Nachweis von Protease-resistentem Prion-Protein nach spontaner Transformationsreaktion Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Nachweis von infektiösem bzw. pathogenem Prion-Protein mit verbesserter Sensitivität. Hierzu erfolgt eine de novo Bildung von Protease-resistentem Prion-Protein PrPSc durch spontane Transformationsreaktion mittels Wechselwirkung von nicht- pathogenem Prion-Protein PrPc in der Probe mit Protease-sensitiven niedermolekularen PrPSc-Aggregaten, um höhermolekulare Protease- resistente PrPSc-Aggregate zu bilden.
Prionen sind die für übertragbare spongiforme Encephalopathien (TSE), wie etwa Kuru, Variante Creutzfeid-Jakob-Krankheit (vCJD), Spongiforme Encephalopathie beim Rind (BSE), chronische Auszehrungskrankheit (CWD) und Scrapie, verantwortlichen infektiösen Partikel. Der Hauptbestandteil von Prionen ist das Glycoprotein PrPSc, bei dem es sich um eine konformationell modifizierte Isoform eines normalen Zeiloberflächenproteins PrPc handelt (Prusiner, PNAS USA 95, 1363-1 383, 1 998). Das Krankheits- assoziierte Prionmolekül PrPSc ist in der Lage, sich durch Konversion von normalen Prionmolekülen PrPc zu replizieren.
Es wird angenommen, dass die Prionenreplikation nach dem "Nukleation/Polymerisations"-Modell erfolgt, basierend auf einem thermodynamischen Gleichgewicht von PrPc und PrPSc in Lösung (Jarrett and Landsbury, Cell, Vol 73, 1055-1058, 1993; Masel, Jansen and Nowak, Biophys. Chem. 77, 1 39-1 52, 1 999).
Das Modell basisert auf der Grundlage, dass das infektiöse Partikel ein multimeres, hoch geordnetes Aggregat von PrPSc darstellt, während ein
monomeres PrPSc-Molekül unstabil ist und erst durch Aggregation mit anderen PrPSc-Molekülen stabilisiert wird. Der Geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Replikation ist somit die Bildung eines Nukleus, der zur weiteren Stabilisierung von PrPSc-Aggregaten fungiert.
Das PrPSc-Oligomer verlängert sich an den Enden des Aggregats und zwar in dem Maße, wie neue PrPc-Moleküle angelagert, konvertiert und inkorporiert werden. Die Kinetik einer solchen "nukleierten Prionenreplikation" ist somit begrenzt durch die Anzahl von PrPSc-Nuklei, die in der Probe vorhanden sind und dem Potenzial der Interaktion von PrPc und PrPSc miteinander.
Zur Diagnose von Erkrankungen des TSE-Typs steht das Prion-Protein PrPSc als bisher einziger Marker zur Verfügung. Die Konzentration von PrPSc ist jedoch so gering, dass es selbst im Gehirn nur in den relativ späten Phasen einer TSE-Erkrankung diagnostisch nachweisbar ist. Somit existiert nur ein recht beschränktes diagnostisches Fenster zum Nachweis von TSE-Erkrankungen.
Es gibt daher Bestrebungen, die Sensitivität des Nachweises von PrPSc zu steigern. Basierend auf dem obigen Modell der Prionenreplikation wurde vor Kurzem ein Verfahren zur Erhöhung der Sensitivität des Nachweises von PrPSc in einer Probe entwickelt (Saborio et al., Nature 41 1 , 810-813; 2001 und Soto, Biochem. Soc. Trans. 30, 569-574, 2002, WO 02/04954). Dieses als Protein Misfolding Cyclic Amplification (PMCA) bezeichnete Verfahren umfasst das Inkontaktbringen einer zu untersuchenden Probe mit nicht-pathogenem PrPc, wobei in der Probe vorhandene kleine Mengen an PrPSc mit zugesetztem PrPc unter Bildung von Aggregaten interagieren, das Desaggregieren gebildeter Aggregate und das Bestimmen von pathogenem PrPSc in der Probe. Üblicherweise besteht das Verfahren aus mehreren Zyklen einer experimentell beschleunigten Prionenreplikation. Jeder Zyklus besteht aus zwei Phasen. In der ersten Phase interagieren
kleinste Mengen von PrPSc mit einigen PrPc-Molekülen, konvertieren diese und induzieren dadurch das Wachstum von PrPSc-Aggregaten.
