomänensequenz.
Der Adhäsin-Abschnitt
eines Immunoadhäsinmoleküls ist typischerweise
eine zusammenhängende
Aminosäuresequenz,
die zumindest die Bindungsstelle eines Rezeptors oder eines Liganden
umfasst. Die Immunglobulin-Konstantdomänensequenz im Immunoadhäsin kann
von jedem Immunglobulin, wie z. B. von IgG-1-, IgG-2-, IgG-3- oder IgG-4-Subtypen,
IgA (einschließlich
IgA-1 und IgA-2), IgE, IgD oder IgM, erlangt werden.
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„Chronische" Verabreichung bezieht
sich auf die Verabreichung des/der Mittel(s) auf kontinuierliche Weise
im Gegensatz zu einer akuten Weise, so dass die anfängliche
therapeutische Wirkung (Aktivität)
für einen
verlängerten
Zeitraum aufrechterhalten wird. „Periodische" Verabreichung ist
eine Behandlung, die nicht fortlaufend ohne Unterbrechung erfolgt,
sondern zyklischer Natur ist.
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Verabreichung „in Kombination
mit" einem oder
mehreren weiteren therapeutischen Mitteln umfasst simultane (gleichzeitige)
und aufeinander folgende Verabreichung in beliebiger Reihenfolge.
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Der
Ausdruck „Expressionsvektor" wird verwendet,
um einen Vektor zu definieren, in dem eine für ein PRO-Polypeptid hierin
kodierende Nucleinsäure
operabel an Kontrollsequenzen gebunden ist, die fähig sind, seine
Expression in einer geeigneten Wirtszelle zu bewirken. Vektoren
tragen für
gewöhnlich
eine Replikationsstelle (obgleich sie nicht notwendig ist, wo eine
chromosomale Integration auftritt). Expressionsvektoren umfassen
außerdem
Markersequenzen, die fähig
sind, für
die phänotypische
Selektion in transformierten Zellen zu sorgen. Beispielsweise wird
E. coli typischerweise unter Verwendung von pBR322 transformiert,
einem Plasmid, das aus einer E.-coli-Spezies stammt (Bolivar et
al., Gene 2, 95 (1977)). pBR322 enthält Gene für Ampicillin- und Tetracyclin-Resistenz
und stellt folglich ein einfaches Mittel zur Identifizierung transformierter Zellen
zum Zwecke der Klonierung oder Expression bereit. Expressionsvektoren
werden gegebenenfalls Sequenzen enthalten, die zur Kontrolle der
Transkription und Translation zweckdienlich sind, z. B. Promotoren und Shine-Dalgarno-Sequenzen
(für Prokaryoten)
oder Promotoren und Enhancer (für
Säugetierzellen).
Die Promotoren können,
müssen
aber nicht, induzierbar sein; es sind sogar leistungsfähige konstitutive
Promotoren, wie z. B. der CMV-Promotor für Säugetierwirte, gefunden worden,
um LHR ohne Wirtszelltoxizität
zu produzieren. Obgleich es denkbar ist, dass Expressionsvektoren
keine die Expression kontrollierenden, replikativen Sequenzen oder
Selektionsgene enthalten müssen,
kann ihr Fehlen die Identifizierung von Hybridtransformanten und
die Erzielung einer Hybridimmunglobulinexpression in hohem Ausmaß behindern.
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Der
Ausdruck „Lipopolysaccharid" oder „LPS" wird hierin als
Synonym für "Endotoxin" verwendet. Lipopolysaccharide
(LPS) sind charakteristische Komponenten der äußeren Membran von Gram-positiven
Bakterien, z. B. Escherichia coli. Sie bestehen aus einem Polysaccharid-Teil
und einem Fett, das Lipid A genannt wird. Das Polysaccharid, das
unter den Bakterienspezies variiert, ist aus der O-spezifischen
Kette (aus wiederholenden Einheiten von drei bis acht Zuckern aufgebaut)
und dem zweiteiligen Kern aufgebaut. Lipid A umfasst praktisch immer
zwei durch Phosphat modifizierte Glucosaminzucker und eine variable
Anzahl von Fettsäuren.
Für weitere
Informationen siehe beispielsweise Rietschel und Brade, Scientific
American, 54–61
(August 1992).
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Der
Ausdruck „septischer
Schock" wird hierin
im weitesten Sinne verwendet und umfasst alle Definitionen, die
in Bone, Ann. Intern. Med. 114, 332–333 (1991), offenbart sind.
Im Speziellen beginnt der septische Schock mit einer systemischen
Reaktion auf Infektion, ein Syndrom, das Sepsis genannt wird. Wenn
dieses Syndrom in Hypotonie und Organversagen resultiert, wird er
septischer Schock genannt. Septischer Schock kann durch Gram-positive
Organismen und Pilze ausgelöst
werden, sowie, durch Endotoxin enthaltende Gram-positive Organismen.
Demgemäß ist die
vorliegende Definition nicht auf „Endotoxinschock" eingeschränkt.
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Die
Ausdrücke „Genamplifikation" und „Genduplikation" werden wechselseitig
verwendet und beziehen sich auf einen Prozess, durch den mehrfache
Kopien eines Gens oder Genfragments in einer bestimmten Zellen oder
Zelllinie gebildet werden.
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Die
duplizierte Region (ein Abschnitt amplifizierter DNA) wird häufig als „Amplicon" bezeichnet. Üblicherweise
erhöht
sich die Menge an produzierter Messenger-RNA (mRNA), d. h. das Ausmaß der Genexpression,
ebenfalls im Verhältnis
zur Anzahl der vom jeweiligen exprimierten Gen hergestellten Kopien.
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„Tumor" bezieht sich bei
Verwendung hierin auf jede(s) neoplastische Zellwachstum und Vermehrung, ob
bös- oder
gutartig, und auf alle präkanzerösen und
kanzerösen
Zellen und Gewebe. Die Ausdrücke „Krebs" und „kanzerös" beziehen sich auf
oder beschreiben den physiologischen Zustand in Säugetieren,
der typischerweise durch unreguliertes Zellwachstum gekennzeichnet
ist. Beispiele von Krebs umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf,
Karzinom, Lymphom, Blastom, Sarkom und Leukämie. Speziellere Beispiele
derartiger Krebsformen umfassen Brustkrebs, Prostatakrebs, Darmkrebs,
Plattenepithelkarzinom, kleinzelliges Lungenkarzinom, nicht kleinzelliges
Lungenkarzinom, Magen-Darm-Krebs, Pankreaskrebs, Glioblastom, Zervixkarzinom,
Eierstockkrebs, Leberkrebs, Blasenkrebs, Hepatom, kolorektales Karzinom,
Endometriumkarzinom, Speicheldrüsenkarzinom,
Nierenkrebs, Vulvakarzinom, Schilddrüsenkrebs, Leberkrebs und verschiedene
Arten von Kopf- und Nackenkrebs.
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Der
Ausdruck „zytotoxisches
Mittel" bezieht
sich bei Verwendung hierin auf eine Substanz, welche die Funktion
von Zellen hemmt oder verhindert und/oder die Zerstörung von
Zellen bewirkt. Der Ausdruck umfasst radioaktive Isotope (z. B.
I131, I125, Y90 und Re186), chemotherapeutische Mittel und Toxine,
wie z. B. enzymatisch aktive Toxine bakteriellen, pilzlichen, pflanzlichen
oder tierischen Ursprungs oder Fragmente davon.
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Ein „chemotherapeutisches
Mittel" ist eine
chemische Verbindung, die zur Krebsbehandlung zweckdienlich ist.
Beispiele chemotherapeutischer Mittel umfassen Adriamycin, Doxorubicin,
Epirubicin, 5-Fluoruracil, Cytosinarabinosid („Ara-C"), Cyclophosphamid, Thiotepa, Busulfan,
Cytoxin, Taxoide, z. B. Paclitaxel (Taxol, Bristol-Myers Squibb Oncology,
Princeton, NJ) und Doxetaxel (Taxotere, Rhone-Poulenc Rorer, Antony, France),
Toxotere, Methotrexat, Cisplatin, Melphalan, Vinblastin, Bleomycin,
Etoposid, Ifosfamid, Mitomycin C, Mitoxantron, Vincristin, Vinorelbin,
Car boplatin, Teniposid, Daunomycin, Carminomycin, Aminopterin, Dactinomycin,
Mitomycine, Esperamicine (siehe
US-Patent
Nr. 4.675.187 ), Melphalan und andere verwandte Stickstoffsenfgase.
Ebenfalls in dieser Definition umfasst sind hormonelle Mittel, die
wirken, um die Hormonwirkung auf Tumoren zu regulieren oder zu hemmen,
wie z. B. Tamoxifen und Onapriston.
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Ein „wachstumshemmendes
Mittel" bezieht
sich bei Verwendung hierin auf eine Verbindung oder Zusammensetzung,
die das Wachstum einer Zelle, insbesondere einer Krebszelle hemmt
und die irgendeines der hierin identifizierten Gene entweder in
vitro oder in vivo überexprimiert.
Folglich ist das wachstumshemmende Mittel eines, das den prozentuellen
Anteil an Zellen, die derartige Gene in der S-Phase überexprimieren,
signifikant vermindert. Beispiele wachstumshemmender Mittel umfassen
Mittel, welche die Abfolge des Zellzyklus blockieren (an einer Stelle,
die nicht die S-Phase ist), wie z. B. Mittel, die G1-Stillstand
und M-Phasen-Stillstand auslösen.
Klassische M-Phasen-Blocker umfassen die Vincas-(Vincristin und
Vinblastin), Taxol- und Topo-II-Inhibitoren, wie z. B. Doxorubicin,
Epirubicin, Daunorubicin, Etoposid und Bleomycin. Jene Mittel, die
G1 zum Stillstand bringen, erstrecken sich in den S-Phasen-Stillstand,
beispielsweise DNA-alkylierende Mittel, wie z. B. Tamoxifen, Prednison,
Dacarbazin, Mechlorethamin, Cisplatin, Methotrexat, 5-Fluoruracil
und Ara-C. Weitere Informationen finden sich in The Molecular Basis
of Cancer, Mendelsohn und Israel (Hrsg.), Kapitel 1, mit dem Titel „Cell cycle
regulation, oncogenes, and antineoplastic drugs" von Murakami et al., WB Saunders, Philadelphia
(1995), insbesondere S. 13.
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„Doxorubicin" ist ein Anthracyclin-Antibiotikum.
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Der
Ausdruck „Zytokin" ist ein allgemeiner
Ausdruck für
Proteine, die von einer Zellpopulation freigesetzt werden, die an
einer anderen Zelle als intrazelluläre Vermittler wirken. Beispiele
solcher Zytokine sind Lymphokine, Monokine und herkömmliche
Polypeptidhormone. Unter den Zytokinen umfasst sind Wachstumshormon,
wie z. B. menschliches Wachstumshormon, menschliches N-Methionyl-Wachstumshormon
und Rinderwachstumshormon; Parathyroidhormon; Thyroxin; Insulin;
Proinsulin; Re laxin; Prorelaxin; und dergleichen. Wie hierin verwendet,
umfasst der Ausdruck Zytokin Proteine aus natürlichen Quellen oder aus rekombinanter Zellkultur
und biologisch aktive Äquivalente
der Nativsequenz-Zytokine.
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„Native
Antikörper" und „native
Immunglobuline" sind üblicherweise
heterotetramere Glykoproteine von ungefähr 150.000 Dalton, die aus
zwei identischen Leicht-(L-)Ketten und zwei identischen Schwer-(H-)Ketten
zusammengesetzt sind. Jede Leichtkette ist durch eine kovalente
Disulfidbindung an die Schwerkette gebunden, während die Anzahl an Disulfidbindungen
unter den Schwerketten verschiedener Immunglobulintypen variiert.
Jede Schwer- und Leichtkette weist auch in regelmäßigen Abständen Interketten-Disulfidbrücken auf.
Jede Schwerkette weist an einem der Enden eine variable Domäne (VH),
gefolgt von einer Anzahl von konstanten Domänen auf. Jede Leichtkette weist
eine variable Domäne
an einem der Enden (VL) und eine konstante Domäne an ihrem anderen Ende auf;
die konstante Domäne
der Leichtkette ist an der ersten konstanten Domäne der Schwerkette ausgerichtet,
und die variable Leichtkettendomäne
ist an der variablen Domäne
der Schwerkette ausgerichtet. Von bestimmten Aminosäuren wird
angenommen, dass sie eine Schnittstelle zwischen den variablen Leicht-
und Schwerkettendomänen
bildet.
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Der
Ausdruck „variabel" bezieht sich auf
die Tatsache, dass gewisse Abschnitte der variablen Domänen sich
hinsichtlich ihrer Sequenz unter Antikörpern stark unterscheiden und
für die
Bindung und Spezifität jedes
einzelnen Antikörpers
für sein
spezielles Antigen verwendet werden. Jedoch ist die Variabilität nicht gleichmäßig über die
variablen Domänen
von Antikörpern
verteilt. Sie ist in drei Segmenten konzentriert, die Complementary-determining-regions
(CDRs) oder hypervariable Regionen in den variablen Leichtketten-
sowie Schwerkettendomänen
genannt werden. Die stärker
konservierten Abschnitte variabler Domänen werden Gerüst (FR)
genannt. Die variablen Domänen
nativer Schwer- und Leichtketten umfassen jeweils vier FR-Regionen,
die größtenteils
eine β-Faltblattstruktur
einnehmen, die durch drei CDRs verbunden sind, die Schleifen bilden,
welche die β-Faltblattstruktur
verbinden und in manchen Fällen
einen Teil davon bilden. Die CDRs in jeder Kette werden durch die
FR-Regionen nahe beieinander gehalten und tragen mit den CDRs der
an deren Kette zur Bildung der Antigenbindungsstelle von Antikörpern bei
(siehe Kabat et al., NIH-Publ. Nr. 91-3242, Bd. 1, S. 647–669 (1991)).
Die konstanten Domänen
sind nicht direkt an der Bindung eines Antikörpers an ein Antigen beteiligt,
zeigen jedoch verschiedene Effektorfunktionen, wie z. B. die Teilnahme
des Antikörpers
an der antikörperabhängigen Zelltoxizität.
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„Antikörperfragmente" umfassen einen Abschnitt
eines intakten Antikörpers,
vorzugsweise die antigenbindende oder variable Region des intakten
Antikörpers.
Beispiele von Antikörperfragmenten
umfassen Fab-, Fab'-,
F(ab')2- und Fv-Fragmente;
Diabodies; lineare Antikörper
(Zapata et al., Protein Eng. 8(10), 1057–1062 (1995)); Einzelketten-Antikörpermoleküle und multispezifische
Antikörper,
die aus Antikörperfragmenten
gebildet werden.
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Der
Papainverdau von Antikörpern
produziert zwei identische antigenbindende Fragmente, die „Fab"-Fragmente genannt
werden, wobei jedes eine einzelne Antigenbindungsstelle aufweist,
und ein „Fc"-Restfragment, eine
Bezeichnung, welche die Fähigkeit
widerspiegelt, leicht zu kristallisieren. Die Pepsinbehandlung liefert
ein F(ab')2-Fragment,
das zwei antigenkombinierende Stellen aufweist und nach wie vor
zur Antigenvernetzung fähig
ist.
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„Fv" ist das minimale
Antikörperfragment,
das eine vollständige
Antigenerkennungs- und
Bindungsstelle enthält.
Diese Region besteht aus einem Dimer einer variablen Schwer- und
einer variablen Leichtkettendomäne
in enger, nicht-kovalenter Verbindung. Es ist diese Konfiguration,
in der die drei CDRs jeder variablen Domäne wechselwirken, um eine Antigenbindungsstelle
an der Oberfläche
des VH-VL-Dimers zu definieren. Zusammen verleihen die sechs CDRs
dem Antikörper
die Antigenbindungsspezifität.
Jedoch hat sogar eine einzelne variable Domäne (oder die Hälfte eines
Fv, das nur drei für
ein Antigen spezifische CDRs umfasst) die Fähigkeit, Antigen zu erkennen
und zu binden, obgleich bei einer niedrigeren Affinität als die
gesamte Bindungsstelle.
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Das
Fab-Fragment enthält
außerdem
die konstante Domäne
der Leichtkette und die erste konstante Domäne (CH1) der Schwerkette. Fab-Fragmente
unterscheiden sich von Fab-Fragmenten durch die Hinzufügung einiger
Reste am Carboxyterminus der Schwerketten-CH1-Domäne, einschließlich eines
oder mehrerer Cysteinreste aus der Antikörper-Gelenkregion. Fab'-SH ist hierin die
Bezeichnung für
Fab', in dem der/die
Cysteinrest(e) der konstanten Domänen eine freie Thiolgruppe
trägt.
F(ab')2-Antikörperfragmente
wurden ursprünglich
als Paare von Fab'-Fragmenten
produziert, zwischen denen sich Gelenk-Cysteine befinden. Andere chemische
Kopplungen von Antikörperfragmenten
sind ebenfalls bekannt.
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Die „Leichtketten" von Antikörpern (Immunglobulinen)
aus jeglicher Vertebratenspezies können einer von zwei klar zu
unterscheidenden Typen, die Kappa und Lambda genannt werden, auf
Basis der Aminosäuresequenzen
ihrer konstanten Domänen
zugeordnet werden.
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In
Abhängigkeit
von der Aminosäuresequenz
der konstanten Domäne
ihrer Schwerketten können
Immunglobuline verschiedenen Klassen zugeordnet werden. Es gibt
fünf Hauptklassen
von Immunglobulinen: IgA, IgD, IgE, IgG und IgM, und mehrere dieser
Klassen können
in Unterklassen (Isotypen) weiter unterteilt werden, z. B. IgG1,
IgG2, IgG3, IgG4, IgA und IgA2.
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„Einzelketten-Fv"- oder „sFv"-Antikörperfragmente
umfassen die VH- und VL-Domänen des
Antikörpers,
worin diese Domänen
in einer einzigen Polypeptidkette vorliegen. Vorzugsweise umfasst
das Fv-Polypeptid weiters einen Polypeptidlinker zwischen den VH-
und VL-Domänen,
der es dem sFv ermöglicht,
die gewünschte
Struktur für
die Antigenbindung auszubilden. Für einen Überblick über sFv siehe Pluckthun in
The Pharmacology of Monoklonal Antibodies, Bd. 113, Rosenburg und
Moore (Hrsg.), Springer-Verlag, New York, S. 269–315 (1994).
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Der
Ausdruck „Diabodies" bezieht sich auf
kleine Antikörperfragmente
mit zwei Antigenbindungsstellen, wobei diese Fragmente eine variable
Schwerkettendomäne
(VH) umfassen, die mit einer variablen Leichtkettendomäne (VL)
in derselben Poly peptidkette verbunden ist (VH-VL). Durch Verwendung
eines Linkers, der zu kurz ist, um eine Paarung zwischen den beiden
Domänen
an derselben Kette zu ermöglichen,
sind die Domänen
gezwungen, sich mit komplementären
Domänen
einer anderen Kette zu paaren und zwei Antigenbindungsstellen zu
erzeugen. Diabodies werden beispielsweise in
EP 404.097 ;
WO 93/11161 und Hollinger et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 90, 6444–6448
(1993), vollständiger
beschrieben.
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Ein „isolierter" Antikörper ist
einer, der identifiziert und von einer Komponente seiner natürlichen
Umgebung abgetrennt und/oder gewonnen worden ist. Verunreinigende
Komponenten seiner natürlichen
Umgebung sind Materialien, die üblicherweise
die diagnostischen oder therapeutischen Verwendungen für den Antikörper stören, und
können
Enzyme, Hormone und andere proteinartige und nicht proteinartige
Gelöststoffe umfassen.
In bevorzugten Ausführungsformen
wird der Antikörper
gereinigt, und zwar (1) auf ein mittels Lowry-Verfahren bestimmtes
Ausmaß von
mehr als 95 Gew.-% Antikörper
und insbesondere mehr als 99 Gew.-%, (2) auf ein Ausmaß, das ausreicht,
um zumindest 15 Reste der N-terminalen oder internen Aminosäuresequenz
unter Verwendung eines Zentrifugenröhrchen-Sequenzierers zu erlangen,
oder (3) bis zur Homogenität mittels
SDS-PAGE unter reduzierenden oder nicht reduzierenden Bedingungen
unter Verwendung von Coomassie-Blau oder, vorzugsweise, Silberfärbung. Ein
isolierter Antikörper
umfasst den Antikörper
in situ in rekombinanten Zellen, da zumindest eine Komponente der
natürlichen
Umgebung des Antikörpers
fehlen wird. Für
gewöhnlich
wird jedoch ein isolierter Antikörper
durch zumindest einen Reinigungsschritt hergestellt.
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Der
Ausdruck „Marker" bezieht sich bei
Verwendung hierin auf eine nachweisbare Verbindung oder Zusammensetzung,
die direkt oder indirekt an den Antikörper konjugiert ist, so dass
ein „markierter" Antikörper erhalten
wird. Der Marker kann selbst nachweisbar sein (z. B. Radioisotopmarker
oder Fluoreszenzmarker) oder kann, im Falle eines enzymatischen
Markers, eine nachweisbare chemische Veränderung einer Substratverbindung
oder Zusammensetzung katalysieren.
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Unter „Festphase" wird eine nicht-wässrige Matrix
verstanden, an die der Antikörper
der vorliegenden Erfindung anhaften kann. Beispiele von hierin vorgesehenen
Festphasen umfassen jene, die teilweise oder völlig aus Glas gebildet werden
(z. B. Controlled-pore-Glas), Polysaccharide (z. B. Agarose), Polyacrylamide, Polystyrol,
Polyvinylalkohol und Silikone. In gewissen Ausführungsformen, in Abhängigkeit
vom Zusammenhang, kann die Festphase den Napf einer Testplatte umfassen;
in anderen ist sie eine Reinigungssäule (z. B. eine Affinitätschromatographiesäule). Dieser
Ausdruck umfasst auch eine diskontinuierliche Festphase getrennter
Teilchen, wie z. B. jene, die im
US-Patent
Nr. 4.275.149 beschrieben sind.
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Ein „Liposom" ist ein kleines
Vesikel, das sich aus verschiedenen Lipidtypen, Phospholipiden und/oder Tensid
zusammensetzt und zur Abgabe eines Medikaments an ein Säugetier
zweckdienlich ist. Die Komponenten des Liposoms sind üblicherweise
in einer Doppelschicht angeordnet, ähnlich zur Lipidanordnung biologischer
Membranen.
-
II. Zusammensetzungen und Verfahren der
Erfindung
-
PRO351-Polypeptide voller Länge
-
Die
vorliegende Erfindung stellt neu identifizierte und isolierte Nucleotidsequenzen
bereit, die für
Polypeptide kodieren, die in der vorliegenden Anwendung abs PRO351
bezeichnet werden. Die Anmelder haben insbesondere cDNA identifiziert
und isoliert, die für
ein PRO351-Polypeptid kodiert, wie ausführlicher in den unten stehenden
Beispielen offenbart wird. Die Analyse der Aminosäuresequenz
des PRO351-Polypeptids voller
Länge unter
Verwendung von BLAST- und FastA-Sequenzanordnungs-Computerprogrammen
zeigt, dass verschiedene Abschnitte des PRO351-Polypeptids eine signifikante Sequenzähnlichkeit
mit dem Prostasin-Protein besitzen, wodurch gezeigt wird, dass PRO351
ein neues Prostasin-Protein sein könnte. Genauer gesagt, zeigte
eine Analyse der Dayhoff-Datenbank (Version 35.45 SwissProt 35)
eine signifikante Sequenzähnlichkeit
zwischen der PRO351-Aminosäuresequenz
und den folgenden Dayhoff-Sequenzen „AC003965_1", „CELC07G1_7", „GEN12917", „HEPS_HUMAN", „GEN14584", „MCT6_MOUSE", „HSU75329_1", „PLMN_ERIEU", „TRYB_HUMAN" und „P_W22987". Dementsprechend
wird momentan angenommen, dass es sich bei dem PRO351-Polypeptid,
das in der vorliegenden Anwendung offenbart ist, um ein neu identifiziertes
Mitglied der Prostasin-Familie handelt und dass dieses Eigenschaften
und Aktivitäten aufweist,
die für
die Prostasin-Familie typisch sind.
-
Zusätzlich zu
den hierin beschriebenen Nativsequenz-PRO-Polypeptiden voller Länge wird
erwogen, dass PRO-Polypeptidvarianten hergestellt werden können. PRO-Polypeptidvarianten
können
durch Einführung
geeigneter Nucleotidänderungen
in die PRO-Polypeptid-DNA oder durch Synthese des gewünschten PRO-Polypeptids
hergestellt werden. Der Fachkundige auf dem Gebiet der Erfindung
wird anerkennen, dass Aminosäureänderungen
posttranslationelle Prozessierungen der PRO-Polypeptide verändern können, wie
z. B. das Verändern
der Anzahl und Position von Glykosylierungsstellen oder das Verändern der
Membranverankerungseigenschaften.
