ITFI990094A1 - Metodo diagnostico per il riconoscimento di neoplasie umane attraverso la determinazione dell'isoforma ctn-c della tn-c,frammenti di - Google Patents
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Description
Descrizione della Domanda di Brevetto di Invenzione dal titolo : Metodo diagnostico per il riconoscimento di neoplasie umane attraverso la determinazione dell'isoforma cTN-C della TN-C, frammenti di anticorpi e loro coniugati utilizzati in detto metodo e loro uso.
Campo dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un metodo diagnostico che consente l'identificazione di neoplasie umane in modo altamente specifico per mezzo di frammenti di anticorpo ricombinante umano e a detti frammenti e loro coniugati. L'invenzione si riferisce inoltre all'uso dei frammenti e loro coniugati per la preparazione di formulazioni utili anche a scopo terapeutico.
Stato dell'arte
Durante la crescita neoplastica, la matrice extracellulare (qui di seguito MEC ) dei tessuti normali in cui il tumore si accresce viene rimodellata in seguito ai processi di degradazione proteolitica e di sintesi di nuovi componenti. I componenti della MEC dei tumori differiscono da quelli dei tessuti normali sia in termini quantitativi che qualitativi e contribuiscono a creare le condizioni adatte per la crescita e la progressione tumorale, fra cui l'anglogenesi, la quale gioca un ruolo determinante nella progressione neoplastica.
La Tenascina-C (qui di seguito TN-C) è una glicoproteina composta di sei subunità simili fra loro ed unite da ponti disolfuro; essa è codificata da un unico gene e la sua espressione è regolata da un unico promotore.
Per un meccanismo noto come "splicing alternativo’', nove domini proteici, omologhi ai “domini di tipo III della fibronettina" ( qui di seguito FNIII) possono essere inclusi o esclusi dal mRNA della TN-C umana, dando origine a molteplici isoforme proteiche.
E' anche noto che le isoforme di TN-C sono largamente presenti nei tessuti adulti normali e che isoforme di TN-C che includono la maggior parte o tutti i nove domini sopra riportati vengono espresse a livelli molto elevati nei tessuti neoplastici.
I reagenti ad oggi disponibili per riconoscere le isoforme della TN-C sono anticorpi monoclonali mulini che non solo non sono adatti in quanto tali per un utilizzo nell’uomo (es. immunoscintigrafia) ma inoltre reagiscono indiscriminatamente con le isoforme presenti sia nei tessuti neoplastici che in quelli sani.
E’ evidente alla luce di quanto suddetto che sarebbe estremamente importante disporre di un metodo e dei reagenti capaci di identificare solo le isoforme presenti nei tessuti neoplastici in quanto questo consentirebbe una diagnosi assai precisa e specifica e darebbe inoltre la possibilità, a scopo terapeutico, dì veicolare un farmaco o un altro effettore solo nel tumore. Descrizione delle figure
Figura 1 A : Modello della struttura in domini di una subunità della TN-C umana. I simboli ovali e quadrati rappresentano, rispettivamente, le EGF-like e FN-like repeats. Sono anche rappresentate, la parte amino terminale globulare e quella COOH terminale omologa al fibrinogeno. Le FN-like repeats da A1 a D, la cui espressione é regolata da “splicing” alternativo del pre-mRNA, sono punteggiate. La parte superiore della figura mostra anche le proteine di fusione TN-C-beta-galattosidasi o le proteine ricombinanti utilizzate. Le frecce mostrano la localizzazione degli epitopi di ciascun anticorpo ricombinante o monoclonale. Λ indica continuità.
Figura 1 B: Elettroforesi in Sodio Dodecil Solfato (4-18% SDS PAGE) della proteina ricombinante TN-C “lunga” (contenente I domini da A1 a D) e TN-C “corta" (senza I domini da A1 a D) colorato con Coomassie Blu e immunoblots colorati con gli scFv TN11 e TN12.
Figura 1 C: Immunoblots di differenti proteine di fusione e ricombinanti (A) colorati con gli scFv TN11 e TN12. I valori riportati a sinistra indicano la massa molecolare (in Kilodaltons) degli standards.