In der zweiten Phase werden diese Aggregate durch die Applikation von Ultraschallwellen in kleine Teile zerlegt, wodurch die Anzahl von potenziellen Nuklei in jedem Zyklus exponentiell gesteigert wird. Die zyklische Natur der Methode erlaubt zumindest theoretisch soviele Zyklen bis der gewünschte Amplifizierungsstatus für die Detektion von PrPSc erreicht ist.
Letztlich hat die Methode das Ziel, einen exponentiellen Anstieg in der Anzahl von Templat-Einheiten zu erreichen und zwar auf Kosten eines PrPc- Substrates mit Hilfe einer zyklischen Reaktion, welche aus den Phasen Aggregationswachstum und Multiplikation der Templat-Einheiten besteht.
Das im Hamster-Modell angewandte PMCA-Verfahren wurde kürzlich ebenfalls für andere Spezies, wie Maus, Schaf, Ziege, Rind und Mensch, beschrieben mit dem Hinweis, dass in Abhängigkeit mit welcher Spezies gearbeitet wurde, offenbar in Abhängigkeit vom Aggregatzustand der jeweiligen PrPSc-Polymere insbesondere die zu applizierende Ultraschallstärke, die zur Amplifikation notwendig ist, angepasst werden muss (Anderes et al., Poster presentation, Transmissible Spongiform Encephalopathies. New perspectives for prion therapeutics, International Conference, December 1 .-3., 2002, Paris, France).
Die zyklische Methode zur Prionenamplifikation erscheint jedoch technisch anfällig und benötigt in der beschriebenen Art und Weise lange Inkubations- Sonifizierungs-Zyklen.
Tzaban et al. (Biochemistry 41 , 1 2868-1 2875, 2002) beschreiben, dass in Prionen-infizierten Hamstergehirnen bisher noch unbekannte Protease- sensitive PrPSc-Spezies in Form von niedermolekularen Aggregaten
vorliegen. Mit zunehmender Größe der Aggregate nimmt die Proteaseresistenz zu. Es findet sich jedoch keinerlei konkreter Hinweis auf eine mögliche diagnostische Relevanz dieser Beobachtung.
Lucassen et al. (Biochem. 42 (2003), 4127-4135) beschreiben eine in vitro Amplifikation von Protease-resistentem Prion Protein PrPSc durch Vermischen von Scrapie-infiziertem Hirnhomogenat aus Hamster oder Maus mit homologen Normalhirnhomogenaten.
Horiuchi et al. (PNAS USA, 97 (2000), 5836-5841 ) untersuchen Bindungsinteraktionen zwischen heterologen und homologen Maus- und Hamster-PrP-lsoformen. Nach diesen Ergebnissen ist die homologe PrP-sen Bindung an PrP-res nicht begünstigt gegenüber einer heterologen PrP-sen Bindung.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, ein einfaches, schnelles und sensitives Verfahren zum Nachweis von pathogenem Prion-Protein PrPSc in einer Probe bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen einer zu untersuchenden Probe,
(b) Transformieren von endogen in der Probe vorhandenem Protease- sensitivem pathogenem Prion-Protein PrPSc durch Wechselwirkung mit nicht-pathogenem Prion-Protein PrPc zu Protease-resistentem Prion-Protein PrPSc ohne Desaggregation von gebildeten PrPSc- Aggregaten,
(c) Inkubieren mit Protease und
(d) Bestimmen von Protease-resistentem Prion-Protein PrPSc in der Probe.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Existenz von Protease- sensitiven PrPSc-Aggregaten (Tzaban et al., supra) und deren
überraschenden Fähigkeit, eine spontane Transformationsreaktion zu Protease-resistenten PrPSc-Aggregaten einzugehen.