-
Variationen
in der nativen Sequenz der PRO-Polypeptide voller Länge oder
in verschiedenen Domänen
der hierin beschriebenen PRO-Polypeptide können beispielsweise unter Verwendung
jeglicher Techniken und Richtlinien für konservative oder nicht konservative
Mutationen vorgenommen werden, die beispielsweise im
US-Patent
Nr. 5.364.934 dargelegt sind. Variationen können eine
Substitution, Deletion oder Insertion eines oder mehrerer für das PRO-Polypeptid
kodierender Codons sein, die in einer Änderung der Aminosäuresequenz
des PRO-Polypeptids im Vergleich zum Nativsequenz-PRO-Polypeptid
resultiert. Gegebenenfalls erfolgt die Variation durch Substitution
von zumindest einer Aminosäure
durch eine beliebige andere Aminosäure in einer oder mehreren
Domänen
des PRO-Polypeptids. Richtlinien zur Ermittlung des Aminosäurerests,
der insertiert, substituiert oder deletiert werden kann, ohne die
gewünschte
Aktivität
nachteilig zu beeinflussen, können
durch Vergleichen der Sequenz des PRO-Polypeptids mit der homologer
bekannter Proteinmoleküle und
Minimierung der Anzahl vorgenommener Aminosäuresequenzänderungen in Regionen hoher
Homologie gefunden werden. Aminosäuresubstitutionen können das
Ergebnis des Ersetzens einer Aminosäure durch eine andere Aminosäure mit ähnlichen
strukturellen und/oder chemischen Eigenschaften sein, wie z. B.
das Ersetzen eines Leucins durch ein Serin, d. h. konservative Aminosäureersetzungen.
Insertionen oder Deletionen können
gegebenenfalls im Bereich von 1 bis 5 Aminosäuren liegen. Die erlaubte Variation
kann durch systematisches Vornehmen von Insertionen, Deletionen
und Substitutionen von Aminosäuren
in der Sequenz und Testen der resultierenden Varianten auf Aktivität im in
den unten stehenden Beispielen beschriebenen In-vitro-Test ermittelt
werden.
-
In
speziellen Ausführungsformen
sind konservative Substitutionen von Interesse in Tabelle 1 unter dem
Titel bevorzugter Substitutionen dargestellt. Falls derartige Substitutionen
in einer Änderung
der biologischen Aktivität
resultieren, werden substantiellere Änderungen, die in Tabelle 1
als beispielhafte Substitutionen bezeichnet sind oder wie sie unten
in Bezug auf Aminosäureklassen
weitergehend beschrieben sind, eingeführt und die Produkte gescreent.
-
-
Substantielle
Modifizierungen der Funktion oder immunologischen Identität des PRO-Polypeptids werden
durch Wählen
von Substitutionen erzielt, die sich in ihrer Wirkung signifikant
unterscheiden, und zwar auf die Erhaltung (a) der Struktur des Polypeptidgerüsts im Bereich
der Substitution, beispielsweise als Faltblatt- oder Helix-Konformation, (b)
der Ladung oder Hydrophobizität
des Moleküls
an der Zielstelle oder (c) der Sperrigkeit der Seitenkette. Natürlich vorkommende
Reste werden auf Basis gemeinsamer Seitenketteneigenschaften in
Gruppen unterteilt:
- (1) Hydrophob: Norleucin,
Met, Ala, Val, Leu, Ile;
- (2) neutral-hydrophil: Cys, Ser, Thr;
- (3) sauer: Asp, Glu;
- (4) basisch: Asn, Gln, His, Lys, Arg;
- (5) Reste, welche die Kettenausrichtung beeinflussen: Gly, Pro;
und
- (6) aromatisch: Trp, Tyr, Phe.
-
Nicht
konservative Substitutionen bedingen den Austausch eines Elements
einer dieser Klassen durch eine andere Klasse. Derartige substituierte
Reste können
auch in die konservativen Substitutionsstellen, bevorzugter in die
verbleibenden (nicht konservierten) Stellen, eingeführt werden.
-
Die
Varianten können
unter Verwendung von Verfahren hergestellt werden, die auf dem Gebiet
der Erfindung bekannt sind, wie z. B. Oligonucleotid-vermittelte
(ortsgerichtete) Mutagenese, Alanin-Scanning und PCR-Mutagenese.
Ortsgerichtete Mutagenese (Carter et al., Nucl. Acids Res. 13, 4331
(1986); Zoller et al., Nucl. Acids Res. 10, 6487 (1987)), Kassettenmutagenese
(Wells et al., Gene 34, 315 (1985)), Restriktionsselektionsmutagenese
(Wells et al., Philos. Trans. R. Soc. London SerA, 317, 415 (1986)),
und andere bekannte Techniken können
an klonierter DNA durchgeführt
werden, um die gewünschte
PRO-Polypeptid-Varianten-DNA herzustellen.
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Scanning-Aminosäureanalyse
kann ebenfalls eingesetzt werden, um eine oder mehrere Aminosäuren entlang
einer zusammenhängenden
Sequenz zu identifizieren. Unter den bevorzugten Scanning-Aminosäuren befinden
sich relativ kleine, neutrale Aminosäuren. Solche Aminsäuren umfassen
Alanin, Glycin, Serin und Cystein. Alanin ist typischerweise eine
bevorzugte Scanning-Aminosäure
unter dieser Gruppe, da sie die über den
Beta-Kohlenstoff hinausgehende Seitenkette eliminiert und mit geringerer
Wahrscheinlichkeit die Hauptkettenkonformation der Variante verändert. Alanin
wird außerdem
typischerweise bevorzugt, da sie die häufigste Aminosäure ist.
Weiters findet sie sich häufig
sowohl in verborgenen, als auch in exponierten Positionen (Creighton,
The Proteins, W. H. Freeman & Co.,
N. Y.; Chothia, J. Mol. Biol. 150, 1 (1976)). Falls die Alaninsubstitution
keine adäquaten
Mengen der Variante liefert, kann eine isosterische Aminosäure verwendet
werden.
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Modifizierungen von PRO-Polypeptiden
-
Kovalente
Modifizierungen von PRO-Polypeptiden sind im Schutzumfang dieser
Erfindung enthalten. Eine der kovalenten Modifizierungsarten umfasst
das Umsetzen von Aminosäure-Zielresten
des PRO-Polypeptids mit einem organischen Derivatisierungsmittel,
das fähig
ist, mit gewählten
Seitenketten oder mit den N- oder C-terminalen Resten des PRO-Polypeptids
zu reagieren. Derivatisierungen mit bifunktionellen Mitteln sind
beispielsweise zur Vernetzung eins PRO-Polypeptids mit einer wasserunlöslichen
Trägermatrix
oder Oberfläche
zur Verwendung im Verfahren zur Reinigung von Anti-PRO-Polypeptid-Antikörpern und
umgekehrt zweckdienlich. Häufig
verwendete Vernetzungsmittel umfassen z. B. 1,1-Bis(diazoacetyl)-2-phenylethan, Glutaraldehyd,
N-Hydroxysuccinimidester, beispielsweise Ester mit 4-Azidosalicylsäure, homobifunktionelle Imidoester,
einschließlich
Disuccinimidylester, wie. z. B. 3,3-Dithiobis(succinimidylpropionat),
bifunktionelle Maleinimide, wie z. B. Bis-N-Maleinimido-1,8-octan, und Mittel, wie
z. B. Methyl-3-[(p-azidophenyl)-dithio]propioimidat.
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Andere
Modifizierungen umfassen die Desamidierung von Glutaminyl- und Asparaginylresten
zu den entsprechenden Glutamyl- bzw. Aspartylresten, Hydroxylierung
von Prolin und Lysin, Phosphorylierung von Hydroxygruppen von Seryl-
und Threonylresten, Methylierung der α-Aminogruppen von Lysin-, Arginin-
und Histidinseitenketten [T. E. Creighton, Proteins: Structure and
Molecular Properties, W. H. Freeman & Co., San Francisco, S. 79–86 (1983)),
Acetylierung des N-terminalen Amins und Amidierung jeglicher C-terminalen
Carboxygruppe.
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Ein
weiterer Typ der kovalenten Modifizierung der PRO-Polypeptide, der
im Schutzumfang dieser Erfindung enthalten ist, umfasst die Veränderung
des nativen Glykosylierungsmusters des Polypeptids. Unter „Verändern des
nativen Glykosylierungsmusters" wird
zu den Zwecken hierin das Deletieren eines oder mehrerer Kohlenhydratreste
verstanden, die sich in einem Nativsequenz-PRO-Polypeptid finden,
und/oder das Anfügen
einer oder mehrerer Glykosylierungsstellen, die im Nativsequenz-PRO-Polypeptid
nicht vorhanden sind, und/oder das Verändern des Verhältnisses
und/oder der Zusammensetzung der an die Glykosylierungsstelle(n)
gebundenen Zuckerreste.
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Das
Anfügen
von Glykosylierungsstellen an das PRO-Polypeptid kann durch Ändern der
Aminosäuresequenz
erreicht werden. Die Änderung
kann beispielsweise durch Addition oder Substitution von einem oder mehreren
Serin- oder Threoninresten im Nativsequenz-PRO-Polypeptid erzielt
werden (für
O-gebundene Glykosylierungsstellen). Die PRO-Polypeptidaminosäuresequenz
kann gegebenenfalls über
Veränderungen
auf der DNA-Ebene geändert
werden, insbesondere durch Mutieren der für das PRO-Polypeptid kodierenden
DNA an vorgewählten
Basen, so dass Codons erzeugt werden, die in die gewünschten
Aminosäuren
translatiert werden.
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Ein
anderes Mittel zur Erhöhung
der Anzahl von Kohlenhydratgruppierungen am PRO-Polypeptid ist die
chemische oder enzymatische Kopplung von Glykosiden an das Polypeptid.
Derartige Verfahren sind auf dem Gebiet der Erfindung beschrieben,
z. B. in
WO 87/05330 ,
veröffentlicht
am 11. September 1987, und in Aplin und Wriston, CRC Crit. Rev.
Biochem., S. 259–306
(1981).
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Die
Entfernung von am PRO-Polypeptid vorhandenen Kohlenhydratgruppierungen
kann chemisch oder enzymatisch oder durch Mutationssubstitution
von Codons erzielt werden, die für
Aminosäurereste
kodieren, die als Glykosylierungsziele dienen. Chemische Deglykosylierungsstechniken
sind auf dem Gebiet der Erfindung bekannt und werden beispielsweise
von Hakimuddin et al., Arch. Biochem. Biophys. 259, 52 (1987), und
von Edge et al., Anal. Biochem. 118, 131 (1981), beschrieben. Die
enzymatische Spaltung von Kohlenhydratgruppierungen auf Polypeptiden
kann durch Verwendung einer Vielzahl von Endo- und Exo-Glycosidasen erzielt
werden, wie von Thotakura et al., Meth. Enzymol. 138, 350 (1987),
beschrieben wird.
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Ein
weiterer Typ der kovalenten Modifizierung von PRO-Polypeptiden der
Erfindung umfasst das Binden des PRO-Polypeptids an eine Vielzahl
von nicht-proteinartigen Polymeren, wie z. B. Polyethylenglykol,
Polypropylenglykol oder Polyoxyalkylene auf eine Weise, wie sie
in den
US-Patenten Nr. 4.640.835 ;
4.496.689 ;
4.301.144 ;
4.670.417 ;
4.791.192 oder
4.179.337 beschrieben wird.
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Die
PRO-Polypeptide der vorliegenden Erfindung können auf eine Weise modifiziert
werden, dass ein chimäres
Molekül
gebildet wird, das ein PRO-Polypeptid umfasst, das an ein(e) andere(s),
heterologe(s) Polypeptid oder Aminosäuresequenz fusioniert ist.
In einer der Ausführungsformen
umfasst ein derartiges chimäres
Molekül
eine Fusion des PRO-Polypeptids mit einem Markerpolypeptid, das
ein Epitop bereitstellt, an das ein Anti-Marker-Antikörper selektiv
binden kann. Der Epitopmarker wird im Allgemeinen an den Amino-
oder Carboxyterminus des PRO-Polypeptids angefügt. Die Gegenwart derartiger
epitopmarkierter Formen des PRO-Polypeptids kann unter Verwendung
eines Antikörpers
gegen das Markerpolypeptid nachgewiesen werden. Außerdem ermöglicht die
Bereitstellung des Epitopmarkers die einfache Reinigung des PRO-Polypeptids mittels
Affinitätschromatographie
unter Verwendung eines Anti-Marker-Antikörpers oder einer anderen Art
von Affinitätsmatrix,
die an den Epitopmarker bindet. In einer alternativen Ausführungsform
kann das chimäre
Molekül
eine Fusion des PRO-Polypeptids mit einem Immunglobulin oder einer
speziellen Region eines Immunglobulins umfassen. Für eine zweiwertige
Form des chimären
Moleküls
könnte
eine derartige Fusion mit der Fc-Region eines IgG-Moleküls erfolgen.
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Verschiedene
Markerpolypeptide und ihre entsprechenden Antikörper sind auf dem Gebiet der
Erfindung wohlbekannt. Beispiele umfassen Poly-Histidin-(Poly-His-)
o der Poly-Histidin-Glycin-(Poly-His-Gly-)Marker; das flu-HA-Markerpolypeptid
und seinen Antikörper
12CA5 (Field et al., Mol. Cell. Biol. 8, 2159–2165 (1988)); den cmyc-Marker
und die 8F9-, 3C7-, 6E10-. G4-, B7- und 9E10-Antikörper dagegen
(Evan et al., Molecular and Cellular Biology 5, 3610–3616 (1985));
und den Herpes-Simplex-Virus-Glykoprotein-D-(gD-)Marker und
sein Antikörper
(Paborsky et al., Protein Engineering 3(6), 547–553 (1990)). Andere Markerpolypeptide umfassen
das Flag-Peptid (Hopp et al., BioTechnology 6, 1204–1210 (1988));
das KT3-Epitop-Peptid
(Martin et al., Science 255, 192–194 (1992)); ein α-Tubulin-Epitop-Peptid
(Skinner et al., J. Biol. Chem. 266, 15163–15166 (1991)); und den T7-Gen-10-Protein-Peptidmarker
(Lutz-Freyermuth et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 6393–6397 (1990)).
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Herstellung von PRO-Polypeptiden
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Die
unten stehende Beschreibung betrifft die Herstellung von PRO-Polypeptiden
durch Kultivieren von Zellen, die mit einem die gewünschte PRO-Polypeptidnucleinsäure enthaltenden
Vektor transformiert oder transfiziert sind. Es ist selbstverständlich vorgesehen,
dass alternative Verfahren, die auf dem Gebiet der Erfindung wohlbekannt
sind, eingesetzt werden können,
um das PRO-Polypeptid herzustellen. Beispielsweise können die
PRO-Polypeptidsequenz oder Abschnitte davon durch direkte Peptidsynthese
unter Verwendung von Festphasentechniken hergestellt werden (siehe
z. B. Stewart et al., Solid-Phase Peptide Synthesis, W. H. Freeman
Co., San Francisco, CA (1969); Merrifield, J. Am. Chem. Soc. 85,
2149–2154
(1963)). Eine In-vitro-Proteinsynthese
kann unter Verwendung manueller Techniken oder automatisiert durchgeführt werden. Eine
automatisierte Synthese kann beispielsweise unter Verwendung eines
Peptid-Synthesizers von Applied Biosystems (Foster City, CA), nach
den Anleitungen des Herstellers erzielt werden. Verschiedene Abschnitte des
gewünschten
PRO-Polypeptids können
gesondert chemisch hergestellt und unter Verwendung chemischer oder
enzymatischer Verfahren kombiniert werden, um das PRO-Polypeptid
voller Länge
zu erlangen.
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A. Isolierung von DNA, die für PRO-Polypeptide
kodiert
-
Für PRO-Polypeptide
kodierende DNA kann aus einer cDNA-Bibliothek erhalten werden, die
aus Gewebe hergestellt worden ist, von dem angenommen wird, dass
es die gewünschte
PRO-Polypeptid-mRNA besitzt und diese in einem nachweisbaren Ausmaß exprimiert.
Demgemäß kann menschliche
PRO-Polypeptid-DNA leicht aus einer aus menschlichem Gewebe hergestellten
cDNA-Bibliothek erhalten werden, wie z. B. in den Beispielen beschrieben
wird. Das für
das PRO-Polypeptid kodierende Gen kann auch aus einer Genombibliothek
oder mittels Oligonucleotidsynthese erhalten werden.
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Bibliotheken
können
mit Sonden (wie z. B. Antikörper
gegen das gewünschte
PRO-Polypeptid oder Oligonucleotide
einer Länge
von zumindest 20–80
Basen) gescreent werden, die zur Identifizierung des Gens von Interesse
oder des von ihm kodierten Proteins konstruiert sind. Das Screening
der cDNA- oder Genombibliothek mit der gewählten Sonde kann unter Verwendung
von Standardverfahren durchgeführt
werden, wie sie beispielsweise in Sambrook et al., Molecular Cloning:
A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York
(1989), beschrieben sind. Ein alternatives Mittel zur Isolierung
des für
das gewünschte PRO-Polypeptid
kodierenden Gens ist die Verwendung von PCR-Verfahren (Sambrook
et al., s. o.; Dieffenbach et al., PCR Primer: A Laboratory Manual,
Cold Spring Harbor Laboratory Press (1995)).
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Die
unten stehenden Beispiele beschreiben Techniken zum Screenen einer
cDNA-Bibliothek.
Die als Sonden gewählten
Oligonucleotidsequenzen sollten eine ausreichende Länge aufweisen
und ausreichend eindeutig sein, so dass falsch-positive Ergebnisse
minimiert werden. Das Oligonucleotid ist vorzugsweise markiert,
so dass es bei Hybridisierung an DNA in der gescreenten Bibliothek
nachgewiesen werden kann. Markierungsverfahren sind auf dem Gebiet
der Erfindung wohlbekannt und umfassen die Verwendung von radioaktiven
Markern, wie z. B. 32P-markiertes ATP, Biotinylierung
oder Enzymmarkierung. Hybridisierungsbedingungen, einschließlich mäßiger Stringenz
und hoher Stringenz werden in Sambrook et al., s. o., bereitgestellt.
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Bei
derartigen Screeningverfahren identifizierte Sequenzen können verglichen
und an andere bekannte Sequenzen angeglichen werden, die in öffentlichen
Datenbanken, wie z. B. GenBank, oder anderen privaten Sequenzdatenbanken
hinterlegt und verfügbar
sind. Eine Sequenzidentität
(entweder auf Aminosäure-
oder auf Nucleotidebene) innerhalb von definierten Regionen des
Moleküls
oder über
die volle Länge
der Sequenz kann durch Sequenzangleichung unter Verwendung von Computersoftwareprogrammen,
wie z. B. BLAST, ALIGN, DNAstar und INHERIT, ermittelt werden, die
verschiedene Algorithmen einsetzen, um eine Homologie zu messen.
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Nucleinsäure, die
eine für
Protein kodierende Sequenz aufweist, kann durch Screenen gewählter cDNA-
oder Genombibliotheken erlangt werden, und zwar unter Verwendung
der hierin erstmals offenbarten, abgeleiteten Aminosäuresequenzen
und, falls notwendig, unter Verwendung herkömmlicher Primerextensionsverfahren,
wie sie in Sambrook et al., s. o., beschrieben werden, um Vorläufer und
Prozessierungszwischenprodukte von mRNA nachzuweisen, die möglicherweise
nicht in cDNA revers-transkribiert worden ist.
-
B. Selektion und Transformation von Wirtszellen
-
Wirtszellen
werden mit Expressions- oder Klonierungsvektoren, die hierin für die PRO-Polypeptid-Produktion
beschrieben werden, transfiziert oder transformiert und in herkömmlichen
Nährmedien
kultiviert, die in geeigneter Weise zur Induktion von Promotoren,
Selektieren von Transformanten oder Amplifizieren von für die gewünschten
Sequenzen kodierenden Genen modifiziert wurden. Die Kulturbedingungen,
wie z. B. Medium, Temperatur, pH und dergleichen, können vom
Fachkundigen ohne übermäßiges Experimentieren
gewählt werden.
Im Allgemeinen finden sich Prinzipien, Protokolle und praktische
Techniken zur Maximierung der Produktivität von Zellkulturen in Mammalian
Cell Biotechnology: A Practical Approach, M. Butler (Hrsg.), IRL
Press (1991), und Sambrook et al., s. o. Transfektionsverfahren
sind dem Durchschnittsfachmann bekannt, beispielsweise CaPO
4 und Elektroporation. In Abhängigkeit
von der verwendeten Wirtszelle wird die Transformation unter Verwendung
von Standardtechniken durchgeführt,
die für
solche Zellen geeignet sind. Die Calciumchlorid einsetzende Calciumbehandlung,
wie sie in Sambrook et al., s. o., beschrieben wird, oder die Elektroporation wird
im Allgemeinen für
Prokaryoten oder andere Zellen verwendet, die wesentliche Zellwandbarrieren
enthalten. Die Infektion mit Agrobacterium tumefaciens wird zur
Transformation gewisser Pflanzenzellen verwendet, wie sie von Shaw
et al., Gene 23, 315 (1983), und in
WO
89/05859 , veröffentlicht
am 29. Juni 1989, beschrieben wird. Für Säugetierzellen ohne derartige
Zellwände
kann das Calciumphosphatpräzipitationsverfahren
von Graham und van der Eb, Virology 52, 456–457 (1978), eingesetzt werden.
Allgemeine Aspekte von Säugetierwirtszellsystem-Transformationen
sind im
US-Patent Nr. 4.399.216 beschrieben
worden. Transformationen in Hefe werden typischerweise nach dem
Verfahren von Van Solingen et al., J. Bact. 130, 946 (1977), und
Hsiao et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 3829 (1979), durchgeführt. Jedoch
können
andere Verfahren zur Einführung
von DNA in Zellen, wie z. B. durch Kern-Mikroinjektion, Elektroporation, Bakterienprotoplastenfusion
mit intakten Zellen, oder Polykationen, z. B. Polybren, Polyornithin,
ebenfalls verwendet werden. Über
verschiedene Techniken zur Transformation von Säugetierzellen siehe Keown et
al., Methods in Enzymology 185, 527–537 (1990), und Mansour et
al., Nature 336, 348–352
(1988).
-
Geeignete
Wirtszellen zum Klonieren und Exprimieren der DNA in die Vektoren
hierin umfassen Prokaryoten-, Hefe- oder höhere Eukaryotenzellen. Geeignete
Prokaryoten umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf,
Eubakterien, wie z. B. Gramnegative oder Gram-positive Organismen,
beispielsweise Enterobacteriaceae, wie z. B. E. coli. Es sind verschiedene
E.-coli-Stämme öffentlich
erhältlich,
wie z. B. E.-coli-K12-Stamm
MM294 (ATCC 31.446); E. coli X1776 (ATCC 31.537); E.-coli-Stamm W3110 (ATCC
27.325) und K5 772 (ATCC 53.635). Andere geeignete prokaryotische
Wirtszellen umfassen Enterobacteriaceae, wie z. B. Escherichia,
wie z. B. E. coli, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Proteus, Salmonella,
z. B. Salmonella typhimurium, Serratia, z. B. Serratia marcescans,
und Shigella, sowie Bacilli, wie z. B. B. sub tilis und B. licheniformis (z.
B. B. licheniformis 41 P, offenbart in
DD
266.710 , veröffentlicht
am 12. April 1989), Pseudomonas, wie z. B. P. aeruginosa, und Streptomyces.
Verschiedene E.-coli-Stämme
sind öffentlich
erhältlich,
wie z. B. E.-coli-K12-Stamm
MM294 (ATCC 31.446); E. coli X1776 (ATCC 31.537); E.-coli-Stamm
W3110 (ATCC 27.325); und K5 772 (ATCC 53.635). Diese Beispiele sind
illustrativ und nicht einschränkend.
Stamm W3110 ist ein insbesondere bevorzugter Wirt oder Elternwirt,
da er ein häufiger
Wirtsstamm für
rekombinante DNA-Produktfermentationen ist. Vorzugsweise sekretiert
die Wirtszelle minimale Mengen an proteolytischen Enzymen. Beispielsweise
kann Stamm W3110 dahingehend modifiziert werden, dass eine genetische
Mutation in denjenigen Genen bewirkt wird, die für Proteine kodieren, die für den Wirt
endogen sind, wobei derartige Wirte die Folgenden umfassen: den
E.-coli-W3110-Stamm
1A2, der den vollständigen
Genotyp tonA aufweist; E.-coli-W3110-Stamm
9E4, der den vollständigen
Genotyp tonA ptr3 aufweist; E.-coli-W3110-Stamm 27C7 (ATCC 55.244), der
den vollständigen
Genotyp tonA ptr3 phoA E15 (argF-lac)169 degP ompT kan
r aufweist;
E.-coli-W3110-Stamm 37D6, der den vollständigen Genotyp tonA ptr3 phoA
E15 (argF-lac)169 degP ompT rbs7ilvG kan
r aufweist;
E.-coli-W3110-Stamm 40B4, der Stamm 37D6 mit einer nicht-kanamycinresistenten
degP-Deletionsmutation ist; und ein E.-coli-Stamm mit einer im
US-Patent Nr. 4.946.783 , erteilt
am 7. August 1990, offenbarten, mutierten periplasmatischen Protease.
Alternativ dazu sind In-vitro-Klonierungsverfahren, z. B. PCR oder
andere Nucleinsäurepolymerasereaktionen,
geeignet.