Figura 2 : Northern blots di poly(A) rich RNA ottenuto da tessuti umani adulti di: cuore (1), cervello (2), placenta (3), polmone (4), fegato (5), muscolo scheletrico (6), rene (7) e pancreas (8) e da tessuti umani fetali di: cervello (1), polmone (2), fegato (3) e rene (4) ottenuti usando il cDNA probe descritto nel testo, specifico per l’isoforma cTN-C, il probe HT11 che riconosce tutte le isoforme di TN-C e il cDNA di G3PDH umana per normalizzare i blots. I numeri sulla sinistra rappresentano la misura, in kb, degli standards.
Figura 3 : Analisi immunoistochimica di sezioni di glioblastoma con scFv TN11 (A e B) e con doppia colorazione ottenuta con scFv TN11 (rosso) e mAb KI67 (marrone) (C,E,F, e G); sezione di una metastasi cerebrale di carcinoma polmonare con scFv TN11 (D). Barra= 10 micron.
Figura 4. Analisi immunoistochimica di sezioni seriali dì carcinoma duttale invasivo della mammella con scFv TN12 (A e C) e scFv TN11 (B e D) e sezioni seriali di meningioma con scFv TN12 (E) e scFv TN11 (F). Barra= 10 micron.
Figura 5 : Dimostrazione per mezzo di Southern blot della specificità del cRNA probe usato per gli esperimenti di ibridizzazione “in situ”. In basso, colorazione con etidio bromuro del gel di agaroso. 1 : TN fnALL (che include 11 DNA della TN-C umana dal dominio 2<'>di tipo III al dominio 7 di tipo III, compresi quelli sottoposti a splicing). 2: TNfn1-8 (come la sequenza di TNfnALL ma senza I domini sottoposti a splicing). 3: tutti i domini TNegf-like.
4: dominio D di tipo III. 5: dominio C di tipo III. 6: dominio 1 di tipo III. 7: TNegf-like domini da 8 a 10. 8: Standard.
In alto, Southern blot degli stessi frammenti, descritti in precedenza, ibridizzati con il probe marcato DIG. I numeri sulla destra sono espressi in kilobasi.
Figura 6 : Due differenti ingrandimenti di esperimenti di ibridizzazione “in situ" su sezioni al criostato di glioblastoma umano con il probe di cRNA del dominio C marcato DIG. Il segnale positivo era visibile solo in alcune cedute tumorali con grande nucleo.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
E' stato ora trovato che le isoforme di TN-C umana contenenti il dominio C (qui di seguito cTN-C) sono fortemente espresse nelle strutture vascolari e in prossimità di cellule in proliferazione di astrocitoma di grado elevato (grado Ili e glioblastoma). Le isoforme in questione sono anche ampiamente espresse nelle strutture vascolari di neoplasie polmonari umane mentre queste isoforme non sono evidenziabili in nessun tessuto umano adulto normale.
La presente invenzione si riferisce pertanto ad un metodo per la identificazione di tessuti neoplastici sia "in vivo" che "in vitro" attraverso la determinazione della presenza delle isoforme cTN-C della TN-C.
L'invenzione si riferisce inoltre ai ligandi capaci di riconoscere la cTN-C e loro coniugati.
Per ligandi secondo la presente invenzione si intendono gli anticorpi e loro frammenti o qualsiasi altra molecola capace di riconoscere e legarsi alla cTN-C.
In particolare come ligandi si intendono secondo l'invenzione frammenti di anticorpi ricombinanti umani, più in particolare frammenti scFv, Infatti piccoli frammenti di anticorpi umani, quali appunto i scFv, non si accumulano nel fegato, non sono immunogenici e mostrano una migliore penetrazione nei tessuti rispetto alle immunoglobuline convenzionali.
I coniugati utili secondo l’invenzione si possono ottenere secondo le tecniche note coniugando in maniera biochimica o genetica il ligando per la cTN-C alle molecole appropriate allo scopo prefisso diagnostico e/o terapeutico. Molecole appropriate per la coniugazione con il ligando possono essere, per esempio, radioisotopi, sostanze fluorescenti, citochine, tossine, agenti fotosensibilìzzanti, agenti trombizzanti ecc.
Per la costruzione dei coniugati secondo l'invenzione si possono utilizzare, ad esempio, oltre al ligando come sopra definito anche peptidi o altri tipi di molecole non proteiche.
Particolarmente interessante secondo l'invenzione è il ligando rappresentato dal frammento di anticorpo ricombinante umano scFv la cui sequenza è riportata in Tabella 1 ed è qui di seguito denominato TN11.