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Nachweis von infektiösem Prion- Protein mit verbesserter Sensitivität. Es erfolgt eine de novo Bildung von Protease-resistentem PrPSc durch spontane Transformationsreaktion mittels Wechselwirkung von endogenem natürlichen PrPc in der Probe mit Protease-sensitiven niedermolekularen PrPSc-Aggregaten, um höhermolekulare Protein-resistente PrPSc-Aggregate zu bilden.
Dabei wird davon ausgegangen, dass in einer für PrPSc positiven Probe neben hochmolekularen Protease-resistenten PrPSc-Aggregaten auch Protease-sensitives niederaggregiertes PrPSc in unterschiedlichen Aggregationszuständen von heterogenen Polymergrößen existiert. Dieses niederaggregierte PrPSc kann einem endogen in der Probe vorhandenen PrPc als Templat für eine spontane Transformationsreaktion dienen, welche die Bildung von Protease-resistenten PrPSc-Aggregaten ohne Einschaltung von Amplifikationszyklen erlaubt.
Unter entsprechenden Bedingungen wird somit durch in der Probe vorhandenes nicht-pathogenes PrPc, d.h. endogenes in der Probe vorhandenes PrPc und gegebenenfalls zugesetztes exogenes PrPc und dessen Anlagerung an die unterschiedlichen niederaggregierten und wachstumsfähigen PrPSc-Kristallisationskeime eine Erhöhung der Konzentration von hochaggregiertem und Protease-resistentem PrPSc- Polymer herbeigeführt. Dies führt wiederum zu einer Vermehrung von Protease-resistenten PrPSc-Aggregaten und zu einem klar erkennbaren Anstieg der Sensitivität des PrPSc-Nachweises in unterschiedlichen Detektionsverfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Nachweis von Prion- Protein aus verschiedenen Organismen, wie Rind, Maus, Hamster, Schaf,
Ziege oder Mensch. Es kann zur Diagnose von TSE-Erkrankungen, beispielsweise bei Menschen oder aber auch bei Haus-, Nutz- und Wildtieren, eingesetzt werden.
In ihrer einfachsten Ausführung besteht die Methode in einem Inkubationsschritt einer Probe unter Membransolubilisierungsbedingungen, bei denen Sphingomyelin/Cholesterin-reiche Detergenz-resistente Membranen (DRM), sogenannte "Lipid Rafts" (Baron and Caughey, Journal Biological Chemistry 2003, Geb 1 9, e-pub, ahead of print) bzw. Caveolae- artige Domänen (CLDs) (Vey et al., Proc. Natl. Acad. Sei. USA, Vol. 93, 14945-14949, 1 996) vorliegen, an welche offenbar PrPc und PrPSc via Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-Ankern assoziiert sind und die eine Konversion von PrPc zu PrPSc fördern.
Unter entsprechenden Bedingungen findet dann durch PrPc/PrPSc-"Lipid Raft"-lnteraktion eine sogenannte spontane Transformationsreaktion statt, resultierend in einer Verschiebung von niederaggregiertem Protease- sensitivem PrPSc (sPrPSc) zu höhermolekularen Protease-resistenteren PrPSc-Superaggregaten (rPrPSc).
Die Vorteile des Verfahrens liegen auf der Hand: einfache Durchführbarkeit, Ausnutzung von endogenem PrPc-Substrat Ausnutzung von endogen vorhandenem, durch Proteaseverdau bisher verlorenem, niederaggregiertem sPrPSc und Transformation desselben zu hochaggregiertem rPrPSc zur Sensitivitätssteigerung einer konventionellen Nachweismethode. Sensitivitätssteigerung beim Nachweis von PrPSc in Geweben und z.B. zellulären Blutbestandteilen, wie Buffy Coat etc., in welchen nur geringe Konzentrationen von PrPSc (im Protease-sensitiven, also sPrPSc-Status)-Templat existieren bei potenziell hohem vorhandenen PrPc-Gehalt.