-
Zusätzlich zu
Prokaryoten sind eukaryotische Mikroorganismen, wie z. B. Fadenpilze
oder Hefe, geeignete Klonierungs- oder Expressionswirte für PRO-Polypeptidkodierende
Vektoren. Saccharomyces cerevisiae ist ein häufig verwendeter niederer eukaryotischer
Wirtsorganismus. Andere umfassen Schizosaccharomyces pombe (Beach
und Nurse, Nature 290, 140 (1981);
EP
139.383 , veröffentlicht
am 2. Mai 1985); Kluyveromyces-Wirte (
US-Patent
Nr. 4.943.529 ; Fleer et al., Bio/Technology 9, 968–975 (1991)),
wie z. B. K. lactis (MW98-8C, CBS683, CBS4574; Louvencourt et al.,
J. Bacteriol. 737 (1983)), K. fragilis (ATCC 12.424), K. bulgaricus
(ATCC 16.045), K. wickeramii (ATCC 24.178), K. waltii (ATCC 56.500),
K. drosophilarum (ATCC 36.906; Van den Berg et al., Bio/Technology
8, 135 (1990)), K. thermotolerans und K. marxianus; yarrowia (
EP 402.226 ); Pichia pastoris
(
EP 183.070 ; Sreekrishna
et al., J. Basic Microbiol. 28, 265–278 (1988)); Candida; Trichoderma
reesia (
EP 244.234 );
Neurospora crassa (Case et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 5259–5263 (1979));
Schwanniomyces, wie z. B. Schwanniomyces occidentalis (
EP 394.538 , veröffentlicht am 31. Oktober 1990);
und Fadenpilze, wie z. B. Neurospora, Penicillium, Tolypocladium
(
WO 91/00357 , veröffentlicht
am 10. Jänner
1991), und Aspergillus-Wirte,
wie z. B. A. nidulans (Ballance et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 112,
284–289
(1983); Tilburn et al., Gene 26, 205–221 (1983); Yelton et al.,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 1470–1474 (1984)) und A. niger
(Kelly und Hynes, EMBO J. 4, 475–479 (1985)). Methylotrophe
Hefen sind hierin geeignet und umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf,
Hefe, die zum Wachstum auf Methanol fähig und aus den aus Hansenula,
Candida, Kloeckera, Pichia, Saccharomyces, Torulopsis und Rhodotorula
bestehenden Gattungen gewählt
sind. Eine Liste von speziellen Spezies, die für diese Klasse von Hefen exemplarisch
ist, findet sich in C. Anthony, The Biochemistry of Methylotrophs
269 (1982).
-
Geeignete
Wirtszellen zur Expression von glykosylierten PRO-Polypeptiden stammen
aus mehrzelligen Organismen. Beispiele von Invertebratenzellen umfassen
Insektenzellen, wie z. B. Drosophila S2 und Spodoptera Sf9, sowie
Pflanzenzellen. Beispiele zweckdienlicher Säugetierwirtszelllinien umfassen
Chinahamster-Eierstock-(CHO-)
und COS-Zellen. Speziellere Beispiele umfassen die durch SV40 transformierte Affennieren-CV1-Linie
(COS-7, ATCC CRL 1651); die menschliche Urnierenlinie (293 oder
zum Wachstum in Suspensionskultur subklonierte 293-Zellen, Graham
et al., J. Gen. Virol. 36, 59 (1977)); Chinahamster-Eierstockzellen/-DHFR
(CHO, Urlaub und Chasin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 4216 (1980));
Maus-Sertolizellen (TM4, Mather, Biol. Reprod. 23, 243–251 (1980));
menschliche Lungenzellen (W138, ATCC CCL 75); menschliche Leberzellen
(Hep G2, HB 8065); und Maus-Mammatumor
(MMT 060562, ATCC CCL51). Die Wahl der geeigneten Wirtszelle wird
als innerhalb des Gebiets der Erfindung befindlich erachtet.
-
C. Auswahl und Verwendung eines replizierbaren
Vektors
-
Die
für ein
gewünschtes
PRO-Polypeptid kodierende Nucleinsäure (z. B. cDNA oder genomische DNA)
kann für
die Klonierung (Amplifikation der DNA) oder für die Expression in einen replizierbaren
Vektor insertiert werden. Es sind verschiedene Vektoren öffentlich
erhältlich.
Der Vektor kann beispielsweise in Form eines Plasmids, Cosmids,
Virusteilchens oder Phagen vorliegen. Die geeignete Nucleinsäuresequenz
kann durch eine Vielfalt von Verfahren in den Vektor insertiert
werden. Im Allgemeinen wird DNA in (eine) geeignete Restriktionsendonucleasestelle(n)
unter Verwendung von auf dem Gebiet der Erfindung bekannten Techniken insertiert.
Vektorkomponenten umfassen im Allgemeinen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf,
eine oder mehrere Signalsequenzen, einen Replikationsstartpunkt,
ein oder mehrere Markergene, ein Enhancerelement, einen Promotor
und eine Transkriptionsterminationssequenz. Die Konstruktion geeigneter
Vektoren, die eine oder mehrere dieser Komponenten enthalten, setzt
standardmäßige Ligationstechniken
ein, die dem Fachkundigen bekannt sind.
-
Das
PRO-Polypeptid von Interesse kann rekombinant nicht nur direkt,
sondern auch als Fusionspolypeptid mit einem heterologen Polypeptid
produziert werden, das eine Signalsequenz oder ein anderes Polypeptid
mit einer spezifischen Spaltstelle am N-Terminus des reifen Proteins oder Polypeptids
sein kann. Im Allgemeinen kann die Signalsequenz eine Komponente
des Vektors sein oder kann Teil der in den Vektor insertierten PRO-Polypeptid-DNA
sein. Die Signalsequenz kann eine prokaryotische Signalsequenz sein,
die beispielsweise aus der Gruppe der Alkalischen Phosphatase-,
Penicillinase-, Ipp- oder hitzestabilen Enterotoxin-II-Leader gewählt ist.
Für die
Hefesekretion kann die Signalsequenz z. B. der Hefe-Invertase-Leader,
Alpha-Faktor-Leader
(einschließlich
Saccharomyces- und Kluyveromyces-α-Faktor-Leader,
wobei letzterer im
US-Patent
Nr. 5.010.182 beschrieben wird) oder Saure-Phosphatase-Leader, der C.-albicans-Glucoamylase-Leader
(
EP 362.179 , veröffentlicht
am 4. April 1990) oder das in
WO
90/13646 (veröffentlicht
am 15. November 1990) beschriebene Signal sein. Bei der Säugetierzellenexpression
können
Säugetier-Signalsequenzen
verwendet werden, um die Sekretion des Proteins zu steuern, wie
z. B. Signalse quenzen aus sekretierten Polypeptiden derselben oder
einer verwandten Spezies, sowie virale Sekretionsleader.
-
Expressions-
sowie Klonierungsvektoren enthalten eine Nucleinsäuresequenz,
die es dem Vektor ermöglicht,
in einer oder mehreren gewählten
Wirtszellen zu replizieren. Derartige Sequenzen sind für eine Vielzahl
von Bakterien, Hefen und Viren wohlbekannt. Der Replikationsstartpunkt
aus dem Plasmid pBR322 ist für die
meisten Gram-negativen Bakterien geeignet, der 2μ-Plasmid-Startpunkt ist für Hefe geeignet,
und verschiedene virale Startpunkte (SV40, Polyoma, Adenovirus,
VSV oder BPV) sind für
die Klonierung von Vektoren in Säugetierzellen
zweckdienlich.
-
Expressions-
und Klonierungsvektoren werden typischerweise ein Selektionsgen
enthalten, das auch selektierbarer Marker genannt wird. Typische
Selektionsgene kodieren für
Proteine, die (a) Resistenz gegen Antibiotika oder andere Toxine,
z. B. Ampicillin, Neomycin, Methotrexat oder Tetracyclin verleihen,
(b) auxotrophe Defekte komplementieren oder (c) entscheidende Nährstoffe
bereitstellen, die aus komplexen Medien nicht verfügbar sind,
z. B. das für
D-Alanin-Racemase kodierende Gen für Bacilli.
-
Ein
Beispiel geeigneter selektierbarer Marker für Säugetierzellen sind jene, die
die Identifizierung von Zellen ermöglichen, die zur Aufnahme der
PRO-Polypeptid-Nucleinsäure kompetent
sind, wie z. B. DHFR oder Thymidinkinase. Eine geeignete Wirtszelle
beim Einsatz von DHFR der Wildform ist die hinsichtlich DHFR-Aktivität defekte
CHO-Zelllinie, die wie von Urlaub et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 77, 4216 (1980), beschrieben vermehrt wird. Ein geeignetes Selektionsgen
zur Verwendung in Hefe ist das im Hefeplasmid YRp7 vorliegende trp1-Gen
(Stinchcomb et al., Nature 282, 39 (1979); Kingsman et al., Gene
7, 141 (1979); Tschemper et al., Gene 10, 157 (1980)). Das trp1-Gen
stellt einen Selektionsmarker für
einen mutierten Hefestamm bereit, dem die Fähigkeit fehlt, in Tryptophan
zu wachsen, beispielsweise ATCC Nr. 44076 oder PEP4-1 (Jones, Genetics 85,
12 (1977)).
-
Expressions-
und Klonierungsvektoren enthalten üblicherweise einen Promotor,
der operabel an die PRO-Polypeptid-Nucleinsäuresequenz gebunden ist, um
die mRNA-Synthese
zu steuern. Promotoren, die von einer Vielzahl von möglichen
Wirtszellen erkannt werden, sind wohlbekannt. Zur Verwendung mit
prokaryotischen Wirten zweckdienliche Promotoren umfassen die β-Lactamase-
und Lactose-Promotorsysteme (Chang et al., Nature 275, 615 (1978);
Goeddel et al., Nature 281, 544 (1979)), Alkalische Phosphatase,
ein Tryptophan-(trp-)Promotorsystem (Goeddel, Nucleic Acids Res.
8, 4057 (1980);
EP 36.776 )
und Hybridpromotoren, wie z. B. den tac-Promotor (deBoer et al.,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 21–25 (1983)). Promotoren zur
Verwendung in bakteriellen Systemen werden außerdem eine Shine-Dalgarno-(S. D.-)Sequenz
enthalten, die operabel an die für
das gewünschte
PRO-Polypeptid kodierende
DNA gebunden ist.
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Beispiele
geeigneter Promotorsequenzen zur Verwendung mit Hefewirten umfassen
die Promotoren für
3-Phosphoglyceratkinase (Hitzeman et al., J. Biol. Chem. 255, 2073
(1980)) oder für
andere glykolytische Enzyme (Ness et al., J. Adv. Enzyme Reg. 7,
149 (1968); Holland, Biochemistry 17, 4900 (1978)), wie z. B. Enolase,
Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase, Hexokinase, Pyruvatdecarboxylase,
Phosphofructokinase, Glucose-6-phosphatisomerase, 3-Phosphoglyceratmutase,
Pyruvatkinase, Triosephosphatisomerase, Phosphoglucoseisomerase
und Glucokinase.
-
Andere
Hefepromotoren, die induzierbare Promotoren mit dem zusätzlichen
Vorteil der durch Wachstumsbedingungen kontrollierten Transkription
sind, sind die Promotorregionen für Alkoholdehydrogenase 2, Isocytochrom
C, Saure Phosphatase, Abbauenzyme, die mit dem Stickstoffmetabolismus
zusammenhängen, Metallothionein,
Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase und Enzyme, die für Maltose-
und Galactoseverwertung verantwortlich sind. Geeignete Vektoren
und Promotoren zur Verwendung bei der Hefeexpression werden in
EP 73.657 weitergehend beschrieben.
-
Die
PRO-Polypeptid-Transkription aus Vektoren in Säugetier-Wirtszellen wird beispielsweise
durch Promotoren kontrolliert, die aus den Genomen von Viren erlangt
werden, wie z. B. aus Polyomavirus, Geflügelpockenvirus (UK 2.211.504,
veröffent licht
am 5. Juli 1989), Adenovirus (wie z. B. Adenovirus 2), Rinder-Papillomavirus,
Vogel-Sarkomvirus, Cytomegalovirus, einem Retrovirus, Hepatitis-B-Virus
und Simi-an-Virus
40 (SV 40), aus heterologen Säugetier-Promotoren,
z. B. dem Actinpromotor oder einem Immunglobulinpromotor, und aus
Hitzeschockpromotoren, unter der Voraussetzung, dass derartige Promotoren
mit den Wirtszellsystemen kompatibel sind.
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Die
Transkription einer für
das gewünschte
PRO-Polypeptid kodierenden DNA durch höhere Eukaryoten kann durch
Insertieren einer Enhancersequenz in den Vektor gesteigert werden.
Enhancer sind cis-wirkende DNA-Elemente, die üblicherweise eine Länge von
10 bis 300 bp aufweisen, die an einem Promotor wirken, um dessen
Transkription zu erhöhen.
Es sind zahlreiche Enhancersequenzen aus Säugetiergenen bekannt (Globin,
Elastase, Albumin, α-Fetoprotein
und Insulin). Typischerweise wird man jedoch einen Enhancer aus
einem Virus einer eukaryotischen Zelle verwenden. Beispiele umfassen
den SV40-Enhancer an der späten
Seite des Replikationsstartpunkts (bp 100–270), den frühen Cytomegalovirus-Promotor-Enhancer,
den Polyoma-Enhancer an der späten
Seite des Replikationsstartpunkts und Adenovirus-Enhancer. Der Enhancer kann
an einer Position 5' oder
3' der für das PRO-Polypeptid kodierenden
Sequenz in den Vektor gespleißt werden,
befindet sich jedoch vorzugsweise an einer Stelle 5' des Promotors.
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In
eukaryotischen Wirtszellen (Hefe, Pilze, Insekten, Pflanzen, Tiere,
Mensch oder kernhaltige Zellen aus anderen mehrzelligen Organismen)
verwendete Expressionsvektoren werden außerdem Sequenzen enthalten,
die zur Termination der Transkription und zur Stabilisierung der
mRNA notwendig sind. Derartige Sequenzen sind allgemein aus den
5'- und gelegentlich
3'-untranslatierten
Regionen eukaryotischer oder viraler DNAs oder cDNAs erhältlich.
Diese Regionen enthalten Nucleotidsegmente, die als polyadenylierte
Fragmente im untranslatierten Abschnitt der für PRO-Polypeptide kodierenden mRNA transkribiert
werden.
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Weitere
Verfahren, Vektoren und Wirtszellen, die zur Adaptierung für die Synthese
von PRO-Polypeptiden in rekombinanter Vertebratenzellkultur geeignet
sind, werden in Gething et al., Nature 293, 620–625 (1981); Mantei et al.,
Nature 281, 40–46
(1979);
EP 117.060 ; und
EP 117.058 beschrieben.
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D. Nachweisen der Genamplifikation/Genexpression
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Die
Genamplifikation und/oder Genexpression kann in einer Probe direkt,
beispielsweise durch herkömmliches
Southern-Blotting, Northern-Blotting zur Quantifizierung der Transkription
von mRNA (Thomas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 5201–5205 (1980)),
Dot-Blotting (DNA-Analyse) oder In-situ-Hybridisierung, gemessen
werden, und zwar unter Verwendung einer geeignet markierten Sonde
auf Basis der hierin bereitgestellten Sequenzen. Alternativ dazu
können
Antikörper
eingesetzt werden, die spezifische Duplexe, einschließlich DNA-Duplexe,
RNA-Duplexe und DNA-RNA-Hybrid-Duplexe
oder DNA-Protein-Duplexe, erkennen können. Die Antikörper wiederum
können
markiert sein, und der Test kann durchgeführt werden, wo der Duplex an
einer Oberfläche
gebildet wird, so dass bei der Bildung des Duplex an der Oberfläche die
Gegenwart von an den Duplex gebundenem Antikörper nachgewiesen werden kann.
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Die
Genexpression kann alternativ dazu durch immunologische Verfahren
wie z. B. durch immunhistochemische Färbung von Zellen oder Gewebeschnitten
und Testen von Zellkultur- und Körperflüssigkeiten
gemessen werden, um die Expression eines Genprodukts direkt zu quantifizieren.
Für die
immunhistochemische Färbung
und/oder das Testen von Probenflüssigkeiten
zweckdienliche Antikörper
können
entweder monoklonal oder polyklonal sein und können in jeglichem Säugetier
hergestellt werden. Zweckdienlicherweise können Antikörper gegen ein Nativsequenz-PRO-Polypeptid oder gegen
ein synthetisches Polypeptid auf Basis der hierin bereitgestellten
DNA-Sequenzen oder gegen eine exogene Sequenz, die an eine PRO-Polypeptid-DNA fusioniert
ist und für
ein spezifisches Antikörperepitop
kodiert, hergestellt werden.
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E. Polypeptidreinigung
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Es
können
Formen von PRO-Polypeptiden aus Kulturmedium oder aus Wirtszelllysaten
gewonnen werden. Falls es membrangebunden ist, kann es unter Verwendung
einer geeigneten Tensidlösung
(z. B. Triton-X 100) oder durch enzymatische Spaltung aus der Membran
freigesetzt werden. Bei der Expression von PRO-Polypeptiden eingesetzte
Zellen können
durch verschiedene physikalische oder chemische Mittel aufgebrochen
werden, wie z. B. durch Einfrier-Auftau-Zyklen, Beschallung, mechanischen
Aufschluss oder durch Zelllysemittel.
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Es
kann wünschenswert
sein, PRO-Polypeptide von rekombinanten Zellproteinen oder Polypeptiden zu
reinigen. Die folgenden Verfahren sind beispielhaft für geeignete
Reinigungsverfahren: mittels Fraktionierung an einer Ionentauschersäule; Ethanolpräzipitation;
Umkehrphasen-HPLC; Chromatographie an Silika oder an Kationentauscherharz,
wie z. B. DEAE; Chromatofokussierung; SDS-PAGE; Ammoniumsulfatpräzipitation;
Gelfiltration, beispielsweise unter Verwendung von Sephadex G-75; Protein-A-Sepharose-Säulen zur Entfernung
von Verunreinigungen, wie z. B. IgG; und metallchelatierende Säulen zur
Bindung epitopmarkierter Formen des PRO-Polypeptids. Es können verschiedene Proteinreinigungsverfahren
eingesetzt werden, und derartige Verfahren sind auf dem Gebiet der
Erfindung bekannt und beispielsweise in Deutscher, Methods in Enzymology
182 (1990); Scopes, Protein Purification: Principles and Practice,
Springer-Verlag, New York (1982), beschrieben. Die gewählten Reinigungsschritte
werden beispielsweise von der Art des verwendeten Produktionsverfahrens
und des speziell produzierten PRO-Polypeptids abhängen.
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Verwendungen für PRO-Polypeptide
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Nucleotidsequenzen
(oder ihre Komplemente), die für
die PRO-Polypeptide der vorliegenden Erfindung kodieren, haben verschiedene
Anwendungen auf dem Gebiet der Molekularbiologie, einschließlich Verwendungen
als Hybridisierungssonden, bei der Chromosom- und Gen-Kartierung
und bei der Erzeugung von Antisense-RNA und -DNA. Für PRO-Polypeptid
kodierende Nucleinsäure
wird außerdem
zur Her stellung von PRO-Polypeptiden durch die hierin beschriebenen
Rekombinationstechniken zweckdienlich sein.
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Die
für Nativsequenz-PRO-Polypeptid
voller Länge
kodierende Nucleinsäure
oder Abschnitte davon können
als Hybridisierungssonden für
eine cDNA-Bibliothek verwendet werden, um das PRO-Polypeptid-Gen voller
Länge zu
isolieren oder um noch weitere Gene zu isolieren (z. B. jene, die
für natürlich vorkommende Varianten
der PRO-Polypeptid-Nucleinsäuresequenzen
kodieren), die eine gewünschte
Sequenzidentität
mit PRO-Polypeptid-Nucleinsäuresequenzen
aufweisen. Gegebenenfalls wird die Länge der Sonden ungefähr 20 bis
ungefähr
30 Basen betragen. Die Hybridisierungssonden können von der Nucleotidsequenz
eines jeglichen hierin offenbarten DNA-Moleküls oder von Genomsequenzen,
einschließlich
Promotoren, Enhancerelementen und Introns der für Nativsequenz-PRO-Polypeptid
kodierenden DNA, hergeleitet werden. Beispielhaft wird ein Screeningverfahren
das Isolieren der kodierenden Region des PRO-Polypeptidgens unter
Verwendung der bekannten DNA-Sequenz zur Synthese einer gewählten Sonde
von ungefähr
40 Basen umfassen. Hybridisierungssonden können mit einer Vielzahl von
Markern markiert werden, einschließlich mit Radionukliden, wie
z. B. 32P oder 35S,
oder mit enzymatischen Markern, wie z. B. Alkalischer Phosphatase,
die über
Avidin/Biotin-Kopplungssysteme an die Sonde gekoppelt sind. Markierte
Sonden, die eine Sequenz aufweisen, die zu jener des speziellen
PRO-Polypeptidgens der vorliegenden Erfindung komplementär ist, können verwendet werden,
um Bibliotheken menschlicher cDNA, genomischer DNA oder mRNA zu
screenen, um zu ermitteln, an welche Elemente derartiger Bibliotheken
die Sonde hybridisiert. Hybridisierungstechniken werden in den unten
stehenden Beispielen ausführlicher
beschrieben.
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Die
in der vorliegenden Anmeldung offenbarten ESTs können auf ähnliche Weise unter Verwendung der
hierin offenbarten Verfahren als Sonden eingesetzt werden.
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Die
Sonden können
außerdem
in PCR-Techniken eingesetzt werden, um einen Pool von Sequenzen zur
Identifizierung nahe verwandter PRO-Polypeptidsequenzen zu erzeugen.
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Für ein PRO-Polypeptid
kodierende Nucleotidsequenzen können
außerdem
verwendet werden, um Hybridisierungssonden zur Kartierung des Gens
zu konstruieren, das für
dieses PRO-Polypeptid kodiert, und zur genetischen Analyse von Individuen
mit genetischen Störungen.
Die hierin bereitgestellten Nucleotidsequenzen können an ein Chromosom und an
spezielle Regionen eines Chromosoms kartiert werden, und zwar unter
Verwendung bekannter Techniken, wie z. B. In-situ-Hybridisierung,
Bindungsanalyse gegen bekannte Chromosomenmarker und Hybridisierungsscreening
mit Bibliotheken.
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Wenn
die kodierende Sequenz für
das PRO-Polypeptid für
ein Protein kodiert, das an ein anderes Protein bindet, kann das
PRO-Polypeptid in Tests zur Identifizierung seiner Liganden verwendet
werden. Gleichermaßen
können
Inhibitoren der Rezeptor/Liganden-Bindungswechselwirkung identifiziert
werden. An derartigen Bindungswechselwirkungen beteiligte Proteine
können
außerdem
verwendet werden, um auf Peptid- oder Kleinmolekül-Inhibitoren oder Agonisten
der Bindungswechselwirkung zu screenen. Es können Screeningtests konstruiert
werden, um Leitverbindungen aufzufinden, welche die biologische
Aktivität
eines nativen PRO-Polypeptids oder eines Liganden für das PRO-Polypeptid
nachahmen. Derartige Screeningtests werden Tests umfassen, die dem
High-throughput-Screening chemischer Bibliotheken zugänglich sind,
was sie insbesondere zur Identifizierung von Kleinmolekül-Medikamentkandidaten
geeignet macht. Vorgesehene Kleinmoleküle umfassen synthetische organische
oder anorganische Verbindungen. Die Tests können in einer Vielzahl von Ausführungen
durchgeführt
werden und umfassen Protein-Protein-Bindungstests, biochemische
Screeningtests, Immuntests und auf Zellen basierende Tests, die
alle auf dem Gebiet der Erfindung gut charakterisiert sind.
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Nucleinsäuren, die
für ein
PRO-Polypeptid oder seine modifizierten Formen kodieren, können außerdem verwendet
werden, um entweder transgene Tiere oder „Knock-out"-Tiere zu erzeugen, die ihrerseits bei der
Entwicklung und beim Screening von therapeutisch zweckdienlichen
Reagenzien zweckdienlich sind. Ein transgenes Tier (z. B. eine Maus
oder Ratte) ist ein Tier mit Zellen, die ein Transgen enthalten,
wobei das Transgen in einem pränatalen,
z. B. embryonalen, Stadium in das Tier oder in einen Vorfahren des
Tiers eingeführt
worden ist. Ein Transgen ist eine DNA, die in das Genom einer Zelle
integriert ist, aus der sich ein transgenes Tier entwickelt. In
einer ihrer Ausführungsformen
kann die für
ein PRO-Polypeptid kodierende cDNA verwendet werden, um für das PRO-Polypeptid
kodierende, genomische DNA nach etablierten Techniken zu klonieren,
wobei die genomischen Sequenzen verwendet werden, um transgene Tiere
zu erzeugen, die Zellen enthalten, die für das PRO-Polypeptide kodierende
DNA exprimieren. Verfahren zur Erzeugung von transgenen Tieren,
insbesondere Tieren wie Mäusen
oder Ratten, sind auf dem Gebiet der Erfindung gebräuchlich
geworden und werden beispielsweise in den
US-Patenten
Nr. 4.736.866 und
4.870.009 beschrieben.
Typischerweise würde
man für
die PRO-Polypeptid-Transgen-Inkorporation mit gewebespezifischen
Enhancern auf bestimmte Zellen abzielen. Transgene Tiere, die eine
im Embryonalstadium in die Keimbahn des Tiers eingeführte Kopie
des für
ein PRO-Polypeptid kodierenden Transgens umfassen, können verwendet
werden, um die Wirkung einer erhöhten
Expression der für
das PRO-Polypeptid kodierenden DNA zu untersuchen. Solche Tiere
können
als Testtiere für
Reagenzien verwendet werden, von denen angenommen wird, dass sie
Schutz, beispielsweise vor pathologischen Zuständen, verleihen, die mit seiner Überexpression
zusammenhängen.
Nach diesem Aspekt der Erfindung wird ein Tier mit dem Reagens behandelt,
und ein vermindertes Auftreten des pathologischen Zustands im Vergleich
zu unbehandelten, das Transgen tragenden Tieren würde die
Möglichkeit
einer therapeutischen Intervention für den pathologischen Zustand
anzeigen.
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Alternativ
dazu können
nicht-menschliche Homologe der PRO-Polypeptide verwendet werden,
um ein PRO-Polypeptid-„knock-out”-Tier zu
konstruieren, das ein defektes oder verändertes, für das PRO-Polypeptid von Interesse
kodierendes Gen aufweist, und zwar als Resultat der homologen Rekombination
zwischen dem endogenen, für
das PRO-Polypeptid kodierenden Gen und der veränderten genomischen, für das PRO-Polypeptid
kodierenden DNA, die in eine embryonale Zelle des Tiers eingeführt worden
ist. Beispielsweise kann für ein
PRO-Polypeptid kodierende cDNA verwendet werden, um für das PRO-Polypeptid
kodierende genomische DNA nach etablierten Techniken zu klonieren.
Ein Abschnitt der für
ein PRO-Polypeptid ko dierenden genomischen DNA kann deletiert oder
durch ein anderes Gen, wie z. B. durch ein für einen selektierbaren Marker
kodierendes Gen, ersetzt werden, das zur Beobachtung der Integration
verwendet werden kann. Typischerweise sind mehrere Kilobasen unveränderte flankierende
DNA (sowohl am 5'-
als auch am 3'-Ende)
im Vektor enthalten (siehe z. B. Thomas und Capecchi, Cell 51, 503
(1987), für
eine Beschreibung von homologen Rekombinationsvektoren). Der Vektor
wird in eine embryonale Stammzelllinie (z. B. durch Elektroporation)
eingeführt, und
es werden Zellen ausgewählt,
in denen die eingeführte
DNA homolog mit endogener DNA rekombiniert hat (siehe Li et al.,
Cell 69, 915 (1992)). Die gewählten
Zellen werden dann in eine Blastozyte eines Tiers (z. B. einer Maus
oder Ratte) injiziert, um Aggregationschimären zu bilden (siehe z. B.
Bradley, Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical
Approach, E. J. Robertson (Hrsg.), IRL, Oxford, S. 113–152 (1987)). Ein
chimärer
Embryo kann dann in ein geeignetes pseudoträchtiges weibliches Ziehtier
implantiert und der Embryo geboren werden, um ein „Knock-out"-Tier zu erzeugen.
Nachkommen, welche die homolog rekombinierte DNA in ihren Keimzellen
tragen, können
mittels Standardtechniken identifiziert und verwendet werden, um
Tiere zu züchten,
in denen alle Zellen der Tiere die homolog rekombinierte DNA enthalten.
Knock-out-Tiere können
beispielsweise auf ihre Fähigkeit
hin charakterisiert werden, sich gegen bestimmte pathologische Zustände zu verteidigen
und pathologische Zustände
aufgrund des Fehlens des PRO-Polypeptids zu entwickeln.
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Wenn
eine In-vivo-Verabreichung eines PRO-Polypeptids eingesetzt wird,
können
normale Dosismengen von ungefähr
10 ng/kg bis zu 100 mg/kg Säugetier-Körpergewicht
oder mehr pro Tag, vorzugsweise von ungefähr 1 μg/kg/Tag bis 10 mg/kg/Tag, in
Abhängigkeit
vom Verabreichungsweg variieren. Richtlinien über bestimmte Dosierungen und
Abgabeverfahren werden in der Literatur bereitgestellt; siehe beispielsweise
US-Patente Nr. 4.657.760 ;
5.206.344 ; oder
5.225.212 . Es wird erwartet,
dass unterschiedliche Formulierungen für unterschiedliche Behandlungsverbindungen
und unterschiedliche Störungen
wirksam sein werden und dass die auf ein Organ oder Gewebe abzielende
Verabreichung beispielsweise die Abgabe auf eine Weise erfordern
wird, die sich von der eines anderen Organs oder Gewebes unterscheidet.
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Wo
eine Retard-Verabreichung eines PRO-Polypeptids in einer Formulierung
mit für
die Behandlung einer beliebigen Krankheit oder Störung geeigneten
Freisetzungseigenschaften erwünscht
ist, wird die Mikroverkapselung des PRO-Polypeptids erwogen. Die
Mikroverkapselung rekombinanter Proteine für nachhaltige Freisetzung ist
mit menschlichem Wachstumshormon (rhGH), Interferon (rhIFN), Interleukin
2 und MN rgp120 erfolgreich durchgeführt worden. Johnson et al.,
Nat. Med. 2, 795–799
(1996); Yasuda, Biomed. Ther. 27, 1221–1223 (1993); Hora et al.,
Bio/Technology 8, 755–758
(1990); Cleland, Design and Production of Single Immunization Vaccines
Using Polylactide Polyglycolide Microsphere Systems, in: Powell
und Newman (Hrsg.), Vaccine Design: The Subunit and Adjuvant Approach,
Plenum Press, New York, S. 439–462
(1995);
WO 97/03692 ,
WO 96/40072 ,
WO 96/07399 ; und
US-Patent
Nr. 5.654.010 .
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Die
Retard-Formulierungen dieser Proteine wurden unter Verwendung von
Poly-Milchsäure-Coglycolsäure-(PLGA-)Polymer
aufgrund seiner Bioverträglichkeit
und breiten Palette von biologisch abbaubaren Eigenschaften entwickelt.
Die Abbauprodukte von PLGA, Milch- und Glycolsäure können schnell aus dem menschlichen
Körper
ausgeschieden werden. Darüber
hinaus kann die Abbaubarkeit dieses Polymers in Abhängigkeit
von seinem Molekulargewicht und seiner Zusammensetzung auf Monate
bis Jahre eingestellt werden. Lewis, Controlled release of bioactive
agents from lactide/glycolide polymer, in: M. Chasin und R. Langer (Hrsg.),
Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems, Marcel Dekker,
New York, S. 1–41
(1990).
-
Beispielsweise
wäre für eine Formulierung,
die eine Dosierung von ungefähr
80 g/kg/Tag in Säugetieren
mit einem Maximalkörpergewicht
von 85 kg bereitstellen kann, die höchste Dosierung ungefähr 6,8 mg
des PRO-Polypeptids pro Tag. Um dieses Dosierungsausmaß zu erzielen,
ist eine nachhaltig freisetzende Formulierung notwendig, die eine
maximal mögliche
Proteinbeladung (15–20
Gew.-% PRO-Polypeptid) mit dem niedrigstmöglichen Anfangs-Burst (<20%) enthält. Eine
kontinuierliche (nullter Ordnung) Freisetzung des PRO-Polypeptids
aus Mikroteilchen für
1–2 Wochen
ist ebenfalls wünschenswert.
Außerdem
sollte das verkapselte, freizu setzende Protein seine Integrität und Stabilität über den
gewünschten
Freisetzungszeitraum beibehalten.
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PRO531-Polypeptide
der vorliegenden Erfindung, die eine biologische Aktivität besitzen,
die mit jener des Prostasin-Proteins verwandt ist, können sowohl
in vivo für
therapeutische Zwecke als auch in vitro angewandt werden. Dem Fachmann
ist wohlbekannt, wie die PRO351-Polypeptide der vorliegenden Erfindung
für solche
Zwecke zu verwenden sind.
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Die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung können nach bekannten Verfahren
formuliert werden, um pharmazeutisch zweckdienliche Zusammensetzungen
herzustellen, wobei das PRO-Polypeptid hiervon in einem Gemisch
mit einem pharmazeutisch annehmbaren Trägervehikel kombiniert wird.
Geeignete Trägervehikel
und ihre Formulierung, einschließlich anderer menschlicher
Proteine, z. B. menschliches Serumalbumin, werden beispielsweise
in Remington's Pharmaceutical
Sciences, Oslo et al. (Hrsg.), 16. Aufl., Mack Publishing Co. (1980),
beschrieben, wobei die darin enthaltenen Offenbarungen hiermit durch
Verweis aufgenommen sind.
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Dosierungen
und gewünschte
Medikamentkonzentrationen von pharmazeutischen Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung können
in Abhängigkeit
von der speziell vorgesehenen Verwendung variieren. Beispielsweise
sind bei der Behandlung der Thrombose tiefer Venen oder peripheren
Gefäßkrankheit „Bolus"-Dosierungen typischerweise
bevorzugt, wobei nachträgliche
Verabreichungen folgen, um einen annähernd konstanten Blutspiegel,
vorzugsweise in der Größenordnung
von ungefähr
3 μg/ml,
zu erhalten.
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Jedoch
wird es zur Verwendung in Verbindung mit medizinischen Notfallseinrichtungen,
wo eine Infusionsmöglichkeit
im Allgemeinen nicht besteht, und aufgrund des allgemein kritischen
Charakters der zugrunde liegenden Krankheit (z. B. Embolie, Infarkt)
im Allgemeinen wünschenswert
sein, etwas höhere
Anfangsdosen, wie z. B. als intravenösen Bolus, bereitzustellen.
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Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiters Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper bereit.
Beispielhafte Antikörper
umfassen polyklonale, monoklonale, humanisierte, bispezifische und
heterokonjugierte Antikörper.
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A. Polyklonale Antikörper
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Die
Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
können
polyklonale Antikörper
umfassen. Verfahren zur Herstellung polyklonaler Antikörper sind
dem Fachmann bekannt. Polyklonale Antikörper können in einem Säugetier, beispielsweise
durch eine oder mehrere Injektionen eines immunisierenden Mittels
und, falls erwünscht,
eines Adjuvans hergestellt werden. Typischerweise wird das immunisierende
Mittel und/oder Adjuvans durch mehrfache subkutane oder intraperitoneale
Injektionen in das Säugetier
injiziert. Das immunisierende Mittel kann das PRO-Polypeptid oder
ein Fusionsprotein davon umfassen. Es kann zweckdienlich sein, das
immunisierende Mittel an ein Protein zu konjugieren, das im immunisierten
Tier bekanntermaßen
immunogen ist. Beispiele solcher immunogener Proteine umfassen,
sind jedoch nicht eingeschränkt
auf, Keyhole-Limpet-Hämocyanin, Serumalbumin,
Rinderthyroglobulin und Sojabohnen-Trypsininhibitor. Beispiel von
Adjuvantien, die eingesetzt werden können, umfassen Freundsches
komplettes Adjuvans und MPL-TDM-Adjuvans (Monophosphoryl-Lipid A,
synthetisches Trehalose-Dicorynomycolat). Das Immunisierungsprotokoll
kann vom Fachkundigen auf dem Gebiet der Erfindung ohne übermäßiges Experimentieren
gewählt
werden.
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B. Monoklononale Antikörper
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Die
Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
können
alternativ dazu monoklonale Antikörper sein. Monoklonale Antikörper können unter
Verwendung von Hybridomverfahren, wie z. B. jenen, die von Kohler
und Milstein, Nature 256, 495 (1975), beschrieben werden, hergestellt
werden. In einem Hybridomverfahren wird eine Maus, ein Hamster oder
ein anderes geeignetes Wirtstier typischerweise mit einem immunisierenden
Mittel immunisiert, um Lymphozyten hervorzubringen, die Antikörper produzieren
oder zur Produktion von Antikörpern
fähig sind,
die spezifisch an das immunisierende Mittel binden. Alternativ dazu
können
die Lymphozyten in vitro immunisiert werden.
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Das
immunisierende Mittel wird typischerweise das PRO-Polypeptid von
Interesse oder ein Fusionsprotein davon umfassen. Im Allgemeinen
werden entweder Peripherblut-Lymphozyten („PBLs") verwendet, falls Zellen menschlichen
Ursprungs erwünscht
sind, oder Milzzellen oder Lymphknotenzellen, falls nicht-menschliche
Säugetierquellen
erwünscht
sind. Die Lymphozyten werden dann mit einer immortalisierten Zelllinie
unter Verwendung eines geeigneten Fusionsmittels, wie z. B. Polyethylenglykol,
fusioniert, um eine Hybridomzelle auszubilden (Goding, Monoclonal
Antibodies: Principles and Practice, Academic Press, S. 59–103 (1986)).
Immortalisierte Zelllinien sind üblicherweise
transformierte Säugetierzellen,
insbesondere vom Nager, Rinder oder Menschen stammende Myelomzellen. Üblicherweise
werden Ratten- oder Maus-Myelomzelllinien eingesetzt. Die Hybridomzellen
können
in einem geeigneten Kulturmedium kultiviert werden, das vorzugsweise
eine oder mehrere Substanzen enthält, die das Wachstum oder Überleben
der unfusionierten, immortalisierten Zellen hemmen. Wenn beispielsweise
den Elternzellen das Enzym Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase
(HGPRT oder HPRT) fehlt, umfasst das Kulturmedium für die Hybridome
typischerweise Hypoxanthin, Aminopterin und Thymidin (HAT-Medium),
wobei diese Substanzen das Wachstum von HGPRT-defekten Zellen verhindern.
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Bevorzugte
immortalisierte Zelllinien sind jene, die effizient fusionieren,
eine stabile, hohe Antikörperexpression
durch die gewählten,
Antikörper
produzierenden Zellen fördern
und gegen ein Medium, wie z. B. das HAT-Medium, empfindlich sind.
Bevorzugtere immortalisierte Zelllinien sind Maus-Myelomlinien,
die beispielsweise vom Salk Institute Cell Distribution Center,
San Diego, Kalifornien, und der American Type Culture Collection,
Rockville, Maryland, erhalten werden können. Menschliche Myelom- und
Maus-Mensch-Heteromyelomzelllinien sind außerdem für die Produktion von menschlichen
monoklonalen Antikörpern
beschrieben worden (Kozbor, J. Immu nol. 133, 3001 (1984); Brodeur
et al., Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,
Marcel Dekker Inc., New York, S. 51–63 (1987)).
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Das
Kulturmedium, in dem die Hybridomzellen kultiviert werden, kann
dann auf die Gegenwart von gegen das PRO-Polypeptid von Interesse
gerichteten monoklonalen Antikörpern
getestet werden. Vorzugsweise wird die Bindungsspezifität der von
den Hybridomzellen gebildeten monoklonalen Antikörper mittels Immunpräzipitation
oder durch einen In-vitro-Bindungstest, wie z. B. den Radioimmuntest
(RIA) oder Enzyme-linked-immunoabsorbent-assay
(ELISA), bestimmt. Derartige Techniken und Tests sind auf dem Gebiet
der Erfindung bekannt. Die Bindungsaffinität des monoklonalen Antikörpers kann
beispielsweise mit der Scatchard-Analyse von Munson und Pollard,
Anal. Biochem. 107, 220 (1980), bestimmt werden.
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Nachdem
die gewünschten
Hybridomzellen identifiziert worden sind, können die Klone durch Grenzverdünnungsverfahren
subkloniert und mittels Standardverfahren gezüchtet werden (Goding, s. o.).
Geeignete Kulturmedien zu diesem Zweck umfassen beispielsweise Dulbecco's Modified Eagle's Medium und RPMI-1640-Medium.
Alternativ dazu können
die Hybridomzellen in vivo als Aszites in einem Säugetier
gezüchtet werden.
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Die
von den Subklonen sekretierten monoklonalen Antikörper können aus
dem Kulturmedium oder aus der Aszitesflüssigkeit durch herkömmliche
Immunglobulinreinigungsverfahren, wie z. B. Protein-A-Sepharose,
Hydroxylapatitchromatographie, Gelelektrophorese, Dialyse oder Affinitätschromatographie
isoliert oder gereinigt werden.
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Die
monoklonalen Antikörper
können
auch durch DNA-Rekombinationsverfahren hergestellt werden, wie z.
B. durch jene, die im
US-Patent
Nr. 4.816.567 beschrieben sind. Für die monoklonalen Antikörper der Erfindung
kodierende DNA kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren (z. B. durch
Verwendung von Oligonucleotidsonden, die zur spezifischen Bindung
an Gene fähig
sind, die für
die Schwer- und Leichtketten von Maus-Antikörpern kodieren) leicht isoliert
und sequenziert werden.
-
Die
Hybridomzellen der Erfindung dienen als bevorzugte Quelle derartiger
DNA. Wenn sie einmal isoliert ist, kann die DNA in Expressionsvektoren
eingebaut werden, die dann in Wirtszellen wie z. B. Simian-COS-Zellen,
Chinahamster-Eierstock-(CHO-)Zellen oder Myelomzellen transfiziert
werden, die ansonsten kein Immunglobulinprotein produzieren, um
die Synthese monoklonaler Antikörper
in den rekombinanten Wirtszellen zu erlangen. Die DNA kann auch
modifiziert werden, beispielsweise durch Substituieren von Maus-Sequenzen
durch die homologe kodierende Sequenz für konstante menschliche Schwer-
und Leichtketten-Domänen
(
US-Patent Nr. 4.816.567 ;
Morrison et al., s. o.) oder durch kovalentes Binden der gesamten oder
eines Teils der kodierenden Sequenz für ein Nicht-Immunglobulin-Polypeptid
an die für
Immunglobulin kodierende Sequenz. Die konstanten Domänen eines
Antikörpers
der Erfindung können
durch ein derartiges Nicht-Immunglobulin-Polypeptid substituiert
werden, oder es können
die variablen Domänen
einer der Antigen-kombinierenden Stellen eines Antikörpers der
Erfindung substituiert werden, um einen chimären, zweiwertigen Antikörper zu
erzeugen.
-
Die
Antikörper
können
einwertige Antikörper
sein. Verfahren zur Herstellung einwertiger Antikörper sind
auf dem Gebiet der Erfindung wohlbekannt. Beispielsweise umfasst
eines der Verfahren die rekombinante Expression der Immunglobulin-Leichtkette
und der modifizierten Schwerkette. Die Schwerkette ist im Allgemeinen
an einer beliebigen Position in der Fc-Region trunkiert, so dass
eine Schwerkettenvernetzung verhindert wird. Alternativ dazu werden
die maßgeblichen
Cysteinreste durch einen anderen Aminosäurerest substituiert, oder
sie werden deletiert, so dass eine Vernetzung verhindert wird.
-
In-vitro-Verfahren
sind ebenfalls zur Herstellung einwertiger Antikörper geeignet. Der Verdau von
Antikörpern,
um Fragmente davon, insbesondere Fab-Fragmente, zu produzieren,
kann durch Verwenden von Routinetechniken erzielt werden, die auf
dem Gebiet der Erfindung bekannt sind.
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C. Humanisierte Antikörper
-
Die
Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
der Erfindung können
außerdem
humanisierte Antikörper
oder menschliche Antikörper
umfassen. Humanisierte Formen nicht-menschlicher (z. B. Maus-)Antikörper sind
chimäre
Immunglobuline, Immunglobulinketten oder Fragmente davon (wie z.
B. Fv, Fab, Fab',
F(ab')2 oder
andere antigenbindende Untersequenzen von Antikörpern), die eine von nicht-menschlichem
Immunglobulin stammende Minimalsequenz enthalten. Humanisierte Antikörper umfassen
menschliche Immunglobuline (Empfängerantikörper), in
denen Reste aus einer Complementary-determining-region (CDR) des
Empfängers durch
Reste aus einer CDR einer nicht-menschlichen Spezies (Spenderantikörper), wie
z. B. Maus, Ratte oder Kaninchen, mit der gewünschten Spezifität, Affinität und Kapazität ersetzt
sind. In manchen Fällen
werden Fv-Gerüstreste
des menschlichen Immunglobulins durch entsprechende nicht-menschliche
Reste ersetzt. Humanisierte Antikörper können außerdem Reste umfassen, die
sich weder im Empfängerantikörper, noch
in den importierten CDR- oder Gerüstresten finden. Im Allgemeinen
umfasst der humanisierte Antikörper
im Wesentlichen alle von zumindest einer und typischerweise zwei
variablen Domänen,
in denen alle oder im Wesentlichen alle CDR-Regionen denen eines
nicht-menschlichen Immunglobulins entsprechen und alle oder im Wesentlichen
alle der FR-Regionen jene einer menschlichen Immunglobulin-Konsensussequenz
sind. Der humanisierte Antikörper
umfasst gegebenenfalls zumindest einen Abschnitt einer konstanten
Immunglobulinregion (Fc), typischerweise jenen eines menschlichen
Immunglobulins (Jones et al., Nature 321, 522–525 (1986); Riechmann et al.,
Nature 332, 323–329
(1988); und Presta, Curr. Op. Struct. Biol. 2, 593–596 (1992)).
-
Verfahren
zur Humanisierung nicht-menschlicher Antikörper sind auf dem Gebiet der
Erfindung wohlbekannt. Im Allgemeinen weist ein humanisierter Antikörper einen
oder mehrere Aminosäurereste
auf, die in diesen aus einer nicht-menschlichen Quelle eingeführt worden
sind. Diese nicht-menschlichen Aminosäurereste werden häufig als „Import"-Reste bezeichnet,
die typischerweise einer variablen „Import"-Domäne
entnommen sind. Die Humanisierung kann im Wesentlichen nach dem
Verfahren von Winter und Mitarbeitern (Jones et al., Nature 321,
522–525
(1986); Riechmann et al., Nature 332, 323–327 (1988); Verhoeyen et al., Science
239, 1534–1536
(1988)) durch Substituieren der Sequenzen eines menschlichen Antikörpers durch entsprechende
Nager-CDRs oder -CDR-Sequenzen durchgeführt werden. Demgemäß sind derartige „humanisierte" Antikörper chimäre Antikörper (
US-Patent Nr. 4.816.567 ),
worin im Wesentlichen weniger als eine intakte menschliche variable
Domäne
durch die entsprechende Sequenz aus einer nicht-menschlichen Spezies substituiert
worden ist. In der Praxis sind humanisierte Antikörper typischerweise
menschliche Antikörper,
in denen einige CDR-Reste und möglicherweise
einige FR-Reste durch Reste aus analogen Stellen in Nager-Antikörpern substituiert
sind.
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Menschliche
Antikörper
können
außerdem
unter Verwendung von verschiedenen, auf dem Gebiet der Erfindung
bekannten Techniken hergestellt werden, einschließlich Phagen-Display-Bibliotheken
(Hoogenboom und Winter, J. Mol. Biol. 227, 381 (1991); Marks et
al., J. Mol. Biol. 222, 581 (1991)). Die Techniken von Cole et al.
und Boerner et al. sind zur Herstellung von menschlichen monoklonalen
Antikörpern
ebenfalls verfügbar
(Cole et al., Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R.
Liss, S. 77 (1985), und Boerner et al., J. Immunol. 147(1), 86–95 (1991)).
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D. Bispezifische Antikörper
-
Bispezifische
Antikörper
sind monoklonale, vorzugsweise menschliche oder humanisierte Antikörper, die
Bindungsspezifitäten
für zumindest
zwei verschiedene Antigene aufweisen. Im vorliegenden Fall ist eine der
Bindungsspezifitäten
für das
PRO-Polypeptid, die andere ist für
ein beliebiges anderes Antigen und vorzugsweise für ein Zelloberflächenprotein
oder einen Rezeptor oder eine Rezeptoruntereinheit.
-
Verfahren
zur Herstellung bispezifischer Antikörper sind auf dem Gebiet der
Erfindung bekannt. Herkömmlicherweise
basiert die rekombinante Produktion bispezifischer Antikörper auf
der Coexpression von zwei Immunglobulin-Schwerketten/Leichtketten-Paaren,
wobei die beiden Schwerketten unterschiedliche Spezifitäten aufweisen
(Milstein und Cuello, Nature 305, 537–539 (1983)). Wegen der statistischen
Verteilung von Immunglobulin-Schwer- und -Leichtketten produzieren
diese Hybridome (Quadrome) ein mögliches
Gemisch von zehn verschiedenen Antikörpermolekülen, von denen nur eines die
korrekte bispezifische Struktur aufweist. Die Reinigung des korrekten
Moleküls
wird üblicherweise
durch affinitätschromatographische
Schritte erzielt. Ähnliche
Verfahren sind in
WO 93/08829 ,
veröffentlicht
am 13. Mai 1993, und in Traunecker et al., EMBO J. 10, 3655–3659 (1991),
offenbart.
-
Variable
Antikörperdomänen mit
den gewünschten
Bindungsspezifitäten
(Antikörper-Antigen-kombinierenden
Stellen) können
an Sequenzen konstanter Immunglobulindomänen fusioniert werden. Die
Fusion erfolgt vorzugsweise mit einer konstanten Immunglobulin-Schwerkettendomäne, die
zumindest einen Abschnitt der Gelenk-, CH2- und CH3-Regionen umfasst.
Es wird bevorzugt, dass die erste konstante Schwerkettenregion (CH1),
welche die für
die Leichtkettenbindung notwendige Stelle enthält, in zumindest einer der Fusionen
vorhanden ist. DNAs, die für
die Immunglobulin-Schwerketten-Fusionen und, falls erwünscht, Immunglobulin-Leichtkette
kodieren, werden in gesonderte Expressionsvektoren insertiert und
in einen geeigneten Wirtsorganismus cotransfiziert. Für weitere
Einzelheiten der Erzeugung bispezifischer Antikörper siehe beispielsweise Suresh
et al., Methods in Enzymology 121, 210 (1986).