Schritt (a) des Verfahrens umfasst die Bereitstellung einer zu untersuchenden Probe. Die Probe kann aus Gewebe oder Körperflüssigkeiten, die Prion-Protein enthalten können, wie etwa Hirn, Nervengewebe oder dem lymphoretikulären System, z.B. Blut oder Blutbestandteilen, stammen. Die Proben werden üblicherweise in Form von Homogenaten bereitgestellt, die ein "Lipid Raft" erhaltendes Detergenz, z.B. ein nichtionisches Detergenz, wie etwa Triton X100 enthalten. Insbesondere bei Proben aus Rind und Mensch wird vorzugsweise kein ionisches Detergenz wie etwa SDS zugesetzt. Proben aus Körperflüssigkeiten wie etwa Blut, zellulären Blutbestandteilen, Buffy Coats etc. können durch Anreicherung von Prion-Protein enthaltenden Zellen bereitgestellt werden, z.B. durch Gewinnung von Lymphozyten und anderen mononukleären Zellen aus antikoaguliertem Gesamtblut (z.B. Accuspin System Histopaque 1077, Sigma Diagnostics). Die Probe wird vorzugsweise unter nahezu physiologischen Bindungen, z.B. pH 6-8 und Salzkonzentration entsprechend 50-500 mmol/l NaCI bereitgestellt. Der Probe wird günstigerweise ein Proteasehemmer oder eine Kombination von Proteasehemmern, z. B. (Protease-Inhibitor-Cocktail complete, Röche Diagnostics) zugesezt, um in der Probe vorhandene endogene Proteasen zu inaktivieren. Die Probe wird vorzugsweise nach der Homogenisierung direkt bzw. frisch, d.h. ohne vorheriges Einfrieren eingesetzt.
Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst vorzugsweise eine Inkubation der Probe unter Bedingungen, bei denen eine spontane Transformation von Protease-sensitivem Prion-Protein PrPSc zu Protease- resistentem Prion-Protein PrPSc erfolgt. Diese spontane Transformation umfasst eine Anlagerung von nicht-pathogenem Prion-Protein PrPc an das in der Probe vorhandene Protease-sensitive Prion-Protein PrPSc.
Gegebenenfalls kann der Probe zur weiteren Sensitivitätssteigerung exogenes nicht-pathogenes Prion-Protein PrPc, z.B. PrPc-Homogenat zugesetzt werden, welches in der Lage ist, sich an in der Probe vorhandene
niedermolekulare PrPSc-Aggregate anzulagern. Das der Probe zugesetzte Material ist vorzugsweise ein frisches Homogenat, das nach der Homogenisierung nicht eingefroren wurde.
Die Probe wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 20-55 °C, insbesondere von 35-50 °C, inkubiert. Die Inkubation erfolgt für eine Dauer, die ausreicht, um eine wirksame Sensitivitätssteigerung zu erzielen. Vorzugsweise beträgt die Inkubationsdauer mindestens 10 min, z.B. von 10-240 min und besonders bevorzugt von 15-120 min. Gegebenenfalls kann vor Schritt (b) ein Desaggregierungsschritt durchgeführt werden, bei dem in der Probe ursprünglich vorhandene hochmolekulare PrPSc- Aggregate zu niedermolekularen Aggregaten desaggregiert werden. Beispielsweise kann ein solcher Schritt eine einmalige Ultraschallbehandlung umfassen. Es ist jedoch klarzustellen, dass das erfindungsgemäße Verfahren ohne Desaggregierung der in Schritt (b) gebildeten Aggregate und insbesondere ohne Amplifikationszyklen, d.h. insbesondere ohne mehrere aufeinander folgende Ultraschall/Inkubationszyklen, durchgeführt wird.
Die Protease gemäß (c) des erfindungegemäßen Verfahrens wird so gewählt, dass sie in der Lage ist, nicht-pathogenes Prion-Protein PrPc zu spalten, während PrPSc zumindest aus hochmolekularen Aggregaten weitgehend gegen die Spaltung resistent ist. Ein Beispiel für eine geeignete Protease ist Proteinase K. Besonders bevorzugt verwendet man Proteinase K einer Konzentration von 50-100 tg/nl.
Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Bestimmung von Protease-resistentem Prion-Protein PrPSc in der Probe. Diese Bestimmung kann nach allen im Stand der Technik bekannten Verfahren qualitativ oder/und quantitativ erfolgen. Beispiele für geeignete Methoden sind immunologische Verfahren, bei denen pathogenes Prion-Protein durch Reaktion mit einem spezifischen Antikörper bestimmt wird.
ln einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung von Prion-Protein durch einen Westernblot. Hierzu wird die Probe unter denaturierenden Bedingungen, z.B. durch SDS-PAGE, elektrophoretisch aufgetrennt und die darin enthaltenen Proteine auf eine geeignete Membran, z.B. eine Nitrocellulose- oder Polyvinylidenfluorid (PVDF)- Membran, geblottet. Dort wird das Prion-Protein durch Reaktion mit polyklonalen oder monoklonalen Anti-Prion-Antikörpern sichtbar gemacht, die direkt markiert sein können oder durch einen markierten Sekundärantikörper nachgewiesen werden können. Bevorzugt ist hierbei eine enzymatische Markierung unter Verwendung eines nachweisbaren Substrats, z.B. eines Chemilumineszenz-Sύbstrats. Kommerziell verfügbare Anti-Prion-Antikörper sind in den Beispielen genannt.
Andererseits kann die Bestimmung auch durch einen Immunoassay erfolgen, wobei die Probe - ohne vorherige elektrophoretische Auftrennung - mit geeigneten Nachweisreagenzien in Kontakt gebracht wird. Bevorzugt wird der Immunoassay als Sandwich-Assay unter Verwendung eines Festphasen-seitigen, z.B. eines biotinylierten, und eines markierten, z.B. eines Enzym-markierten Antikörpers gegen das Prion-Protein durchgeführt. Besonders bevorzugt erfolgt der Nachweis durch einen Sandwich-ELISA, wobei ein Anti-Prion-Antikörper und als markierter Sekundärantikörper ein Enzym-Antikörper-Konjugat zusammen mit einem nachweisbaren Enzymsubstrat verwendet wird.
Weiterhin soll die Erfindung durch die nachfolgenden Beispiele erläutert werden.
Beispiele
Beispiel 1 : Amplifizierung von Rinder-PrPSc durch spontane Transformationsreaktion
BSE-Rinderhimhomogenat (20 % in 10 % Saccharose, Ribolyser), gewonnen aus der Obexregion der Medulla oblongata (VLA Fall 99/00946) wurde 10Ofach verdünnt mit eiskaltem:
(a) normalem Rinderhirnhomogenat, gewonnen aus der Obexregion der Medulla oblongata (10 % Homogenat in PBS-Puffer enthaltend Protease-lnhibitor-Cocktail complete, Röche Diagnostics, + 0,5 % Triton-X100) oder
(b) 10 % normalem Hamsterhirnhomogenat ( 10 % Homogenat in PBS- Puffer mit Protease-lnhibitor-Cocktail complete, Röche Diagnostics, + 0,5 % Triton-X100).
Das Hamsterhomogenat (Hamster PrPc) wurde als Kontrolle zum Vergleich mit Rinder-PrPc verwendet.
Die Homogenate wurden unter Verwendung eines Ribolysergeräts in Homogenisationsgefäßen mit Keramikbeads von Hybaid hergestellt. Nach Homogenisierung von Normalhirnen in PBS-Puffer, enthaltend Protease- lnhibitor-Cocktail complete, wurde Triton-X100, wie zuvor spezifiziert, zugegeben und die Proben bei 3000 g für 3 min in einer Eppendorf- Zentrifuge zentrifugiert.
Die Überstände von Normalhirnen wurden in ein Eisbad gegeben und wie zuvor spezifiziert mit BSE-Hirnhomogenat vermischt. 200 μ\ Aliquote wurden den folgenden Behandlungsprozeduren unterzogen, wobei 0 min bedeutet, dass die Proben im Eisbad gehalten wurden.