-
E. Heterokonjugat-Antikörper
-
Heterokonjugat-Antikörper sind
im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ebenfalls enthalten.
Heterokonjugat-Antikörper
sind aus zwei kovalent verbundenen Antikörpern zusammengesetzt. Derartige
Antikörper
sind beispielsweise zum Abzielen von Immunsystemzellen auf unerwünschte Zellen
(
US-Patent Nr. 4.676.980 )
und zur Behandlung der HIV-Infektion (
WO 91/00360 ;
WO 92/200373 ;
EP 03089 ) vorgeschlagen worden. Es ist
vorgesehen, dass die Antikörper
in vitro unter Verwendung bekannter Verfahren der synthetischen
Proteinchemie, einschließlich
jener, die Vernetzungsmittel umfassen, hergestellt werden können. Beispielsweise
können
Immunotoxine unter Verwendung einer Disulfid-Austauschreaktion oder
durch Bildung einer Thioetherbindung konstruiert werden. Beispiele
geeigneter Reagenzien zu die sem Zweck umfassen Iminothiolat und
Methyl-4-mercaptobutyrimidat und jene, die beispielsweise im
US-Patent Nr. 4.676.980 offenbart sind.
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Verwendungen für Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
-
Die
Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
der Erfindung weisen verschiedene Verwendungen auf. Beispielsweise
können
Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
in diagnostischen Tests für
ein PRO-Polypeptid, z. B. zum Nachweis seiner Expression in speziellen
Zellen, Geweben oder Serum, verwendet werden. Es können verschiedene
diagnostische Testtechniken, die auf dem Gebiet der Erfindung bekannt
sind, verwendet werden, wie z. B. kompetitive Bindungstests, direkte
oder indirekte Sandwichtests und Immunpräzipitationstests, die entweder
in heterogenen oder in homogenen Phasen durchgeführt werden (Zola, Monoclonal
Antibodies: A Manual of Techniques, CRC Press Inc., S. 147–158 (1987)).
Die in den diagnostischen Tests verwendeten Antikörper können mit
einer nachweisbaren Gruppierung markiert sein. Die nachweisbare
Gruppierung sollte fähig
sein, entweder direkt oder indirekt ein nachweisbares Signal zu
produzieren. Beispielsweise kann die nachweisbare Gruppierung ein
Radioisotop, wie z. B. 3H, 14C, 32P, 35S oder 125I, eine fluoreszierende oder chemilumineszierende
Verbindung, wie z. B. Fluorescein-Isothiocyanat, Rhodamin oder Luciferin,
oder ein Enzym, wie z. B. Alkalische Phosphatase, Beta-Galactosidase
oder Meerrettich-Peroxidase, sein. Jegliches auf dem Gebiet der
Erfindung bekannte Verfahren zum Konjugieren des Antikörpers an
die nachweisbare Gruppierung kann eingesetzt werden, einschließlich jener
Verfahren, die von Hunter et al., Nature 144, 945 (1962); David et
al., Biochemistry 13, 1014 (1974); Pain et al., J. Immunol. Meth.
40, 219 (1981); und Nygren, J. Histochem. and Cytochem. 30, 407
(1982), beschrieben sind.
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Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper sind
außerdem
für die
Affinitätsreinigung
des PRO-Polypeptids
aus rekombinanter Zellkultur oder natürlichen Quellen zweckdienlich.
Bei diesem Verfahren werden die gegen das PRO-Polypeptid hergestellten
Antikörper
auf einem geeigneten Träger
wie z. B. Sephadex-Harz oder Filterpapier unter Verwendung von Verfahren
immobilisiert, die auf dem Gebiet der Erfindung wohlbekannt sind.
Der immobilisierte Antikörper
wird dann mit einer das zu reinigende PRO-Polypeptid enthaltenden Probe kontaktiert,
worauf der Träger
mit einem geeigneten Lösungsmittel
gewaschen wird, der im Wesentlichen das gesamte Material in der
Probe mit Ausnahme des PRO-Polypeptids, das an den immobilisierten
Antikörper
gebunden ist, entfernt. Schließlich
wird der Träger
mit einem weiteren geeigneten Lösungsmittel
gewaschen, welches das PRO-Polypeptid vom Antikörper freisetzt.
-
Die
folgenden Beispiele werden ausschließlich zu illustrativen Zwecken
bereitgestellt und beabsichtigen nicht, den Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken.
-
BEISPIELE
-
Im
Handel erhältliche
Reagenzien, auf die in den Beispielen Bezug genommen wird, wurden,
falls nicht anders angegeben, nach den Anleitungen der Hersteller
verwendet. Die Quelle jener Zellen, die in den folgenden Beispielen
und in der gesamten Patentschrift mit ATCC-Zugangsnummern bezeichnet
sind, ist die American Type Culture Collection, Rockville, Maryland.
-
BEISPIEL 1: Homologie-Screening extrazellulärer Domänen zur
Identifizierung neuer Polypeptide und der dafür kodierenden cDNA
-
Die
Sequenzen (einschließlich
der Sekretionssignalsequenz, falls vorhanden) extrazellulärer Domänen (ECD)
von ungefähr
950 bekannten sekretierten Proteinen aus der öffentlichen Swiss-Prot-Datenbank wurden
verwendet, um EST-Datenbanken zu durchsuchen. Die EST-Datenbanken
umfassten öffentliche
Datenbanken (z. B. Dayhoff, GenBank) und geschützte Datenbanken (z. B. LIFESEQTM, Incyte Pharmaceuticals, Palo Alto, CA).
Die Suche wurde unter Verwendung des Computerprogramms BLAST oder
BLAST2 (Altschul und Gish, Methods in Enzymology 266, 460–480 (1996))
als Vergleich der ECD-Proteinsequenzen mit einer 6-Rahmen-Translation der EST-Sequenzen
durchgeführt.
Jene Vergleiche mit einer Blast-Bewertung
von 70 (oder in manchen Fällen
90) oder höher,
die nicht für
bekannte Protein kodierten, wurden angesammelt und mit dem Programm „phrap" (Phil Green, University
of Washington, Seattle, WA; (http://bozeman.mbt.washington.edu/phrap.docs/phrap.html))
in Konsensus-DNA-Sequenzen
assembliert.
-
Unter
Verwendung dieses Homologie-Screenings extrazellulärer Domänen wurden
Konsensus-DNA-Sequenzen bezüglich
der anderen identifizierten EST-Sequenzen unter Verwendung von phrap
assembliert. Zusätzlich
wurden die erhaltenen Konsensus-DNA-Sequenzen häufig (jedoch nicht immer) unter Verwendung
wiederholter BLAST-Zyklen und phrap verlängert, um die Konsensussequenz
so weit wie möglich zu
verlängern,
wobei die oben erörterten
Quellen von EST-Sequenzen verwendet wurden.
-
Auf
Basis der wie oben beschrieben erhaltenen Konsensussequenzen wurden
dann Oligonucleotide synthetisiert und verwendet, um mittels PCR
eine die Sequenz von Interesse enthaltende cDNA-Bibliothek zu identifizieren,
und zur Verwendung als Sonden, um einen Klon der kodierenden Sequenz
für ein
PRO-Polypeptid voller Länge
zu isolieren, verwendet. Vorwärts-
(.f-) und reverse (.r-) PCR-Primer liegen im Allgemeinen im Bereich
von 20 bis 30 Nucleotiden und sind häufig so konstruiert, dass sie
ein PCR-Produkt von ungefähr 100–1000 bp
Länge liefern.
Die Sonden- (.p-) Sequenzen weisen typischerweise ein Länge von
40–55
bp auf. In manchen Fällen
werden zusätzliche
Oligonucleotide synthetisiert, wenn die Konsensussequenz größer als ungefähr 1–1,5 kbp
ist. Um mehrere Bibliotheken auf einen Klon voller Länge zu screenen,
wurde DNA aus den Bibliotheken mittels PCR-Amplifikation gemäß Ausubel
et al., Current Protocols in Molecular Biology, mit dem PCR-Primerpaar
gescreent. Eine positive Bibliothek wurde dann verwendet, um für das Gen
von Interesse kodierende Klone unter Verwendung des Sonden-Oligonucleotids
und eines der Primerpaare zu isolieren.
-
Die
zur Isolierung der cDNA-Klone verwendeten cDNA-Bibliotheken wurden
mittels Standardtechniken unter Verwendung von im Handel erhältlichen
Reagenzien, wie z. B. jenen von Invitrogen, San Diego, CA, konstruiert.
Die cDNA wurde mit Oligo-dT geprimt, das eine NotI-Stelle enthielt,
mit Hemikinase behandelten Stumpf → SalI-Adaptoren ligiert, mit NotI gespalten,
mittels Gelelektrophorese in geeigneter Weise nach Größe aufgetrennt
und in einer definierten Ausrichtung in einen geeigneten Klonierungsvektor
(wie z. B. pRKB oder pRKD; pRK5B ist ein Vorläufer von pRK5D, der die SfiI-Stelle
nicht enthält;
siehe Holmes et al., Science 253, 1278–1280 (1991)) in die einzigartigen
XhoI- und NotI-Stellen kloniert.
-
BEISPIEL 2: Isolierung von cDNA-Klonen
mittels Amylase-Screening
-
1. Herstellung der Oligo-dT-geprimten
cDNA-Bibliothek
-
mRNA
wurde aus menschlichem Gewebe von Interesse unter Verwendung von
Reagenzien und Protokollen von Invitrogen, San Diego, CA, (Fast
Track 2) isoliert. Diese RNA wurde verwendet, um eine Oligo-dT-geprimte
cDNA-Bibliothek im Vektor pRK5D unter Verwendung von Reagenzien
und Protokollen von Life Technologies, Gaithersburg, MD, (Super
Script Plasmid System) zu erzeugen. Bei diesem Verfahren wurde doppelsträngige cDNA
auf eine Größe von mehr
als 1.000 bp klassiert und die SalI/NotI-verbundene cDNA in den
XhoI/NotI-gespaltenen Vektor kloniert. pRK5D ist ein Klonierungsvektor,
der eine sp6-Transkriptionsinitiationsstelle, gefolgt von einer
SfiI-Restriktionsenzymstelle aufweist, die den XhoI/NotI-cDNA-Klonierungsstellen
vorausgeht.
-
2. Herstellung der zufallsgeprimten
cDNA-Bibliothek
-
Es
wurde eine sekundäre
cDNA-Bibliothek erzeugt, um bevorzugt die 5'-Enden der primären cDNA-Klone darzustellen.
Sp6-DNA wurde aus der Primärbibliothek
(oben beschrieben) erzeugt und diese RNA verwendet, um eine zufallsgeprimte
cDNA-Bibliothek
in den Vektor ASST-AMY.0 unter Verwendung von Reagenzien und Protokollen
von Life Technologies (Super Script Plasmid System, oben zitiert)
zu erzeugen. Bei diesem Verfahren wurde doppelsträngige cDNA
auf eine Größe von 500–1.000 bp
klassiert, mit Stumpf → NotI-Adaptoren
verbunden, mit SfiI gespalten und in den mit SfiI/NotI-gespaltenen
Vektor kloniert. ASST-AMY.0 ist ein Klonierungsvektor, der einen
den cDNA-Klonierungsstellen vorausgehenden Alkoholdehydrogenase-Promotor und die
Maus-Amylasesequenz aufweist (die reife Sequenz ohne Sekretionssignal),
gefolgt vom Hefe-Alkoholdehydrogenase-Terminator im Anschluss an
die Klonierungsstellen. Folglich werden die in diesen Vektor klonierten
cDNAs, die mit der Amylasesequenz In-frame fusioniert sind, die
Sekretion von Amylase aus geeignet transfizierten Hefekolonien bewirken.
-
3. Transformation und Nachweis
-
DNA
aus der im obigen Abschnitt 2 beschriebenen Bibliothek wurde auf
Eis gekühlt,
worauf elektrokompetente DH10B-Bakterien (Life Technologies, 20
ml) zugegeben wurden. Bakterien und Vektorgemisch wurden dann wie
vom Hersteller empfohlen der Elektroporation unterzogen. Anschließend wurde
SOC-Medium (Life Technologies, 1 ml) zugegeben und das Gemisch bei
37°C 30
Minuten lang inkubiert. Die Transformanten wurden dann auf 20 standardmäßige, Ampicillin
enthaltende 150-mm-LB-Platten
ausplattiert und 16 Stunden lang (37°C) inkubiert. Positive Kolonien
wurden von den Platten abgeschabt und die DNA aus dem Bakterienpellet
unter Verwendung von Standardprotokollen, z. B. mittels CsCl-Gradienten,
isoliert. Die gereinigte DNA wurde dann nach den unten stehenden
Hefeprotokollen weiterverarbeitet.
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Die
Hefeverfahren wurden in drei Kategorien unterteilt: (1) Transformation
von Hefe mit dem kombinierten Plasmid/DNA-Vektor; (2) Nachweis und
Isolierung von Amylase sekretierenden Hefeklonen; und (3) PCR-Amplifikation
des Inserts direkt aus der Hefekolonie und Reinigung der DNA zur
Sequenzierung und weiteren Analyse.
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Der
verwendete Hefestamm war HD56-5A (ATCC 90785). Dieser Stamm weist
den folgenden Genotyp auf: MAT alpha, ura3-52, leu2-3, leu2-112,
his3-11, his3-15, MAL+, SUC+,
GAL+. Vorzugsweise können Hefemutanten eingesetzt
werden, die defekte post-translationelle Wege aufweisen. Derartige
Mutanten können translokationsdefekte
Allele in sec71, sec72, sec62 aufweisen, wobei trunkiertes sec71
insbesondere bevorzugt ist. Alternativ dazu können Antagonisten (einschließlich Anti sense-Nucleotide
und/oder Liganden), welche die normale Funktion dieser stören, andere
mit diesem Post-Translationsweg in Zusammenhang gebrachte Proteine
(z. B. SEC61p, SEC72p, SEC62p, SEC63p, TDJ1p oder SSA1p-4p) oder
die Komplexbildung dieser Proteine ebenfalls vorzugsweise in Kombination
mit der Amylase exprimierenden Hefe eingesetzt werden.
-
Die
Transformation wurde auf Basis des von Gietz et al., Nucl. Acid.
Res. 20, 1425 (1992), dargelegten Protokolls durchgeführt. Die
transformierten Zellen wurden dann aus Agar in komplexe YEPD-Medium-Kulturlösung (100
ml) inokuliert und über
Nacht bei 30°C
gezüchtet.
Die YEPD-Kulturlösung
wurde wie von Kaiser et al., Methods in Yeast Genetics, Cold Spring
Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY, S. 207 (1994), beschrieben
hergestellt. Die Übernachtkultur
wurde dann auf ungefähr
2 × 106 Zellen/ml (ungefähre OD600 =
0,1) in frische YEPD-Kulturlösung
(500 ml) verdünnt
und nochmals auf 1 × 107 Zellen/ml (ungefähre OD600 =
0,4–0,5) gezüchtet.
-
Die
Zellen wurden dann geerntet und zur Transformation vorbereitet,
und zwar durch Transfer in GS3-Rotorflaschen in einem Sorval-GS3-Rotor
bei 5.000 U/min für
5 Minuten, Verwerfen des Überstands
und anschließende
Resuspension in sterilem Wasser und nochmalige Zentrifugation in
50-ml-Falcon-Röhrchen
bei 3.500 U/min in einer Beckman-GS-6KR-Zentrifuge. Der Überstand
wurde verworfen und die Zellen anschließend mit LiAc/TE (10 ml, 10
mM Tris-HCl, 1 mM EDTA pH 7,5, 100 mM Li2OOCCH3) gewaschen und in LiAc/TE (2,5 ml) resuspendiert.
-
Die
Transformation erfolgte durch Mischen der präparierten Zellen (100 μl) mit frisch
denaturierter einzelsträngiger
Lachshoden-DNA (Lofstrand Labs, Gaithersburg, MD) und transformierender
DNA (1 μg,
Vol. < 10 μl) in Mirozentrifugenröhrchen.
Das Gemisch wurde durch Vortexen kurz vermischt, worauf 40% PEG/TE (600 μl, 40% Polyethylenglykol-4000,
10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, 100 mM Li2OOCCH3 pH 7,5) zugegeben wurden. Das Gemisch wurde
sanft vermischt und bei 30°C
unter Schwenken 30 Minuten lang inkubiert. Die Zellen wurden dann
einem Hitzeschock bei 42°C
für 15
Minuten unterzogen und das Reaktionsgefäß in einer Mikrozentrifuge
bei 12.000 U/min 5–10
Sekunden lang zentrifugiert, dekantiert und in TE (500 μl, 10 mM Tris-HCl,
1 mM EDTA pH 7,5) resuspendiert, gefolgt von nochmaliger Zentrifugation.
Die Zellen wurden dann in TE (1 ml) verdünnt und Aliquoten (200 μl) auf Selektivmedium
ausgestrichen, das vorher in 150-mm-Wachstumsplatten (VWR) hergestellt
worden war.
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Alternativ
dazu wurde die Transformation anstelle von mehreren kleinen Reaktionen
unter Verwendung einer einzigen Reaktion im großen Maßstab durchgeführt, worin
die Reagensmengen entsprechend erhöht wurden.
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Das
verwendete Selektivmedium war ein synthetischer vollständiger Dextrose-Agar,
dem Uracil fehlte (SCD-Ura) und der wie in Kaiser et al., Methods
in Yeast Genetics, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor,
N. Y. S. 208–210
(1994), beschrieben hergestellt wurde. Die Transformanten wurden
bei 30°C
2–3 Tage lang
gezüchtet.
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Der
Nachweis von Amylase sekretierenden Kolonien wurde durchgeführt, indem
rote Stärke
in das Selektivwachstumsmedium aufgenommen wurde. Die Stärke wurde
an den roten Farbstoff (Reactive Red-120, Sigma) nach dem von Biely
et al., Anal. Biochem. 172, 176–179
(1988), beschriebenen Verfahren gekoppelt. Die gekoppelte Stärke wurde
in SCD-Ura-Agarplatten in einer Endkonzentration von 0,15% (Gew./Vol.)
inkorporiert und war mit Kaliumphosphat auf einen pH von 7,0 (50–100 mM
Endkonzentration) gepuffert.
-
Die
positiven Kolonien wurden entnommen und auf frisches Selektivmedium
(auf 150-mm-Platten) ausgestrichen, um gut isolierte und identifizierbare
Einzelkolonien zu erhalten. Gut isolierte, für Amylasesekretion positive
Einzelkolonien wurden durch direkte Inkorporation von roter Stärke in gepufferten
SCD-Ura-Agar nachgewiesen. Positive Kolonien wurden aufgrund ihrer
Fähigkeit
festgestellt, Stärke
abzubauen, was in einem direkt sichtbaren, durchsichtigen Halo um
die positive Kolonie herum resultierte.
-
4. Isolierung von DNA mittels
PCR-Amplifikation
-
Wenn
eine positive Kolonie isoliert war, wurde ein Teil von ihr mittels
Zahnstocher entnommen und in sterilem Wasser (30 μl) in eine
96-Napf-Platte verdünnt.
Zu diesem Zeitpunkt wurden die positiven Kolonien entweder eingefroren
und für
die anschließende
Analyse gelagert oder sofort amplifiziert. Eine Aliquote von Zellen
(5 μl) wurde
als Templat für
die PCR-Reaktion verwendet, und zwar in einem Volumen von 25 μl, das Folgendes
enthielt: 0,5 μl
Klentaq (Clontech, Palo Alto, CA); 4,0 μl 10 mM dNTPs (Perkin Elmer-Cetus);
2,5 μl Klentaq-Puffer
(Clontech); 0,25 μl
Vorwärts-Oligo
1; 0,25 μl
reverses Oligo 2; 12,5 μl
destilliertes Wasser. Die Sequenz des Vorwärts-Oligonucleotids 1 war:
-
Die
Sequenz des reversen Oligonucleotids 2 war:
-
Die
PCR wurde dann wie folgt durchgeführt:
a. | | Denaturieren | 92°C, 5 Minuten |
| | | |
b. | 3
Zyklen von: | Denaturieren | 92°C, 30 Sekunden |
| | Anellieren | 59°C, 30 Sekunden |
| | Extendieren | 72°C, 60 Sekunden |
| | | |
c. | 3
Zyklen von: | Denaturieren | 92°C, 30 Sekunden |
| | Anellieren | 57°C, 30 Sekunden |
| | Extendieren | 72°C, 60 Sekunden |
| | | |
d. | 25
Zyklen von: | Denaturieren | 92°C, 30 Sekunden |
| | Anellieren | 55°C, 30 Sekunden |
| | Extendieren | 72°C, 60 Sekunden |
| | | |
e. | | Halten | 4°C |
-
Die
unterstrichenen Regionen anellierten an die ADH-Promotorregion bzw.
Amylaseregion und amplifizierten eine 307-bp-Region des Vektors
pSST-AMY.0, wenn kein Insert vorhanden war. Typischerweise enthielten
die ersten 18 Nucleotide des 5'-Endes dieser Oligonucleotide
Anellierungsstellen für
die Sequenzierungsprimer. Folglich war das Gesamtprodukt der PCR-Reaktion
aus einem leeren Vektor 343 bp lang. Jedoch lieferte die Signalsequenz-fusionierte
cDNA beträchtlich
längere
Nucleotidsequenzen.
-
Im
Anschuss an die PCR wurde eine Aliquote der Reaktion (5 μl) mittels
Agarosegelelektrophorese in einem 1%igen Agarosegel unter Verwendung
eines Tris-Borat-EDTA-(TBE-)Puffersystems
wie von Sambrook et al., s. o., beschrieben untersucht. Klone, die
ein einziges starkes PCR-Produkt einer Größe von mehr als 400 bp lieferten,
wurden mittels DNA-Sequenzierung nach Reinigung mit einer 96-Qiaquick-PCR-Aufreinigungssäule (Qiagen
Inc., Chatsworth, CA) weiter analysiert.
-
BEISPIEL 3: Isolierung von cDNA-Klonen,
die für
menschliches PRO351 kodieren
-
Eine
Konsensussequenz wurde bezüglich
einer Reihe von EST-Sequenzen erhalten, wie in Beispiel 1 oben stehend
beschrieben, worin die erhaltene Konsensussequenz hierin DNA35950
genannt wird. Basierend auf der DNA35950-Konsensussequenz. wurden
Oligonucleotide synthetisiert: 1) um mittels PCR eine cDNA-Bibliothek
zu identifizieren, welche die Sequenz von Interesse enthielt, sowie
2) zur Verwendung als Sonden, um einen Klon der für PRO351
kodierenden Sequenz voller Länge
zu isolieren.
-
Vorwärts- und
Rückwärts-PCR-Primer
wurden synthetisiert:
-
Zusätzlich dazu
wurde eine synthetische Oligonucleotid-Hybridisierungssonde aus
der DNA35950-Konsensussequenz konstruiert, welche die folgende Nucleotidsequenz
aufwies:
-
-
Um
mehrere Bibliotheken auf eine Quelle eines Klons voller Länge zu screenen,
wurde DNA aus den Bibliotheken mittels PCR-Amplifikation mit einem
der oben identifizierten PCR-Primer-Paare gescreent. Eine positive
Bibliothek wurde anschließend
verwendet, um unter Verwendung des Sonden-Oligonucleotids und eines
der PCR-Primer Klone
zu isolieren, die für
das PRO351-Gen kodierten. RNA zur Konstruktion der cDNA-Bibliotheken
wurde aus menschlichem fötalem
Lebergewebe isoliert (LIB230).
-
Die
DNA-Sequenzierung der wie oben stehend beschrieben isolierten Klone
ergab die DNA-Sequenz voller Länge
für PRO351
[hierin als UNQ308 (DNA 40571-1315) benannt] (Seq.-ID Nr. 1) sowie
die abstammende Proteinsequenz für
PRO351.
-
Die
gesamte Nucleotidsequenz von UNQ308 (DNA 40571-1315) ist in 1 (Seq.-ID
Nr. 1) dargestellt. Klon UNQ308 (DNA 40571-1315) enthält zwei
offene Leseraster mit einer sichtbaren Translationsinitiationsstelle
an den Nucleotidpositionen 189–191
sowie einen zweiten offenen Leseraster, der an Nucleotid 470 beginnt,
wobei die zwei offenen Leseraster an den Stoppcodons an den Nucleotidpositionen
363–365
bzw. 2009–2011
enden (1). Der prognostizierte Polypeptid-Vorläufer ist
571 Aminosäuren
lang (2). Wichtige Regionen der Aminosäuresequenz
von PRO351 umfassen das Signalpeptid, Regionen mit einer Sequenzähnlichkeit
mit Serinproteasen der Trypsin-Familie, zwei N-Glykosylierungsstellen
sowie drei Kringle-Domänen.
Klon UNQ308 (DNA 40571-1315) wurde bei der ATCC unter der ATCC-Hinterlegungsnr.
209784 hinterlegt.
-
BEISPIEL 4: Verwendung von für PRO-Polypeptid
kodierender Nucleinsäure
als Hybridisierungssonden
-
Das
folgende Verfahren beschreibt die Verwendung einer Nucleotidsequenz,
die für
ein PRO-Polypeptid kodiert, als eine Hybridisierungssonde.
-
DNA,
welche die kodierende Sequenz eines PRO-Polypeptids von Interesse
umfasst, wie hierin offenbart, kann als eine Sonde oder als Basis
verwendet werden, aus der Sonden zum Screening auf homologe DNAs
hergestellt werden (wie z. B. jene, die für natürlich auftretende Varianten
des PRO-Polypeptids kodieren), und zwar in menschlichen Gewebs-cDNA-Biliotheken
oder menschlichen genomischen Gewebs-Bibliotheken.
-
Die
Hybridisierung und das Waschen von Filtern, die eine der Bibliotheks-DNAs
enthalten, wird unter den folgenden Bedingungen hoher Stringenz
durchgeführt.
Die Hybridisierung einer radiomarkierten, für ein PRO-Polypeptid kodierenden
und von einer Nucleinsäure
abstammenden Sonde an die Filter wird in einer Lösung von 50% Formamid, 5 × SSC, 0,1%
SDS, 0,1% Natriumpyrophosphat, 50 mM Natriumphosphat, pH 6,8, 2 × Denhardt-Lösung und
10% Dextransulfat bei 42°C
20 Stunden lang durchgeführt.
Das Waschen der Filter wird in einer wässrigen Lösung aus 0,1 × SSC und
0,1% SDS bei 42°C
durchgeführt.
-
DNAs
mit einer gewünschten
Sequenzidentität
mit der DNA, die für
Nativsequenz-PRO-Polypeptid voller
Länge kodiert,
können
anschließend
unter Verwendung von Standardverfahren, die nach dem Stand der Technik
bekannt sind, identifiziert werden.
-
BEISPIEL 5: Expression von PRO-Polypeptiden
in E. coli
-
Dieses
Beispiel zeigt die Herstellung einer unglykosylierten Form eines
gewünschten
PRO-Polypeptids durch rekombinante Expression in E. coli.
-
Die
DNA-Sequenz, die für
das gewünsche
PRO-Polypeptid kodiert, wird anfänglich
unter Verwendung der ausgewählten
PCR-Primer amplifiziert. Die Primer sollten Restriktionsenzymstellen
enthalten, die den Restriktionsenzymstellen auf dem ausgewählten Expressionsvektor
entsprechen. Es kann eine Reihe an Expressionsvektoren verwendet
werden. Ein Beispiel eines geeigneten Vektors ist pBR322 (stammt
von E. coli ab; siehe Bolivar et al., Gene 2, 95 (1977)), der Gene
für Ampicillin-
und Tetrazyklin-Resistenz enthält.
Der Vektor wird mit Restriktionsenzym verdaut und dephosphoryliert.
Die PCR-amplifizierten Sequenzen werden anschließend in den Vektor ligiert.
Der Vektor umfasst vorzugsweise Sequenzen, die für ein Antibiotika-Resistenzgen kodieren,
einen trp-Promotor, einen Polyhis-Leader (umfassend die ersten sechs
STII-Codons, Polyhis-Sequenz und Enterokinase-Spaltstelle), die
spezifische für
das PRO-Polypeptid kodierende Region, den λ-Transkriptionsterminator und
ein argU-Gen.
-
Das
Ligationsgemisch wird anschließend
verwendet, um einen ausgewählten
E.-coli-Stamm unter Verwendung
der in Sambrook et al., s. o., beschriebenen Verfahren zu transformieren.
Die Transformanten werden durch ihre Fähigkeit, auf LB-Platten zu
wachsen, identifiziert, und anschließend werden antibiotikaresistente
Kolonien selektiert. Plasmid-DNA kann mittels Restriktionsanalyse
und DNA-Sequenzierung isoliert und bestätigt werden.
-
Selektierte
Klone können über Nacht
in Flüssigkulturmedium,
wie z. B. LB-Brühe,
die mit Antibiotika ergänzt
wurde, gezüchtet
werden. Die Übernacht-Kultur
kann anschließend
verwendet werden, um eine Kultur in größerem Maßstab zu beimpfen. Anschließend werden
die Zellen bis zu einer gewünschten
optischen Dichte gezüchtet,
während
der Expressionspromotor angeschaltet wird.
-
Nach
dem Züchten
der Zellen für
mehrere weitere Stunden können
die Zellen durch Zentrifugierung geerntet werden. Das mittels Zentrifugierung
erhaltene Zellpellet kann unter Verwendung verschiedener nach dem
Stand der Technik bekannter Mittel solubilisiert werden, und das
solubilisierte PRO-Polypeptid kann anschließend unter Verwendung einer
Metallchelatsäule
unter Bedingungen, die eine enge Bindung des Proteins ermöglichen,
gereinigt werden.
-
In
der
EP-Anmeldung Nr. 99912321.9 wurden
Polypeptide in E. coli unter Verwendung des folgenden Verfahrens
in einer poly-His-markierten Form exprimiert. Die DNA, die für das PRO-Polypeptid
kodierte, wurde anfänglich
unter Verwendung selektierter PCR-Primer amplifiziert. Die Primer
enthielten Restriktionsenzymstellen, die den Restriktionsenzymstellen
auf dem ausgewählten
Expressionsvektor entsprechen, sowie andere nützliche Sequenzen, die für eine wirksame
und verlässliche
Translationsinitiation, eine schnelle Reinigung auf einer Metallchelatsäule und
eine proteolytische Entfernung mit Enterokinase sorgen. Die PCR-amplifizierten
poly-His-markierten
Sequenzen wurden anschließend
in einen Expressionsvektor ligiert, der verwendet wurde, um einen
E.-coli-Wirt basierend auf Stamm 52 (W3110 fuhA(tonA) Ion galE rpoHts(htpRts)
clpP(lacIq) zu transformieren. Transformanten wurden zuerst in LB,
enthaltend 50 mg/ml Carbenicillin, bei 30°C unter Schütteln gezüchtet, bis eine O. D. 600 von
3–5 erreicht
wurde. Kulturen wurden anschließend
50- bis 100fach in CRAP-Medium verdünnt (hergestellt durch Mischen
von 3,57 g (NH
4)
2SO
4, 0,71 g Natriumcitrat 2H
2O,
1,07 g KCl, 5,36 g Difco-Hefe-Extrakt, 5,36 g Sheffield-Hycase-SF in 500 ml Wasser
sowie 110 mM MPOS, pH 7,3, 0,55% (Gew./Vol.) Glukose und 7 mM MgSO
4) und für
etwa 20–30
Stunden bei 30°C
unter Schütteln
wachsen gelassen. Proben wurden entfernt, um die Expression mittels
SDS-PAGE-Analyse zu verifizieren, und die Massenkultur wird zentrifugiert,
um die Zellen zu pelletieren. Zellpellets wurden bis zur Reinigung
und Umfaltung gefroren.
-
E.-coli-Paste
aus 0,5- bis 1-l-Fermentationen (6–10 g Pellets) wurde in 10
Volumeneinheiten (Gew./Vol.) in 7 M Guanidin, 20 mM Tris-Puffer,
pH 8, resuspendiert. Festes Natriumsulfit und Natriumtetrathiosulfat
wird hinzugefügt,
um Endkonzentrationen von 0,1 M bzw. 0,02 M zu ergeben, und die
Lösung
wurde über
Nacht bei 4°C
gerührt.
Dieser Schritt führt
zu einem denaturierten Protein, bei dem alle Cystein-Reste mittels
Sulfitolisierung blockiert waren. Die Lösung wurde bei 40.000 U/min
in einer Beckman-Ultrazentrifuge 30 Minuten lang zentrifugiert.
Der Überstand
wurde mit 3–5
Volumeneinheiten Metallchelatsäulen-Puffer
verdünnt
(6 M Guanidin, 20 mM Tris, pH 7,4) und zur Klärung durch 0,22-μm-Filter
filtriert. Der geklärte
Extrakt wurde auf eine 5-ml-Qiagen-Ni-NTA-Metallchelatsäule geladen,
die im Metallchelatsäulen-Puffer äquilibriert worden
war. Die Säule
wurde mit zusätzlichem
Puffer, enthaltend 50 mM Imidazol (Calbiochem, Utrol-Reinheit),
pH 7,4, gewaschen. Das Protein wurde mit Puffer, enthaltend 250
mM Imidazol, eluiert. Fraktionen, die das gewünschte Protein enthielten,
wurden gepoolt und bei 4°C
gelagert. Die Proteinkonzentration wurde durch seine Extinktion
bei 280 nm unter Verwendung des berechneten Extinktionskoeffizienten,
basierend auf seiner Aminosäuresequenz,
geschätzt.
-
Die
Proteine wurden durch langsames Verdünnen von Probe in frisch hergestellten
Umfaltungspuffer umgefaltet, wobei dieser aus Folgendem bestand:
20 mM Tris, pH 8,6, 0,3 M NaCl, 2,5 M Harnstoff, 5 mM Cystein, 20
mM Glycin und 1 mM EDTA. Umfaltungsvolumeneinheiten wurden so ausgewählt, dass
die Endproteinkonzentration zwischen 50 und 100 Mikrogramm/ml lag.
Die Umfaltungslösung
wurde bei 4°C
12–36
Stunden lang leicht gerührt.
Die Umfaltungsreaktion wurde durch die Addition von TFA bis zu einer
Endkonzentration von 0,4% (pH von etwa 3) gequencht. Vor der weiteren
Reinigung des Proteins wurde die Lösung durch einen 0,22-μm-Filter
filtriert, und Acetonitril wurde bis zu einer Endkonzentration von
2–10%
hinzugefügt.
Das umgefaltete Protein wurde auf einer Poros-R1/H-Umkehrphasen-Säule unter
Verwendung eines mobilen Puffers von 0,1% TFA mit der Elution mit
einem Gradienten an Acetonitril aus 10 bis 80% chromatographiert.
Aliquote Anteile von Fraktionen mit A280-Extinktion wurden auf SDS-Polyacrylamidgelen
analysiert, und Fraktionen, die homogenes umgefaltetes Protein enthielten,
wurden gepoolt. Allgemein werden die korrekt umgefalteten Spezies
der meisten Proteine bei den niedrigsten Konzentrationen von Acetonitril
eluiert, da jene Spezies die kompaktesten sind, da ihr hydrophobes
Inneres von einer Wechselwirkung mit dem Umkehrphasen-Harz abgeschirmt
ist. Aggregierte Spezies werden normalerweise in höheren Acetonitrilkonzentrationen
eluiert. Zusätzlich
zum Lösen
fehlgefalteter Proteinformen von der gewünschten Form entfernt der Umkehrphasen-Schritt
auch Endotoxin aus den Proben.
-
Fraktionen,
welche die gewünschten
gefalteten PRO-Proteine enthielten, wurden gepoolt, und das Acetonitril
wurde unter Verwendung eines leichten Stickstoffstrahls, der auf
die Lösung
gerichtet war, entfernt. Proteine wurden in 20 mM Hepes, pH 6,8,
mit 0,14 M Natriumchlorid und 4% Mannit mittels Dialyse oder Gelfiltration
unter Verwendung von G25-Superfine-Harzen (Pharmacia), äquilibriert
im Formulierungspuffer, formuliert und sterilfriltriert.
-
BEISPIEL 6: Expression von PRO-Polypeptiden
in Säugetierzellen
-
Dieses
Beispiel zeigt die Herstellung einer glykosylierten Form eines gewünschten
PRO-Polypeptids mittels rekombinanter Expression in Säugetierzellen.
-
Der
Vektor, pRK5 (siehe
EP 307.247 ,
veröffentlicht
am 15. März
1989), wird als Expressionsvektor verwendet. Gegebenenfalls wird
die für
das PRO-Polypeptid kodierende DNA mit ausgewählten Restriktionsenzymen in
pRK5 ligiert, um die Insertion der PRO-Polypeptid-DNA unter Verwendung
von Ligationsverfahren, wie sie in Sambrook et al., s. o., beschrieben
werden, zu ermöglichen.
Der resultierende Vektor wird pRK5-PRO-Polypeptid genannt.
-
In
einer Ausführungsform
können
die selektierten Wirtszellen 293-Zellen sein. Menschliche 293-Zellen (ATCC
CCL 1573) werden bis zur Konfluenz in Gewebekulturplatten in Medium,
wie z. B. DMEM, ergänzt
mit fötalem
Kälberserum
und gegebenenfalls Nährstoffkomponenten
und/oder Antibiotika, gezüchtet.
Etwa 10 μg pRK5-PRO-Polypeptid-DNA
wird mit etwa 1 μg
DNA, kodierend für
das VA-RNA-Gen, gemischt [Thimmappaya et al., Cell 31, 543 (1982)]
und in 500 μl
1 mM Tris-HCl, 0,1 mM EDTA, 0,227 M CaCl2 aufgelöst. Zu diesem Gemisch
werden tropfenweise 500 μl
50 mM HEPES (pH 7,35), 280 mM NaCl, 1,5 mM NaPO4 hinzugefügt, und
es wird bei 25°C
10 Minuten lang die Bildung eines Präzipitats ermöglicht.
Das Präzipitat
wird suspendiert und zu den 293-Zellen hinzugefügt, und es wird ihm ermöglicht,
sich bei 37°C über eine
Zeitspanne von etwa 4 Stunden abzusetzen. Das Kulturmedium wird
abgesaugt, und 2 ml 20% Glycerin in PBS werden 30 Sekunden lang
hinzugefügt.
Die 293-Zellen werden anschließend
mit serumfreiem Medium gewaschen, frisches Medium wird hinzugefügt, und
die Zellen werden für
etwa 5 Tage inkubiert.
-
Etwa
24 Stunden nach den Transfektionen wird das Kulturmedium entfernt
und mit (nur) Kulturmedium oder Kulturmedium, das 200 μCi/ml 35S-Cystein und 200 μCi/ml 35S-Methionin
enthält,
ersetzt. Nach einer Inkubation von 12 Stunden wird das konditionierte
Medium gesammelt, auf einem Spinfilter konzentriert und auf ein
15% SDS-Gel geladen.
Das verarbeitete Gel kann getrocknet werden und für eine ausgewählte Zeitspanne einem
Film ausgesetzt werden, um die Gegenwart von PRO-Polypeptid zu zeigen.
Die Kulturen, die transfizierte Zellen enthalten, können einer
weiteren Inkubation unterzogen werden (in serumfreiem Medium), und das
Medium wird in ausgewählten
Biotests getestet.
-
In
einem Alternativverfahren kann PRO-Polypeptid vorübergehend
unter Verwendung des Dextransulfat-Verfahrens, das von Somparyrac
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 12, 7575 (1981), beschrieben wird,
in 293-Zellen eingeführt
werden. 293-Zellen werden in einer Spinner-Flasche auf Maximaldichte
gezüchtet,
und 700 μg pRK5-PRO-Polypeptid-DNA werden
hinzugefügt.
Die Zellen werden zuerst mittels Zentrifugierung aus der Spinner-Flasche
konzentriert und mit PBS gewaschen. Das DNA-Dextran-Präzipitat wird auf dem Zellpellet
für eine
Zeitspanne von vier Stunden inkubiert. Die Zellen werden mit 20%
Glycerin 90 Sekunden lang behandelt, mit Gewebskultur-Medium gewaschen
und erneut in die Spinner-Flaschen, die Gewebskultur-Medium, 5 μg/ml Rinder-Insulin
und 0,1 μg/ml
Rinder-Transferrin enthalten, eingeführt. Nach etwa vier Tagen wird
das konditionierte Medium zentrifugiert und filtriert, um Zellen
und Trümmer
zu entfernen. Anschließend
kann die exprimiertes PRO-Polypeptid enthaltende Probe konzentriert
und durch ein beliebiges ausgewähltes
Verfahren, wie z. B. Dialyse und/oder Säulen-Chromatographie, gereinigt
werden.
-
In
einer anderen Ausführungsform
können
PRO-Polypeptide in CHO-Zellen exprimiert werden. Das pRK5-PRO-Polypeptid
kann unter Verwendung bekannter Reagenzien, wie z. B. CaPO4 oder DEAE-Dextran, in CHO-Zellen transfiziert
werden. Wie oben stehend beschrieben, können die Zellkulturen inkubiert
werden und das Medium mit (nur) Kulturmedium oder mit Medium, das
eine Radiomarkierung, wie z. B. 35S-Methionin, enthält, ersetzt
werden. Nach der Bestimmung der Gegenwart von PRO-Polypeptid kann
das Kulturmedium mit serumfreiem Medium ersetzt werden. Die Kulturen
werden vorzugsweise für
etwa 6 Tage inkubiert, und anschließend wird das konditionierte
Medium geerntet. Das Medium, welches das exprimierte PRO-Polypeptid enthält, kann
anschließend
konzentriert und durch ein beliebiges ausgewähltes Verfahren gereinigt werden.
-
Epitopmarkiertes
PRO-Polypeptid kann auch in Wirts-CHO-Zellen exprimiert werden.
Das PRO-Polypeptid kann aus dem pRK5-Vektor subkloniert werden.
Das Subklon-Insert
kann einer PCR unterzogen werden, um im Rahmen mit einer ausgewählten Epitopmarkierung,
wie z. B. einer poly-his-Markierung, in einen Baculovirus-Expressionsvektor
zu fusionieren. Das poly-his-markierte PRO-Polypeptid-Insert kann
anschließend
zur Selektion stabiler Klone in einen SV40-gesteuerten Vektor subkloniert
werden, der einen Selektionsmarker, wie z. B. DHFR, enthält. Schließlich können die
CHO-Zellen (wie oben stehend beschrieben) mit dem SV40-gesteuerten
Vektor transfiziert werden. Die Markierung kann, wie oben stehend
beschrieben, durchgeführt
werden, um die Expression zu verifizieren. Das Kulturmedium, welches
das exprimierte poly-his-markierte PRO-Polypeptid enthält, kann
anschließend
konzentriert und durch ein beliebiges ausgewähltes Verfahren, wie z. B.
durch Ni2+-Chelat-Affinitätschromatographie, gereinigt
werden.
-
In
EP 99912321.9 wurde die
stabile Expression in CHO-Zellen unter Verwendung von folgendem
Verfahren durchgeführt.
Die Proteine wurden als ein IgG-Konstrukt (Immunoadhäsin) exprimiert,
in dem die kodierenden Sequenzen für die löslichen Formen (z. B. extrazelluläre Domänen) der
jeweiligen Proteine an eine konstante IgG1-Regionssequenz fusioniert
waren, welche die Gelenk-, CH2- und CH2-Domänen enthielt, und/oder eine
poly-His-markierte Form aufwiesen.
-
Nach
der PCR-Amplifikation wurden die jeweiligen DNAs unter Verwendung
von Standardverfahren, wie von Ausubel et al., Current Protocols
of Molecular Biology, Unit 3.16, John Wiley and Sons (1997), beschrieben,
in einen CHO-Expressionsvektor subkloniert. CHO-Expressionsvektoren
werden so konstruiert, dass sie kompatible Restriktionsstellen 5' und 3' von der DNA von
Interesse aufweisen, um das praktische Shuttling von cDNAs zu ermöglichen.
Der in der Expression in CHO-Zellen
verwendete Vektor ist einer, wie er in Lucas et al., Nucl. Acids
Res. 24, 9, 1774–1779
(1996), beschrieben wurde, und verwendet den frühen SV40-Promotor/Enhancer
zur Steuerung der Expression der cDNA von Interesse sowie von Dihydrofolatreductase
(DHFR). Die DHFR-Expression ermöglicht
die Selektion bezüglich
eines stablen Erhalts des Plasmids nach der Transfektion.
-
Zwölf Mikrogramm
der gewünschten
Plasmid-DNA wurden in etwa 10 Millionen CHO-Zellen unter Verwendung
von im Handel erhältlichen
Transfektionsreagenzien Superfect® (Quiagen),
Dosper® oder
Fugene® (Boehringer
Mannheim) eingeführt.
Die Zellen wurden wachsen gelassen wie in Lucas et al., s. o., beschrieben.
Etwa 3 × 10–7 Zellen
werden in einer Ampulle zum weiteren Wachstum und zur Produktion,
wie unten stehend beschrieben, gefroren.
-
Die
Ampullen, welche die Plasmid-DNA enthielten, wurden durch Platzieren
in einem Wasserbad aufgetaut und durch Vortexen gemischt. Der Inhalt
wurde in ein Zentrifugenröhrchen
pipettiert, das 10 ml Medium enthielt, und bei 1000 U/min 5 Minuten
lang zentrifugiert. Der Überstand
wurde abgesaugt, und die Zellen wurden in 10 ml selektivem Medium
(0,2-μm-filtriertem
PS20 mit 5% 0,2-μm-diafiltriertem
fötalem
Rinderserum) resuspendiert. Die Zellen wurden anschließend in
einen 100-ml-Spinner
aliquotiert, der 90 ml selektives Medium enthielt. Nach 1–2 Tagen
wurden die Zellen in einen 250-ml-Spinner transferiert, der mit
150 ml selektivem Wachstums medium gefüllt war, und bei 37°C inkubiert.
Nach weiteren 2–3
Tagen wurden 250-ml-,
500-ml- und 2000-ml-Spinner mit 3 × 10
5 Zellen/ml
beimpft. Das Zellmedium wurde mittels Zentrifugierung und Resuspension
in Produktionsmedium mit frischem Medium ausgetauscht. Obwohl jedes
beliebige CHO-Medium verwendet werden kann, wurde tatsächlich ein
Produktionsmedium verwendet, das im
US-Patent
Nr. 5.122.469 , ausgegeben am 16. Juni 1992, beschrieben
wurde. 3-l-Produktions-Spinner
werden mit 1,2 × 10
6 Zellen/ml beimpft. An Tag 0 wurde der pH
der Zellanzahl bestimmt. An Tag 1 wurde dem Spinner eine Probe entnommen, und
es wurde mit dem Besprengen mit filtrierter Luft begonnen. An Tag
2 wurde dem Spinner eine Probe entnommen, die Temperatur wurde auf
33°C geändert, und
30 ml 500-g/l-Glukose
und 0,6 ml 10-%-Antischaummittel (z. B. 35% Polydimethylsiloxanemulsion,
Dow-Corning-365-Emulsion medizinischer Reinheit) wurden zugesetzt.
Während
der Produktion wurde der pH je nach Notwendigkeit angepasst, um
ihn bei etwa 7,2 zu halten. Nach 10 Tagen, oder bis die Lebensfähigkeit
unter 70% abfiel, wurde die Zellkultur mittels Zentrifugierung und
Filtrieren durch einen 0,22-μm-Filter
geerntet. Das Filtrat wurde entweder bei 4°C gelagert oder sofort zur Reinigung
auf Säulen
geladen.
-
Für die poly-His-markierten
Konstrukte wurden die Proteine unter Verwendung einer Ni-NTA-Säule (Qiagen)
gereinigt. Vor der Reinigung wurde Imidazol zum konditionierten
Medium bis zu einer Konzentration von 5 mM hinzugefügt. Das
konditionierte Medium wurde auf eine 6-ml-Ni-NTA-Säule, die
in 20 mM Hepes-Puffer, pH 7,4, enthaltend 0,3 M NaCl und 5 mM Imidazol, äquilibriert
worden war, bei einer Durchflussrate von 4–5 ml/min bei 4°C gepumpt.
Nach dem Beladen wurde die Säule
mit zusätzlichem Äquilibrierungspuffer gewaschen,
und das Protein wurde mit Äquilibrierungspuffer,
enthaltend 0,25 M Imidazol, eluiert. Das hochgradig gereinigte Protein
wurde anschließend
mit einer 25-ml-G25-Superfine-Säule
(Pharmacia) in einen Lagerungspuffer entsalzt, der 10 mM Hepes,
0,14 M NaCl und 4% Mannit, pH 6,8, enthielt, und bei –80°C gelagert.
-
Immunoadhäsin-Konstrukte
(Fc-hältig)
wurden folgendermaßen
aus dem konditionierten Medium gereinigt. Das konditionierte Medium
wurde auf eine 5-ml-Protein-A-Säule (Pharmacia)
gepumpt, die in 20 mM Na-Phosphatpuffer, pH 6,8, äquilibriert
worden war. Nach dem Beladen wurde die Säule ausgiebig mit Äquilibrierungspuffer
gewaschen, bevor eine Eluierung mit 100 mM Zitronensäure, pH
3,5, durchgeführt
wurde. Das eluierte Protein wurde sofort durch Sammeln von 1-ml-Fraktionen
in Röhrchen,
die 275 μl
1 M Tris-Puffer, pH 9, enthielten, neutralisiert. Das hochgradig
gereinigte Protein wurde anschließend, wie oben stehend für die poly-His-markierten
Proteine beschrieben, in Lagerungspuffer entsalzt. Die Homogenität wurde
durch SDS-Polyacrylamidgele sowie durch N-terminale Aminosäuresequenzierung
durch Edman-Abbau untersucht.
-
BEISPIEL 7: Expression von PRO-Polypeptiden
in Hefe
-
Das
folgende Verfahren beschreibt die rekombinante Expression eines
gewünschten
PRO-Polypeptids in Hefe.
-
Zuerst
werden Hefe-Expressionsvektoren zur intrazellulären Produktion oder Sekretion
von PRO-Polypeptiden aus dem ADH2/GAPDH-Promotor konstruiert. DNA,
die für
ein gewünschtes
PRO-Polypeptid kodiert, ein ausgewähltes Signalpeptid und der
Promotor werden in geeignete Restriktionsenzymstellen in dem ausgewählten Plasmid
insertiert, um die intrazelluläre
Expression des PRO-Polypeptids zu steuern. Zur Sekretion kann DNA,
die für
das PRO-Polypeptid kodiert, zur Expression des PRO-Polypeptids in das
ausgewählte Plasmid
kloniert werden, und zwar zusammen mit DNA, die für den ADH2/GAPDH-Promotor,
die Hefe-α-Faktor-Sekretionssignal/Leadersequenz
und Linkersequenzen (falls benötigt)
kodiert.