Es wurden folgende Proben in Figur 1 untersucht:
Molekulargewichtsmarker: Figur 1 , Bahn 2;
Normales Rinderhirn (Verdauungskontrolle): Figur 1 , Bahn 3;
BSE-Rinderhirn, verdünnt mit normaler Hamsterprobe: Figur 1 , Bahn 4;
BSE-Rinderhirn, verdünnt mit normaler Rinderprobe:
Inkubation bei Raumtemperatur (25 °C) für 0/1 5/30/60 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 1 , Bahnen 5-8;
Inkubation bei 47 °C für 0/1 5/30/60 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 1 , Bahnen 9-1 2;
Einmalige Sonifizierung ( 1 Puls mit 1 5 sec, Intensität 50 %) unter Verwendung eines Mikrosonicators (Bandelin Electronik, Sono plus, Berlin) ausgestattet mit einem Becherresonator (BR30) und einer Probenhaltevorrichtung (EH3) gefolgt von Inkubation bei 47 °C für 0/1 5/30/60 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler) : Figur 1 , Bahnen 1 3-1 6;
Es wurden folgende Proben in Figur 2 untersucht:
Molekulargewichtsmarker: Figur 2, Bahn 1 ;
Normales Hamsterhirn (Verdauunqskontrolle): Figur 2, Bahn 2;
BSE-Rinderhirn verdünnt mit normaler Hamsterprobe:
Inkubation bei Raumtemperatur (25 °C) für 0/60 min unter Schütteln bei
500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 2, Bahnen 3-4;
Inkubation bei 47 °C für 0/60 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 2, Bahnen 5-6;
Einmalige Sonifizierung (1 Puls mit 1 5 sec, Intensität 50 %) unter Verwendung eines Mikrosonicators (Bandelin Electronik, Sono plus, Berlin) ausgestattet mit einem Becherresonator (BR30) und einer Probenhaltevorrichtung (EH3) gefolgt von Inkubation bei 47 °C für 0/60 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 2, Bahnen 7- 8;
Normales Rinderhirn (Verdauunqskontrolle): Figur 2, Bahn 9;
BSE-Rinderhirn, verdünnt mit Rinderprobe:
Inkubation bei 47 °C für 0/1 5/30/60 min unter Schütteln: Figur 2, Bahnen 10-1 3;
Einmalige Sonifizierung und Inkubation bei 47 °C für 0/1 5/30/60 min: Figur 2, Bahnen 14-1 7;
Unmittelbar anschließend wurden die Proben mit Proteinase K (100 //g/ml für 60 min bei 37 °C) verdaut. Die Reaktion wurde durch Zugabe des Proteinaseinhibitors PMSF auf eine Endkonzentration von 40 mM gestoppt. Die Proben wurden einer SDS-PAGE unterzogen, gefolgt von Elektroblotten auf eine PVDF-Mambran. Die Membranen wurden blockiert, gewaschen (Dig-Block- und Waschpuffer-Reagenz, Röche Diagnostics) und mit dem monoklonalen Anti-Prionenantikörper L42 (R-Biopharm, Darmstadt, 250 ng/ml, 1 h, Raumtemperatur) inkubiert, gefolgt von einer Inkubation mit Schaf-Anti-Maus-lg-alkalische Phosphatase-Konjugat (40 mU/ml) - Fab- Fragment (Röche Diagnostics) für 30 min. Die Reaktivität auf der Membran wurde durch Verwendung eines CDP-Star Chemilumineszenzsubstrats entwickelt (10 min), gefolgt durch Visualisierung mit einem Lumilmager- System (Röche Diagnostics). Der monoklonale Anti-Prionen-Antikörper L42 reagiert mit humanem, Rinder- und Schaf-PrP, hat aber allenfalls eine sehr schwache Reaktivität mit Hamster-PrP im Westernblot.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass durch Inkubation bei 47 °C eine starke Sensitivitätsverbesserung erzielt wurde. Durch einmalige Sonifizierung vor der Inkubation konnte ein weiterer Sensitivitätsgewinn erreicht werden.
Beispiel 2: Amplifizierung von Hamster-PrPSc durch spontane Transformationsreaktion
Hamster-Scrapiehirne wurden unter Verwendung eines sterilen Gewebezerkleinerers in Hank's balancierter Salzlösung unter Gewinnung eines 10 %igen Homogenats homogenisiert und durch etwa 2000 g für 1 5 min zentrifugiert. Der resultierende Überstand wurde bei -70 °C aufbewahrt.