-
Hefe-Zellen,
wie z. B. der Hefe-Stamm AB110, kann anschließend mit den oben beschriebenen
Expressionsplasmiden transformiert werden und in ausgewählten Fermentationsmedien
gezüchtet
werden. Die transformierten Hefe-Überstände können durch Präzipitation
mit 10% Trichloressigsäure
und Trennung mittels SDS-PAGE analysiert werden, gefolgt von einer
Färbung
der Gele mit Coomassie-Blau-Färbung.
-
Rekombinantes
PRO-Polypeptid kann anschließend
durch Entfernen der Hefe-Zellen aus dem Fermentationsmedium durch
Zentrifugieren und anschließendes
Konzentrieren des Mediums unter Verwendung ausgewählter Kartuschenfilter
isoliert und gereinigt werden. Das Konzentrat, welches das PRO-Polypeptid
enthält,
kann unter Verwendung ausgewählter
Säulenchromatographie-Harze
weiter gereinigt werden.
-
BEISPIEL 8: Expression von PRO-Polypeptiden
in Baculovirus-infizierten Insektenzellen
-
Das
folgende Verfahren beschreibt die rekombinante Expression von PRO-Polypeptiden
in Baculovirus-infizierten Insektenzellen.
-
Das
gewünschte
PRO-Polypeptid wird stromauf einer Epitopmarkierung, die in einem
Baculovirus-Expressionsvektor enthalten ist, fusioniert. Solche
Epitopmarkierungen umfassen poly-his-Markierungen und Immunglobulin-Markierungen
(wie Fc-Regionen von IgG). Eine Reihe von Plasmiden kann verwendet
werden, unter anderem Plasmide, die von im Handel erhältlichen
Plasmiden abstammen, wie z. B. pVL1393 (Novagen). Kurz gesagt, wird
das PRO-Polypeptid oder der gewünschte
Abschnitt des PRO-Polypeptids (wie z. B. die Sequenz, die für die extrazelluläre Domäne eines
Transmembranproteins kodiert) mittels PCR mit Primern, die komplementär zu den
5'- und 3'-Regionen sind, amplifiziert.
Der 5'-Primer kann
flankierende (ausgewählte)
Restriktionsenzymstellen inkorporieren. Das Produkt wird anschließend mit
diesen selektierten Restriktionsenzymen verdaut und in den Expressionsvektor
subkloniert.
-
Rekombinantes
Baculovirus wird durch Co-Transfektion des oben genannten Plasmids
und BaculoGoldTM-Virus-DNA (Pharmingen)
in Spodoptera-frugiperda-Zellen („Sf9") (ATCC CRL 1711) unter Verwendung von
Lipofectin (im Handel bei GIBCO-BRL
erhältlich)
erzeugt. Nach einer Inkubation von 4–5 Tagen bei 28°C werden
die freigesetzten Viren geerntet und für weitere Amplifikationen verwendet.
Die virale Infektion und Protein-Expression wird wie von O'Reilley et al., Baculovirus
expression vectors: A laboratory Manual, Oxford University Press,
Oxford (1994), beschrieben durchgeführt.
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Exprimierte
poly-his-markierte PRO-Polypeptide können anschließend gereinigt
werden, z. B. folgendermaßen
durch Ni2+-Chelat-Affinitätschromatographie.
Extrakte werden aus rekombinanten virusinfizierten Sf9-Zellen hergestellt,
wie von Rupert et al., Nature 362, 175–179 (1993), beschrieben. Kurz
gesagt, werden Sf9-Zellen gewaschen, in Beschallungspuffer resuspendiert
(25 ml Hepes, pH 7,9; 12,5 mM MgCl2; 0,1
mM EDTA; 10% Glycerin; 0,1% NP-40; 0,4 M KCl) und zwei Mal für 20 Sekunden
auf Eis beschallt. Die beschallten Zellen werden mittels Zentrifugierung
geklärt,
und der Überstand
wird 50fach in Ladungspuffer verdünnt (50 mM Phosphat, 300 mM
NaCl, 10% Glycerin, pH 7,8) und durch einen 0,45-μm-Filter
filtriert. Eine Ni2+-NTA-Agarose-Säule (im Handel bei Qiagen erhältlich)
wird mit einem Bettvolumen von 5 ml hergestellt, mit 25 ml Wasser
gewaschen und mit 25 ml Ladungspuffer äquilibriert. Der filtrierte
Zellextrakt wird mit 0,5 ml pro Minute auf die Säule geladen. Die Säule wird
bis auf Grundlinen-A280 mit Ladungspuffer
gewaschen, ein Zeitpunkt, bei dem mit dem Sammeln der Fraktion begonnen
wird. Als Nächstes
wird die Säule
mit einem sekundären
Waschpuffer gewaschen (50 mM Phosphat, 300 mM NaCl, 10% Glycerin,
pH 6,0), wodurch nichtspezifisch gebundenes Protein eluiert wird.
Nach dem erneuten Erreichen der A280-Grundlive
wird die Säule
mit einem 0-bis-500-mM-Imidazolgradienten
im sekundären
Waschpuffer entwickelt. Ein-ml-Fraktionen werden gesammelt und mittels
SDS-PAGE und Silberfärbung
oder Western-Blotting mit Ni2+-NTA, an alkalische
Phosphatase konjugiert (Qiagen), analysiert. Fraktionen, die das
eluierte His10-markierte PRO-Polypeptid
enthalten, werden gepoolt und gegen Ladungspuffer dialysiert.
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Alternativ
dazu kann die Reinigung des IgG-markierten (oder Fc-markierten)
PRO-Polypeptids
unter Verwendung bekannter Chromatographieverfahren, unter anderem
z. B. Protein-A- oder Protein-G-Säulenchromatographie, durchgeführt werden.
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In
der
EP-Anmeldung Nr. 99912321.9 wurden
Polypeptide erfolgreich in Baculovirus-infizierten Sf9-Insektenzellen exprimiert.
Während
die Expression tatsächlich
in einem 0,5- bis 2-l-Maßstab
durchgeführt
wurde, kann sie jedoch leicht in einem größeren Maßstab für größere Präparatmengen (z. B. 8 l) durchgeführt werden.
Die Proteine wurden als ein IgG-Konstrukt (Immunoadhäsin) exprimiert,
in dem die extrazelluläre
Proteinregion an eine konstante IgG1-Regionssequenz fusioniert war,
welche die Gelenk-, CH2- und CH3-Domänen enthielt, und/oder in poly-His-markierten
Formen.
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Zur
Expression in Baculovirus-infizierten Sf9-Zellen wurden, nach der
PCR-Amplifikation, die jeweiligen kodierenden Sequenzen in einen
Baculovirus-Expressionsvektor subkloniert (pb.PH.IgG für IgG-Fusionen und
pb.PH.His.c für
poly-His-markierte Proteine), und der Vektor und Baculogold®-Baculovirus-DNA
(Pharmingen) wurden unter Verwendung von Lipofectin (GIBCO-BRL)
in 105 Spodoptera-frugiperda-Zellen („Sf9") (ATCC CRL 1711) co-transfiziert. pb.PH.IgG
und pb.PH.His sind Modifizierungen des im Handel erhältlichen Baculovirus-Expressionsvektors
pVL1393 (Pharmingen), wobei modifizierte Polylinkerregionen die
His- oder Fc-Markersequenzen enthalten. Die Zellen wurden in mit
10% FBS (Hyclone) ergänztem
Hink-TNM-FH-Medium
gezüchtet.
Die Zellen wurden 5 Tage lang bei 28°C inkubiert. Der Überstand
wurde geerntet und anschließend
für die
erste Virusamplifikation durch Infizieren von Sf9-Zellen in mit
10% FBS ergänztem Hink-TNM-FH-Medium
bei einer ungefähren
Infektionsmultiplizität
(MOI) von 10 verwendet. Die Zellen wurden 3 Tage lang bei 28°C inkubiert.
Der Überstand
wurde geerntet, und die Expression der Konstrukte im Baculovirus-Expressionsvektor
wurde durch Chargenbindung von 1 ml Überstand an 25 ml Ni-NTA-Perlen
(QIAGEN) für
Histidin-markierte Proteine oder Protein-A-Sepharose-CL-4B-Perlen
(Pharmacia) für
IgG-markierte Proteine, gefolgt von SDS-PAGE-Analyse im Vergleich
zu einer bekannten Konzentration von Proteinstandard mittels Coomassie-Blau-Färbung bestimmt.
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Der Überstand
der ersten Virusamplifikation wurde verwendet, um eine Spinner-Kultur (500 ml) von
in ESF-921-Medium (Expression Systems LLC) gezüchteten Sf9-Zellen bei einer ungefähren MOI
von 0,1 zu infizieren. Die Zellen wurden 3 Tage lang bei 28°C inkubiert.
Der Überstand
wurde geerntet und filtriert. Die Chargenbindung und SDS-PAGE-Analyse
wurden wie erforderlich wiederholt, bis die Expression der Spinner-Kultur bestätigt war.
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Das
konditionierte Medium aus den transfizierten Zellen (0,5 bis 3 l)
wurde mittels Zentrifugation geerntet, um die Zellen zu entfernen,
und durch 0,22-μm-Filter
filtriert. Für
die poly-His-markierten Konstrukte wurde das Proteinkonstrukt unter
Verwendung einer Ni-NTA-Säule
(Qiagen) gereinigt. Vor der Reinigung wurde dem konditionierten
Medium Imidazol auf eine Konzentration von 5 mM zugegeben. Das konditionierte
Medium wurde bei einer Flussrate von 4–5 ml/min bei 4°C auf eine
6-ml-Ni-NTA-Säule gepumpt,
die in 20 mM Hepes-Puffer, pH 7,4, äquilibriert war, der 0,3 M
NaCl und 5 mM Imidazol enthielt. Nach der Beladung wurde die Säule mit
zusätzlichem Äquilibrierungspuffer
gewaschen und das Protein mit 0,25 M Imidazol enthaltendem Äquilibrierungspuffer
eluiert. Das hochgereinigte Protein wurde anschließend mit
einer 25-ml-G25-Superfine-Säule
(Pharmacia) in Aufbewahrungspuffer entsalzt, der 10 mM Hepes, 0,14
M NaCl und 4% Mannit, pH 6,8, enthielt, und bei –80°C gelagert.
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Immunoadhäsin-(Fc
enthaltende) Konstrukte von Proteinen wurden aus dem konditionierten
Medium wie folgt gereinigt. Das konditionierte Medium wurde auf
eine 5-ml-Protein-A-Säule (Pharmacia)
gepumpt, die in 20 mM Na-Phosphatpuffer, pH 6,8, äquilibriert
worden war. Nach der Beladung wurde die Säule ausgiebig mit Äquilibrierungspuffer
gewaschen, bevor sie mit 100 mM Zitronensäure, pH 3,5, eluiert wurde.
Das eluierte Protein wurde sofort neutralisiert, indem 1-ml-Fraktionen
in Röhrchen
aufgefangen wurden, die 275 ml 1 M Tris-Puffer, pH 9, enthielten.
Das hochgereinigte Protein wurde anschließend wie oben für die poly-His-markierten
Proteine beschrieben in Aufbewahrungspuffer entsalzt. Die Homogenität der Proteine
wurde mittels SDS-Polyacrylamid-(PEG-)Elektrophorese und N-terminale
Aminosäuresequenzierung
mittels Edman-Abbau verifiziert.
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In
der
EP-Anmeldung Nr. 99912321.9 wurden
PRO-Polypeptide in Baculovirus-infizierten
His-Insektenzellen exprimiert. Obgleich die Expression tatsächlich in
ei nem Maßstab
von 0,5–2
l durchgeführt
wurde, kann sie leicht in einem größeren Maßstab (z. B. 8 l) durchgeführt werden.
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Zur
Expression in Baculovirus-infizierten Hi5-Insektenzellen kann die
für das
PRO-Polypeptid kodierende
DNA mit geeigneten Systemen, wie z. B. Pfu (Stratagene), amplifiziert
oder stromauf (5')
eines im Baculovirus-Expressionsvektor enthaltenen Epitopmarkers
fusioniert werden. Derartige Epitopmarker umfassen poly-his-Marker
und Immunglobulin-Marker (wie z. B. Fc-Regionen von IgG). Es kann
eine Vielzahl von Plasmiden eingesetzt werden, einschließlich Plasmide,
die sich von im Handel erhältlichen
Plasmiden, wie z. B. pVL1393 (Novagen), herleiten. Zusammenfassend
wird das PRO-Polypeptid oder der gewünschte Abschnitt des PRO-Polypeptids
(wie z. B. die für
die extrazelluläre
Domäne
eines Transmembranproteins kodierende Sequenz) mittels PCR mit Primern
amplifiziert, die zu den 5'-
und 3'-Regionen
komplementär
sind. Der 5'-Primer
kann flankierende (gewählte)
Restriktionsenzymstellen enthalten. Das Produkt wird dann mit diesen
gewählten
Restriktionsenzymen verdaut und in den Expressionsvektor subkloniert.
Beispielsweise können
Abkömmlinge
von pVL1393 die Fc-Region von menschlichem IgG (pb.PH.IgG) oder
einen 8-Histidin-(pB.PH.His) Marker
stromab (3') der
NAME-Sequenz umfassen. Vorzugsweise wird das Vektorkonstrukt zur
Bestätigung sequenziert.
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Hi5-Zellen
werden auf eine Konfluenz von 50% unter den Bedingungen von 27°C, kein CO2, NO pen/strep gezüchtet. Für jede 150-mm-Platte werden
30 μg des
pIE-basierten, das
PRO-Polypeptid enthaltenden Vektors mit 1 ml Ex-Cell-Medium vermischt
(Medium: Ex-Cell 401 + 1/100 L-Glu JRH Biosciences Nr. 14401-78P
(Anmerkung: dieses Medium ist lichtempfindlich)), und in einem gesonderten
Röhrchen
werden 100 μl
CellFectin (CellFECTIN (GibcoBRL Nr. 10362-010) (zur Durchmischung
gevortext)) mit 1 ml Ex-Cell-Medium gemischt. Die beiden Lösungen werden
vereinigt und bei Raumtemperatur 15 Minuten lang inkubiert. 8 ml
Ex-Cell-Medium werden
zu den 2 ml des DNA/CellFECTIN-Gemisches zugegeben, und dieses Gemisch wird
auf Hi5-Zellen überschichtet,
die einmal mit Ex-Cell-Medium gewaschen worden waren. Die Platte
wird dann im Dunkeln 1 Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert.
Das DNA/CellFECTIN-Gemisch wird dann abgesaugt und die Zellen einmal
mit Ex-Cell gewaschen, um überschüssiges CellFECTIN
zu entfernen. 30 ml frisches Ex-Cell-Medium werden den Zellen zugegeben
und die Zellen 3 Tage lang bei 28°C
inkubiert. Der Überstand
wird geerntet, und die Expression des PRO-Polypeptids im Baculovirus-Expressionsvektor
kann durch Chargenbindung von 1 ml Überstand an 25 ml Ni-NTA-Perlen
(QIAGEN) für
Histidin-markierte Proteine oder Protein-A-Sepharose-CL-4B-Perlen
(Pharmacia) für
IgG-markierte Proteine, gefolgt von SDS-PAGE-Analyse im Vergleich
zu einer bekannten Konzentration von Proteinstandard mittels Coomassie-Blau-Färbung, bestimmt
werden.
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Das
konditionierte Medium aus den transfizierten Zellen (0,5 bis 3 l)
wird mittels Zentrifugation zur Entfernung der Zellen geerntet und
durch 0,22-μm-Filter
filtriert. Für
die poly-his-markierten Konstrukte wird das das PRO-Polypeptid umfassende
Protein unter Verwendung einer Ni-NTA-Säule (Qiagen) gereinigt. Vor
der Reinigung wird dem konditionierten Medium Imidazol auf eine
Konzentration von 5 mM zugegeben. Das konditionierte Medium wird
bei einer Flussrate von 4–5
ml/min bei 4°C
auf eine 6-ml-Ni-NTA-Säule
gepumpt, die in 20 mM Hepes-Puffer, pH 7,4, äquilibriert war, der 0,3 M
NaCl und 5 mM Imidazol enthielt. Nach der Beladung wurde die Säule mit
zusätzlichem Äquilibrierungspuffer
gewaschen und das Protein mit 0,25 M Imidazol enthaltendem Äquilibrierungspuffer
eluiert. Das hochgereinigte Protein wird anschließend mit
einer 25-ml-G25-Superfine-Säule
(Pharmacia) in Aufbewahrungspuffer entsalzt, der 10 mM Hepes, 0,14
M NaCl und 4% Mannit, pH 6,8, enthielt, und bei –80°C gelagert.
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Immunoadhäsin- (Fc
enthaltende) Konstrukte von Proteinen werden aus dem konditionierten
Medium wie folgt gereinigt. Das konditionierte Medium wird auf eine
5-ml-Protein-A-Säule (Pharmacia)
gepumpt, die in 20 mM Na-Phosphatpuffer, pH 6,8, äquilibriert
worden war. Nach der Beladung wird die Säule ausgiebig mit Äquilibrierungspuffer
gewaschen, bevor sie mit 100 mM Zitronensäure, pH 3,5, eluiert wird.
Das eluierte Protein wird sofort neutralisiert, indem 1-ml-Fraktionen
in Röhrchen
aufgefangen wurden, die 275 ml 1 M Tris-Puffer, pH 9, enthalten.
Das hochgereinigte Protein wird anschließend wie oben für die poly-His-markierten
Proteine beschrieben in Aufbewahrungspuffer entsalzt. Die Homogenität des PRO-Polypeptids
kann mittels SDS-Polyacrylamidgelen und durch N-terminale Aminosäuresequenzierung
mittels Edman-Abbau oder andere analytische Verfahren wie gewünscht und
notwendig beurteilt werden.
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BEISPIEL 9: Herstellung von Antikörpern, die
an PRO-Polypeptide binden
-
Dieses
Beispiel illustriert die Herstellung von monoklonalen Antikörpern, die
spezifisch an ein PRO-Polypeptid binden können.
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Techniken
zur Herstellung monoklonaler Antikörper sind auf dem Gebiet der
Erfindung bekannt und werden beispielsweise in Goding, s. o., beschrieben.
Immunogene, die eingesetzt werden können, umfassen gereinigtes
PRO-Polypeptid, das PRO-Polypeptid
enthaltende Fusionsproteine und Zellen, die rekombinantes PRO-Polypeptid
an der Zelloberfläche
exprimieren. Die Auswahl des Immunogens kann vom Fachmann ohne übermäßiges Experimentieren
getroffen werden.
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Mäuse, wie
z. B. Balb/c, werden mit dem in komplettem Freundschen Adjuvans
emulgierten und subkutan oder intraperitoneal in einer Menge von
1–100
Mikrogramm injizierten PRO-Polypeptid-Immunogen immunisiert. Alternativ
dazu wird das Immunogen in MPL-TDM-Adjuvans (Ribi Immunochemical
Research, Hamilton, MT) emulgiert und in die Hinterpfoten des Tiers
injiziert. Die immunisierten Mäuse
werden dann 10 bis 12 Tage später
mit zusätzlichem,
im gewählten
Adjuvans emulgiertem Immunogen geboostet. Danach können die
Mäuse außerdem für mehrere
Wochen mit zusätzlichen
Immunisierungsinjektionen geboostet werden. Serumproben können aus
den Mäusen
regelmäßig durch
retro-orbitale Blutabnahme für
das Testen in ELISA-Tests zum Nachweis von Anti-PRO-Polypeptid-Antikörpern entnommen
werden.
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Nachdem
ein geeigneter Antikörpertiter
nachgewiesen worden ist, können
die für
Antikörper „positiven" Tiere mit einer
letzten intravenösen
Injektion von PRO-Polypeptid injiziert werden. Drei bis vier Tage
später
werden die Mäuse
getötet
und die Milzzellen gewonnen. Die Milzzellen werden dann an eine
gewählte Maus-Myelom-Zelllinie, wie
z. B. P3X63AgU.1, die von ATCC (Nr. CRL 1597) erhältlich ist,
fusioniert (unter Verwendung von 35% Polyethylenglykol). Die Fusionen
erzeugen Hybridomzellen, die dann in 96-Napf-Gewebekulturplatten
ausplattiert werden können,
die HAT-Medium (Hypoxanthin,
Aminopterin und Thymidin) enthalten, um die Vermehrung von nicht
fusionierten Zellen, Myelom-Hybriden und Milzzellen-Hybriden zu
hemmen.
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Die
Hybridomzellen werden in einem ELISA-Test auf Reaktivität gegen
das PRO-Polypeptid
gescreent. Die Ermittlung „positiver" Hybridomzellen,
welche die gewünschten
monoklonalen Antikörper
gegen das PRO-Polypeptid sekretieren, ist auf dem Gebiet der Erfindung
bekannt.
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Die
positiven Hybridomzellen können
intraperitoneal in syngenetische Balb/c-Mäuse injiziert werden, um Aszites
zu produzieren, welche die monoklonalen Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper enthalten. Alternativ dazu
können
die Hybridomzellen in Gewebekulturflaschen oder Rollerflaschen gezüchtet werden.
Die Reinigung der in den Aszites produzierten monoklonalen Antikörper kann
unter Verwendung von Ammonsulfatpräzipitation, gefolgt von Gelausschlusschromatographie
erzielt werden. Alternativ dazu kann Affinitätschromatographie auf Basis
der Bindung von Antikörper
an Protein A oder Protein G eingesetzt werden.
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BEISPIEL 10: Chimäre PRO-Polypeptide
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PRO-Polypeptide
können
als chimäre
Proteine mit einer oder mehreren zusätzlichen, angefügten Polypeptiddomänen exprimiert
werden, um die Proteinreinigung zu erleichtern. Derartige die Reinigung
erleichternde Domänen
umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf, metallchelatierende
Peptide, wie z. B. Histidin-Tryptophan-Module, die eine Reinigung an immobilisierte
Metalle ermöglichen,
Protein-A-Domänen,
die eine Reinigung an immobilisiertem Immunglobulin ermöglichen,
und die im FLAGSTM-Extension/Affinitätsreinigungssystem
(Immunex Corp., Seattle, WA) eingesetzte Domäne. Die Aufnahme einer spaltbaren
Linkersequenz, wie z. B. Faktor XA oder Enterokinase (Invitrogen,
San Diego, CA), zwischen der Reinigungsdomäne und der PRO-Polypeptidsequenz
kann zweckdienlich sein, um die Expression von für das PRO-Polypeptid kodierender
DNA zu erleichtern.
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BEISPIEL 11: Reinigung von PRO-Polypeptiden
unter Verwendung spezifischer Antikörper
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Native
oder rekombinante PRO-Polypeptide können durch eine Vielzahl von
Standardtechniken auf dem Gebiet der Proteinreinigung gereinigt
werden. Beispielsweise wird Pro-PRO-Polypeptid, reifes PRO-Polypeptid
oder Prä-PRO-Polypeptid
mittels Immunoaffinitätschromatographie
unter Verwendung von für
das PRO-Polypeptid von Interesse spezifischen Antikörpern gereinigt.
Allgemein wird eine Immunoaffinitätssäule konstruiert, indem der
Anti-PRO-Polypeptid-Antikörper
kovalent an ein aktiviertes Chromatographieharz gebunden wird.
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Polyklonale
Immunglobuline werden aus Immunseren entweder durch Präzipitation
mit Ammoniumsulfat oder durch Reinigung an immobilisiertem Protein
A (Pharmacia LKB Biotechnology, Piscataway, NJ) hergestellt. Desgleichen
werden monoklonale Antikörper
aus Maus-Aszitesflüssigkeit
durch Ammoniumsulfatpräzipitation
oder Chromatographie an immobilisiertem Protein A hergestellt. Teilweise
gereinigtes Immunglobulin wird kovalent an ein Chromatographieharz,
wie z. B. CnBr-aktivierte SEPHAROSETM (Pharmacia
LKB Biotechnology), gebunden. Der Antikörper wird an das Harz gekoppelt,
das Harz wird blockiert und das derivatisierte Harz nach den Anleitungen
des Herstellers gewaschen.
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Eine
derartige Immunoaffinitätssäule wird
bei der Reinigung eines PRO-Polypeptids eingesetzt, indem eine Fraktion
aus Zellen hergestellt wird, die PRO-Polypeptid in löslicher
Form enthält.
Dieses Präparat
wird erlangt, indem die ganze Zelle oder eine subzelluläre Fraktion
solubilisiert wird, die über
Differentialzentrifugation durch Zugabe von Tensid erlangt wurde
oder durch andere, auf dem Gebiet der Erfindung bekannte Verfahren
erlangt wurde. Alternativ dazu kann lösliches PRO-Polypeptid, das
eine Signalsequenz enthält,
in brauchbarer Menge in das Medium sekretiert werden, in dem die
Zellen gezüchtet
werden.
-
Ein
Präparat,
das lösliches
PRO-Polypeptid enthält,
wird über
die Immunoaffinitätssäule geschickt
und die Säule
unter Bedingungen gewaschen, die eine bevorzugte Absorption des
PRO-Polypeptids ermöglichen (z.
B. Puffer hoher Ionenstärke
in Gegenwart von Tensid). Danach wird die Säule unter Bedingungen eluiert, welche
die Antikörper/PRO-Polypeptid-Bindung
zerstören
(z. B. ein Puffer mit niedrigem pH-Wert, wie z. B. ungefähr pH 2–3, oder
eine hohe Konzentration eines Chaotrops, wie z. B. Harnstoff oder
Thiocyanat-Ion), und das PRO-Polypeptid wird aufgefangen.
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BEISPIEL 12: Medikamenten-Screening
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Diese
Erfindung ist insbesondere für
das Screenen von Verbindungen durch Verwendung von PRO-Polypeptiden
oder Bindungsfragmenten davon in beliebigen einer Vielzahl von Medikament-Screeningtechniken
zweckdienlich. Das in einem derartigen Test eingesetzte PRO-Polypeptid
oder Fragment kann entweder frei in Lösung, an einen festen Träger fixiert,
an einer Zelloberfläche
oder intrazellulär
vorliegen. Eines der Verfahren des Medikamenten-Screenings setzt
eukaryotische oder prokaryotische Wirtszellen ein, die stabil mit
rekombinanten Nucleinsäuren
transformiert sind, die das PRO-Polypeptid oder Fragment exprimieren. Medikamente
werden gegen solche transformierten Zellen in kompetitiven Bindungstests
gescreent. Solche Zellen können
entweder in lebensfähiger
oder fixierter Form für
Standardbindungstests verwendet werden. Man kann beispielsweise
die Bildung von Komplexen zwischen PRO-Polypeptid oder einem Fragment
und dem getesteten Mittel messen. Alternativ dazu kann man die Verminderung
der Komplexbildung zwischen dem PRO-Polypeptid und seiner Zielzelle oder
seinen Zielrezeptoren untersuchen, die vom getesteten Mittel verursacht
wird.
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Folglich
stellt die vorliegende Erfindung Screeningverfahren für Medikamente
oder jegliche andere Mittel bereit, die eine PRO-Polypeptid-assoziierte
Krankheit oder Störung
beeinflussen können.
Diese Verfahren umfassen das Kontaktieren eines derartigen Mittels
mit einem PRO-Polypeptid oder einem Fragment davon und das Testen
(i) auf das Vorliegen eines Komplexes zwischen dem Mittel und dem
PRO-Polypeptid oder Fragment oder (ii) auf das Vorliegen eines Komplexes
zwischen dem PRO- Polypeptid
oder Fragment und den Zellen, und zwar mittels Verfahren, die auf
dem Gebiet der Erfindung wohlbekannt sind. In derartigen kompetitiven
Bindungstests ist das PRO-Polypeptid oder Fragment typischerweise
markiert. Nach geeigneter Inkubation wird freies PRO-Polypeptid
oder Fragment vom in gebundener Form vorliegenden abgetrennt, und
die Menge an freiem oder gebundenem Marker ist ein Maß für die Fähigkeit
des jeweiligen Mittels, an PRO-Polypeptid zu binden oder den PRO-Polypeptid/Zell-Komplex
zu stören.
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Eine
weitere Technik zum Medikamenten-Screening stellt ein Hochdurchsatz-Screening für Verbindungen
bereit, die eine geeignete Bindungsaffinität für ein Polypeptid aufweisen,
und wird ausführlich
in der am 13. September 1984 veröffentlichten
WO 84/03564 beschrieben.
Zusammenfassend dargelegt, wird eine große Anzahl verschiedener kleiner
Peptidtestverbindungen an einem festen Substrat, wie z. B. an Kunststoffnadeln
oder irgendwelchen anderen Oberflächen, synthetisiert. Auf ein
PRO-Polypeptid angewendet, werden die Peptidtestverbindungen mit
PRO-Polypeptid zur
Reaktion gebracht und gewaschen. Gebundenes PRO-Polypeptid wird
mit auf dem Gebiet der Erfindung wohlbekannten Verfahren nachgewiesen.
Gereinigtes PRO-Polypeptid kann auch direkt auf Platten zur Verwendung
in den oben genannten Medikamenten-Screeningtechniken beschichtet
werden. Außerdem
können
nicht-neutralisierende Antikörper
verwendet werden, um Peptid einzufangen und es am festen Träger zu immobilisieren.
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Diese
Erfindung erwägt
auch die Verwendung kompetitiver Medikamenten-Screeningtests, in
denen neutralisierende Antikörper,
die zur Bindung von PRO-Polypeptid fähig sind, spezifisch mit einer
Testverbindung um die Bindung an PRO-Polypeptid oder Fragmente davon
konkurrieren. Auf diese Weise können
die Antikörper
verwendet werden, um das Vorliegen jeglichen Peptids nachzuweisen,
das eine oder mehrere antigene Determinanten mit dem PRO-Polypeptid
gemeinsam hat.
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BEISPIEL 13: Rationales Arzneimittel-Design
-
Das
Ziel von rationalem Arzneimittel-Design ist es, Strukturanaloga
biologisch aktiver Polypeptide von Interesse (d. h. eines PRO-Polypeptids)
oder von kleinen Molekülen
herzustellen, mit denen sie Wechselwirken, z. B. Agonisten, Antagonisten
oder Inhibitoren. Jedes dieser Beispiele kann verwendet werden,
um Medikamente zu gestalten, die aktivere oder stabilere Formen
des PRO-Polypeptids sind oder die die Funktion des PRO-Polypeptids
in vivo steigern oder stören
(vgl. Hodgson, Bio/Technology 9, 19–21 (1991)).
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In
einem der Ansätze
wird die dreidimensionale Struktur des PRO-Polypeptids oder eines
PRO-Polypeptid-Inhibitor-Komplexes mittels Röntgenstrahlenkristallographie,
mittels Computermodellierung oder am typischsten mittels einer Kombination
beider Ansätze
bestimmt. Die Form sowie die Ladungen des PRO-Polypeptids müssen ermittelt
sein, um die Struktur aufzuklären
und die aktive(n) Stelle(n) des Moleküls zu bestimmen. Seltener können brauchbare
Informationen bezüglich
der Struktur des PRO-Polypeptids durch Modellierung auf Basis der
Struktur homologer Proteine erlangt werden. In beiden Fällen werden
maßgebliche
Strukturinformationen verwendet, um analoge PRO-Polypeptid-artige
Moleküle
zu konstruieren oder um effiziente Inhibitoren zu identifizieren.
Brauchbare Beispiele des rationalen Arzneimittel-Designs können Moleküle umfassen, die eine verbesserte
Aktivität
oder Stabilität
aufweisen, wie von Braxton und Wells, Biochemistry 31, 7796–7801 (1992),
gezeigt wurde, oder die als Inhibitoren, Agonisten, Antagonisten
nativer Peptide wirken, wie von Athauda et al., J. Biochem. 113,
742–746
(1993), gezeigt wurde.
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Es
ist außerdem
möglich,
einen für
das Ziel spezifischen Antikörper
zu isolieren, der wie oben beschrieben durch einen Funktionstest
selektiert wurde, und dann seine Kristallstruktur aufzuklären. Dieser
Ansatz liefert im Prinzip ein Pharmakor, auf dem eine nachfolgende
Medikamentkonstruktion basieren kann. Es ist möglich, die Proteinkristallographie
gänzlich
zu umgehen, indem Anti-Idiotyp-Antikörper (Anti-Ids) gegen einen
funktionellen, pharmakologisch aktiven Antikörper erzeugt werden. Als Spiegelbild
eines Spiegelbilds kann von der Bindungsstelle der Anti-Ids erwartet werden,
dass sie ein Analogon des ursprünglichen
Rezeptors ist. Der Anti-Id könnte
dann verwendet werden, um Peptide aus Banken chemisch oder biologisch
produzierter Peptide zu identifizieren und zu isolieren. Die isolierten
Peptide würden
dann als Pharmakor agieren.
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Aufgrund
der vorliegenden Erfindung können
ausreichende Mengen des PRO-Polypeptids
verfügbar gemacht
werden, um derartige analytische Untersuchungen wie eine Röntgenstrahlenkristallographie
durchzuführen.
Außerdem
stellt die Kenntnis der hierin bereitgestellten PRO-Polypeptid-Aminosäuresequenz
eine Orientierung für
jene bereit, die Computermodellierungstechniken anstelle der oder
zusätzlich
zur Röntgenstrahlenkristallographie
einsetzen.
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BEISPIEL 14: Gen-Amplifikation
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Dieses
Beispiel zeigt, dass Gene, die für
verschiedene PRO-Polypeptide kodieren, im Genom gewisser menschlicher
Krebsarten amplifiziert werden. Die Amplifikation ist mit der Überexpression
des Genprodukts assoziiert, was zeigt, dass das PRO-Polypeptid ein nützliches
Ziel für
therapeutische Interventionen bei gewissen Krebsarten, wie z. B.
Kolon-, Lungen- und andere Krebsarten, darstellt. Therapeutische
Mittel können
die Form von Antagonisten von für
PRO-Polypeptide kodierenden Genen annehmen, z. B. murin-menschliche
chimäre,
humanisierte oder menschliche Antikörper gegen das PRO-Polypeptid.
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Das
Ausgangsmaterial für
das Screening war genomische DNA, die aus einer Reihe von Krebsarten isoliert
wurde. Die DNA wird genau, z. B. fluorometrisch, quantifiziert.
Als negative Kontrolle wurde DNA aus den Zellen von zehn normalen,
gesunden In dividuen isoliert, gepoolt und als Testkontrolle für die Genkopie bei
gesunden Individuen (NorHu) verwendet.
-
Der
5'-Nuclease-Test
(z. B. TaqManTM) sowie quantitative Echtzeit-PCR
(z. B. ABI Prizm 7700 Sequence Detection SystemTM (Perkin
Elmer, Applied Biosystems Divisi on, Foster City, CA)) wurden verwendet, um
Gene zu finden, die bei gewissen Krebsarten potentiell amplifiziert
werden. Die Resultate wurden verwendet, um zu bestimmen, ob die
für das
PRO-Polypeptid kodierende DNA in etwaigen der gescreenten Lungen- und
Kolon-Krebsarten überrepräsentiert
sind. Das Resultat wurde in Delta-CT-Einheiten dargestellt. Eine
Einheit entspricht 1 PCR-Zyklus oder etwa einer 2fachen Amplifikation
im Verhältnis
zum Normalwert, zwei Einheiten entsprechen dem 4fachen, 3 Einheiten
dem 8fachen usw. Die Quantifizierung wurde unter Verwendung von
Primern und einem TaqmanTM-Fluoreszenzstoff,
der von dem für
das PRO-Polypeptid kodierenden Gen abstammt, erhalten. Regionen
des PRO-Polypeptids, die mit der größten Wahrscheinlichkeit einzigartige
Nucleinsäuresequenzen
enthalten und die mit der geringsten Wahrscheinlichkeit ausgespleißte Introns
aufweisen, werden für
die Primer-Ableitung bevorzugt, z. B. die untranslatierte 3'-Region.
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Die
5'-Nuclease-Testreaktion
ist ein fluoreszierendes PCR-basiertes Verfahren, das die 5'-Exonuclease-Aktivität von Taq-DNA-Polymerase-Enzym
verwendet, um die Amplifikation in Echtzeit zu beobachten. Zwei Oligonucleotid-Primer
werden für
die Erzeugung eines Amplicons verwendet, das für eine PCR-Reaktion typisch
ist. Ein drittes Oligonucleotid oder eine Sonde wird kreiert, um
eine Nucleotidsequenz zu detektieren, die sich zwischen den zwei
PCR-Primern befindet. Die Sonde ist mittels Taq-DNA-Polymerase-Enzym
nicht verlängerbar
und mit einem fluoreszierenden Reporter-Farbstoff und einem fluoreszierenden
Quencher-Farbstoff markiert. Etwaige laserindizierte Emissionen
des Reporter-Farbstoffs wird durch den Quench-Farbstoff gequencht,
wenn sich die zwei Farbstoffe nahe beieinander befinden, wie dies
auf der Sonde der Fall ist. Während
der Amplifikationsreaktion wird die Sonde mit dem Taq-DNA-Polymerase-Enzym
auf eine matrizenabhängige
Art und Weise gespalten. Die resultierenden Sondenfragmente dissoziieren
in Lösung,
und das Signal des freigesetzten Reporter-Farbstoffs ist frei von
der quenchenden Wirkung des zweiten Fluorophors. Ein Molekül des Reporter-Farbstoff
wird für
jedes neue synthetisierte Molekül
freigesetzt, und die Detektion des nicht gequenchten Reporter-Farbstoffs
stellt die Basis für
die quantitative Interpretion der Daten dar.
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Das
5'-Nuclease-Verfahren
wird auf einer Vorrichtung zur quantitativen Echtzeit-PCR, z. B. der ABI Prism
7700TM Sequence Detection, laufen gelassen.
Das System besteht aus einem Thermocycler, einem Laser, einer ladungsgekoppelten
Kameravorrichtung (CCD) und einem Computer. Das System amplifiziert
Proben in einem 96-Well-Format auf einem Thermocycler. Während der
Amplifikation wird das laser-induzierte
fluoreszierende Signal in Echtzeit durch Glasfaserkabeln von allen
96 Wells gesammelt und an der CCD detektiert. Das System umfasst
Software zum Betrieb des Instruments sowie zur Analyse der Daten.
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5'-Nuclease-Testdaten
werden anfänglich
als Ct oder als Schwellenwert-Zyklus exprimiert. Dies wird als jener
Zyklus definiert, bei dem es zu einer Akkumulation des Reporter-Signals über dem
Fluoreszenz-Hintergrund-Ausmaß kommt.
Die Ct-Werte werden als quantitative Messung der relativen Anzahl
an Start-Kopien einer bestimmten Target-Sequenz in einer Nucleinsäureprobe
verwendet.
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Es
wurde herausgefunden, dass Gene, die für die folgenden PRO-Polypeptide
kodierten, in dem oben genannten Test amplifiziert wurden:
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PRO351.
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BEISPIEL 15: In-situ-Hybridisierung
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Die
In-situ-Hybridisierung ist eine leistungsfähige und vielseitige Technik
zur Detektion und Lokalisierung von Nucleinsäuresequenzen in Zell- oder
Gewebepräparaten.
Sie kann beispielsweise zweckdienlich sein, um Orte der Genexpression
zu identifizieren, die Gewebeverteilung der Transkription zu analysieren,
Virusinfektion festzustellen und zu lokalisieren, Veränderungen
der spezifischen mRNA-Synthese zu verfolgen und die Chromosomenkartierung
zu unterstützen.
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Die
In-situ-Hybridisierung wurde nach einer optimierten Version des
Protokolls von Lu und Gillet, Cell Vision 1, 169–176 (1994), unter Verwendung
von PCR-erzeugten, 33P-markierten Ribosonden
durchgeführt. Zusammenfassend
wurden in Formalin fi xierte, in Paraffin eingebettete menschliche
Gewebe geschnitten, von Paraffin befreit, in Proteinase K (20 g/ml)
15 Minuten lang bei 37°C
von Protein befreit und für
die In-situ-Hybridisierung
wie von Lu und Gillet, s. o., beschrieben weiterverarbeitet. Eine
[33P]UTP-markierte Antisense-Ribosonde wurde
aus einem PCR-Produkt erzeugt und bei 55°C über Nacht hybridisiert. Die
Objektträger
wurden in Kodak NTB2-Nuclear-track-Emulsion
eingetaucht und 4 Wochen lang exponiert.
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Synthese der 33P-Ribosonde
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6,0 μl (125 mCi) 33P-UTP (Amersham BF 1002, SA < 2.000 Ci/mmol)
wurden mittels Speed-Vac getrocknet. Jedem 33P-UTP
enthaltendem Röhrchen
wurden die folgenden Bestandteile zugegeben:
2,0 μl 5 × Transkriptionspuffer
1,0 μl DTT (100
mM)
2,0 μl
NTP-Gemisch (2,5 mM: 10 μ;
je 10 mM GTP, CTP & ATP
+ 10 μl
H2O)
1,0 μl UTP (50 μM)
1,0 μl Rnasin
1,0 μl DNA-Templat
(1 μg)
1,0 μl H2O
1,0 μl RNA-Polymerase (für PCR-Produkte
T3 = AS, T7 = S, üblicherweise)
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Die
Röhrchen
wurden bei 37°C
eine Stunde lang inkubiert. 1,0 μl
RQ1-DNase wurde zugegeben, gefolgt von Inkubation bei 37°C für 15 Minuten.
Es wurden 90 μl
TE (10 mM Tris pH 7,6/1 mM EDTA pH 8,0) zugegeben und das Gemisch
auf DE81-Papier pipettiert. Die verbleibende Lösung wurde in eine Microcon-50-Ultrafiltrationseinheit
gegeben und unter Verwendung von Programm 10 zentrifugiert (6 Minuten).
Die Filtrationseinheit wurde über
ein zweites Röhrchen
invertiert und unter Verwendung von Programm 2 zentrifugiert (3
Minuten). Nach einer letzten Zentrifugation zur Gewinnung wurden
100 μl TE
zugegeben. 1 μl
des Endprodukts wurde auf DE81-Papier pipettiert und in 6 ml Biofluor
II gezählt.
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Die
Sonde wurde an einem TBE/Harnstoff-Gel laufen gelassen. 1–3 μl der Sonde
oder 5 μl
RNA Mrk III wurden zu 3 μl
Beladungspuffer zugegeben. Nach Erhitzen auf einem Heizblock bei
95°C für 3 Minuten
wurde das Gel sofort auf Eis gegeben. Die Näpfe des Gels wurden gespült, die
Probe aufgegeben und bei 180–250
V 45 Minuten lang laufen gelassen. Das Gel wurde in Saranfolie eingewickelt
und einem XAR-Film mit
einem Bildverstärkerschirm
in einem Gefrierschrank bei –70°C für eine Stunde
bis über
Nacht exponiert.
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33P-Hybridisierung
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A. Vorbehandlung von Gefrierschnitten
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Die
Objektträger
wurden dem Gefrierschrank entnommen, auf Aluminiumschalen gegeben
und bei Raumtemperatur 5 Minuten lang aufgetaut. Die Schalen wurden
fünf Minuten
lang bei 55°C
in einen Inkubator gestellt, um die Kondensation zu vermindern.
Die Objektträger
wurden 10 Minuten lang in 4% Paraformaldehyd auf Eis in einem Abzug
fixiert und in 0,5 × SSC
5 Minuten lang bei Raumtemperatur gewaschen (25 ml 20 × SSC +
975 ml SQ-H2O). Nach der Proteinentfernung
in 0,5 μg/ml
Proteinase K für
10 Minuten bei 37°C
(12,5 μl
einer 10 mg/ml Stammlösung
in 250 ml vorgewärmtem,
RNase-freiem RNAse-Puffer) wurden die Schnitte in 0,5 × SSC 10
Minuten lang bei Raumtemperatur gewaschen. Die Schnitte wurden in
70%, 95%, 100% Ethanol für
je 2 Minuten entwässert.
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B. Vorbehandlung von in Paraffin eingebetteten
Schnitten
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Die
Objektträger
wurden vom Paraffin befreit, in SQ-H2O gegeben
und zweimal in 2 × SSC
bei Raumtemperatur jeweils 5 Minuten lang gespült. Die Schnitte wurden von
Protein befreit, und zwar in 20 μg/ml
Proteinase K (500 μl
einer 10 mg/ml Stammlösung
in 250 ml RNase-freiem RNase-Puffer; 37°C, 15 Minuten) – menschlicher
Embryo, oder 8 × Proteinase
K (100 μl
in 250 ml RNase-Puffer, 37°C,
30 Minuten) – Formalingewebe.
Die anschließende
Spülung
in 0,5 × SSC
und Entwässerung
wurden wie oben beschrieben durchgeführt.
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C. Vorhybridisierung
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Die
Objektträger
wurden in einer mit Box-Puffer- (4 × SSC, 50% Formamid) gesättigtem
Filterpapier ausgekleideten Kunststoffbox ausgelegt. Das Gewebe
wurde mit 50 μl
Hybridisierungspuffer (3,75 g Dextransulfat + 6 ml SQ-H2O)
bedeckt, gevortext und in der Mikrowelle 2 Minuten lang mit gelockertem
Deckel erhitzt. Nachdem Abkühlen
auf Eis wurden 18,75 ml Formamid, 3,75 ml 20 × SSC und 9 ml SQ-H2O zugegeben, das Gewebe gut gevortext und
bei 42°C
1–4 Stunden
lang inkubiert.
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D. Hybridisierung
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1,0 × 106 cpm Sonde und 1,0 μl tRNA (50 mg/ml Stammlösung) je
Objektträger
wurden für
3 Minuten auf 95°C
erhitzt. Die Objektträger
wurden auf Eis gekühlt,
und es wurden 48 μl
Hybridisierungspuffer je Objektträger zugegeben. Nach dem Vortexen
wurden 50 μl 33P-Gemisch zu 50 μl der Vorhybridisierung auf
dem Objektträger
zugegeben. Die Objektträger
wurden über
Nacht bei 55°C
inkubiert.
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E. Waschungen
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Das
Waschen wurde für
2 × 10
Minuten mit 2 × SSC,
EDTA bei Raumtemperatur (400 ml 20 × SSC + 16 ml 0,25 M EDTA,
Vf = 4 l) durchgeführt, gefolgt von RNaseA-Behandlung bei 37°C für 30 Minuten
(500 μl von
10 mg/ml in 250 ml Rnase-Puffer = 20 μg/ml). Die Objektträger wurden
2 × 10
Minuten mit 2 × SSC,
EDTA bei Raumtemperatur gewaschen. Die Stringent-Waschbedingungen
waren die Folgenden: 2 Stunden bei 55°C, 0,1 × SSC, EDTA (20 ml 20 × SSC +
16 ml EDTA, Vf = 4 l).
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F. Oligonucleotide
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Die
In-situ-Analyse wurde an einer Vielzahl von in
EP 99912321.9 offenbarten DNA-Sequenzen vorgenommen.
Die für
diese Analysen eingesetzten Oligonucleotide wurden von den in
EP 99912321.9 offenbarten
Nucleotidsequenzen hergeleitet und weisen allgemein eine Länge im Bereich
von 40 bis 55 Nucleotiden auf.
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Hinterlegung von Material
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Die
folgenden Materialien wurden bei der American Type Culture Collection,
12301 Parklaven Drive, Rockville, MD, USA (ATCC), hinterlegt:
Material | ATCC-Hinterlegungsnr. | Hinterlequngsdatum |
DNA40571-1315 | ATCC
209784 | 21.
April 1998 |
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Diese
Hinterlegung wurde unter den Bestimmungen des „Budapest Treaty an the International
Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purpose of
Patent Procedure and the Regulations thereunder" (Budapest-Übereinkommen) vorgenommen.
Dies garantiert die Erhaltung einer lebensfähigen Kultur der Hinterlegung
für 30
Jahre vom Datum der Hinterlegung. Die Hinterlegung wird von ATCC
unter den Bedingungen des Budapest-Übereinkommens zur Verfügung gestellt
und unterliegt einer Vereinbarung zwischen Genentech Inc. und ATCC,
was die ständige
und uneingeschränkte
Verfügbarkeit
der Nachkommenschaft der Kultur der Hinterlegung für die Öffentlichkeit
bei Erteilung des einschlägigen
US-Patents oder bei Offenlegung jeglicher US- oder ausländischen
Patentanmeldung gewährleistet,
was auch immer als erstes eintrifft, und die Verfügbarkeit
der Nachkommenschaft für
jemanden vom US-Bevollmächtigten
für Patente
und Warenzeichen bestimmten gewährleistet,
der dazu gemäß 35 USC §122 und
gemäß den Regeln
des Bevollmächtigten
dafür (einschließlich 37
CFR § 1,14
mit besonderer Bezugnahme auf 886 OG 638) berechtigt ist.
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Der
Abtretungsempfänger
der vorliegenden Anmeldung hat zugestimmt, dass die Materialien,
falls eine Kultur der hinterlegten Materialien bei Kultivierung
unter geeigneten Bedingungen abstirbt, verloren geht oder zerstört werden
sollte, bei Benachrichtigung unverzüglich durch andere derselben
ersetzt werden. Die Verfügbarkeit
der hinterlegten Materialien ist nicht als Erlaubnis auszulegen,
die Erfindung entgegen der unter der Amtsgewalt einer beliebigen
Regierung gemäß ihrer
Patentrechte gewährten
Rechte praktisch umzusetzen.
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Die
vorangehende schriftliche Beschreibung wird als ausreichend erachtet,
einem Fachkundigen zu ermöglichen,
die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Die vorliegende Erfindung
wird durch das hinterlegte Konstrukt in ihrem Umfang nicht eingeschränkt, da
die hinterlegte Ausführungsform
als einzelne Illustration gewisser Aspekte der Erfindung gedacht
ist. Die Hinterlegung von Material hierin stellt kein Zugeständnis dar, dass
die hierin enthaltende schriftliche Beschreibung unzulänglich ist,
um die praktische Umsetzung irgendeines Aspekts der Erfindung, einschließlich der
besten Ausführungsart
davon, zu ermöglichen,
noch ist sie dahingehend auszulegen, dass sie den Schutzumfang der
Ansprüche
auf die speziellen Illustrationen einschränkt, die sie verkörpert. In
der Tat werden verschiedene Modifizierungen zusätzlich zu jenen, die hierin
dargestellt und beschrieben sind, dem Fachkundigen auf dem Gebiet
der Erfindung aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich
und liegen im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche.
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