10 %ige Normal-Hamster-Hirnhomogenate wurden unter Verwendung eines Ultraturraxhomogenisators in eiskaltem PBS-Puffer, enthaltend Protease- lnhibitor-Cocktail, Röche Diagnostics, hergestellt. Triton-X1 00 wurde bis zu einer Endkonzentration von 0,5 % zugegeben und die Proben in einer Eppendorf-Zentrifuge bei 3000 g für 3 min zentrifugiert. Als Kontrolle wurde 10 %iges Rinderhirnhomogenat aus der Obexregion der Medulla oblongata hergestellt.
Überstände aus Normalhirnen wurden mit Hamsterscrapiehirnhomogenat (1 : 1 60, 1 :320) vermischt. 60 μ\ Aliquots wurden den folgenden Behandlungsschritten unterzogen und in Figur 3 untersucht:
Molekulargewichtsmarker: Figur 3, Bahn 1
Normales Hamsterhirn (Verdauungskontrolle): Figur 3, Bahn 2;
Scrapie-Hamsterhirn, verdünnt:
Inkubation von Hamster-PrPSc mit Hamster-PrPc oder Rinder-PrPc als Kontrolle bei Raumtemperatur (25 °C) für 30 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 3, Bahnen 3 und 4 (Verdünnung 1 :1 60) und Bahnen 10 und 1 1 (Verdünnung 1 :320);
Einmalige Sonifizierung (10 Pulse von jeweils 0,9 sec mit 50 % Intensität) unter Verwendung eines Mikrosonicators (Bandelin Electronik, Sono plus, Berlin), ausgestattet mit einem Becherresonator (BR30) und einer Probenhaltevorrichtung (EH3), gefolgt von einer Inkubation bei 47 °C 60 min unter Schütteln bei 500 Upm (Eppendorf-Schüttler): Figur 3, Bahn 5 (Verdünnung 1 : 1 60) und Bahn 1 2 (Verdünnung 1 :320).
Die Sonifizierungs/Inkubationszyklen wurden 2-5x durchgeführt: Figur 3, Bahnen 6-9 (Verdünnung 1 : 1 60) und Bahnen 13-1 6 (Verdünnung 1 :320).
Unmittelbar anschließend wurden die Proben mit Proteinase K (1 00 μg/ml für 60 min bei 37 °C) verdaut. Die Reaktion wurde durch Zugabe von Pef ablock bis zu einer Endkonzentration von 10 mM gestoppt. Die Proben wurden einer SDS-PAGE unterzogen; gefolgt von Elektroblotten auf eine PVDF-Membran. Die Membranen wurden blockiert/gewaschen (Dig-Block- und Wasch-Pufferreagenz, Röche Diagnostics) und mit dem monoklonalen Anti-Prionenantikörper 3F4 (Signet Laboratories, USA, 500 ng/ml, 1 h, Raumtemperatur) inkubiert, gefolgt von einer Inkubation mit Schaf-Anti- Maus-lgG-alkalischem Phosphatasekonjugat (40 mU/ml) Fab-Fragment (Röche Diagnostics) für 30 min. Die Reaktivität auf der Membran wurde unter Verwendung des CDP-Star Chemilumineszenz-Substrats entwickelt ( 1 5 min), gefolgt durch Visualisierung unter Verwendung des Lumilmagersystems (Röche Diagnostics). Der monoklonale Antikörper 3F4 reagiert mit humanem und Hamster-PrP, erkennt im Westernblot jedoch kein Rinder-PrP.
Die Ergebnisse des Experiments sind in Figur 3 dargestellt. Wie durch den Pfeil in der Figur ersichtlich, reagiert der monoklonale Antikörper 3F4 mit immunreaktiven Peptid- Verdauungsprodukten in der Lauffrontdes SDS-Gels nach dem Westernblot aufgrund der Tatsache, dass Hamster-PrPc immer noch in Überschuss in den Aufgabespuren 4 und 1 1 vorliegt. Eine einzige Ultraschallbehandlung führt zu einem signifikanten Anstieg von PrPSc auf Kosten von PrPc (Bahnen 5/1 2; vgl. den Pfeil in der Figur). Die Spuren 6-9 und 13-1 6 zeichnen sich durch eine Anwendung der PMCA-Methode (2-5 Zyklen) aus. Es ist eine Abnahme an nachweisbarem PrPSc in den Spuren 9 und 1 6 zu erkennen.