Parte sperimentale
Isolamento di frammenti di anticorpo contro l'isoforma TN-C "lunga"
Una libreria fagica di scFv umani è stata selezionata utilizzando come antigene la variante “lunga” della TN-C comprendente tutti i domini FNIII sottoposti a splicing alternativo. I medi di coltura delle colònie batteriche ottenute da tale selezione sono stati analizzati utilizzando la tecnica ELISA usando come antigeni le varianti di TN-C con tutti (“lunga") o nessun dominio FNIII (“corta”) sottoposto a splicing alternativo. Questo studio ha permesso l'identificazione di un clone che produceva anticorpi specifici per la forma "lunga” di TN-C. Dal sumatante della coltura batterica di questo clone, da noi denominato TN11, il scFv è stato purificato per immunocromatografia usando una colonna di Sepharoso a cui era stato coniugato il frammento ricombinante A-D (contenente tutti i domini FNIII sottoposti a splicing alternativo).
Per la ulteriore caratterizzazione del TN11 è stata utilizzata la tecnica di immunoblotting con cui si è valutata la specifica reazione con TN-C “lunga" e “corta” e con varie proteine ricombinanti e di fusione (TN A-D, TN B-D, TN C , TN B, λΤΝ27 e λΤΝΒΰ) contenenti diversi dominii della TN-C umana (Fig. 1A ). Con questa tecnica si è dimostrato che, oltre a riconoscere la forma “lunga” della TN-C (già dimostrato con la tecnica di ELISA durante le fasi di selezione), il TN11 reagiva specificamente con tutti i frammenti proteici contenenti il dominio C (fig. 1B, C). Ciò dimostrava che l’epitopo riconosciuto da TN11 è localizzato all'interno del dominio C della TN-C. Con esperimenti simili si è dimostrato che il TN11 non reagisce con la TN-C purificata dal medio di coltura di fìbroblasti umani normali poiché la TN-C prodotta da queste cellule non contiene il dominio C.
Esperimenti di RT-PCR sono stati condotti su RNA totale estratto da colture di fibroblasti umani normali (GM-6114, ATCC, Rockville, MD, USA), da cellule derivate da melanoma umano (SKMEL-28, ATCC, Rockville, MD, USA) e da campioni tissutali di glioblastoma umano e di un meningioma, usando i seguenti primers:
5’ GCTACCCCCTAGTACTGATTTTATTGTCTA (dalla base 4542 alla 4571 della sequenza della TN-C umana,
5’ TTTCCAGTGGCTCAGACTGC (sequenza complementare, dalla base 5028 alla 5047),
5’ CTGGTCTGAGTCTTGGTTCCGTCC (sequenza complementare, dalla base 5322 alla base 5345).
Gli esperimenti di RT-PCR hanno rivelato che il dominio C della TN-C, assente nelle cellule GM-6114 ed SKMEL-28 e nei meningiomi è presente nel mRNA della TN-C purificato da frammenti di glioblastoma umano.
Analisi tipo Northern blot usando mRNA da tessuti umani normali, rispettivamente adulti ed embrionali ed una sonda di cDNA contenente 270 basi (4630- 4899) della sequenza della TN-C umana, hanno dimostrato che il mRNA di questo dominio è espresso limitatamente ai tessuti fetali (cervello, fegato, rene), mentre è assente dal mRNA dei tessuti adulti (fig.
2).
L’affinità di legame dell'anticorpo purificato TN11 alla TN "lunga” è stata determinata per analisi dell'interazione utilizzando il BIAcore. La costante di dissociazione è risultata di 1.3x10-10.
L'analisi immunoistochimica usando TN11, specifico per il dominio C della TN-C, ha confermato che nei tessuti adulti normali la presenza del dominio C non è riscontrabile, mentre la TN-C totale (evidenziata dalla reazione con l’anticorpo monoclonale BC-4 specifico per tutte le isoforme di TN-C umana, poiché riconosce un epitopo della zona costante della molecola di TN-C umana ) è largamente presente.
Inoltre è stato dimostrato che la quasi totalità di glioblastomi studiati esprime livelli molto elevati del dominio C, con 14 casi di tumore su 15 aventi una forte positività (Tabella 2 e Fig. 3) In particolare, la presenza di questa isoforma di TN-C è stata identificata principalmente in vicinanza delle strutture vascolari in aree con elevata attività proliferativa cellulare, nello stroma di nidi di cellule tumorali (Fig. 3 A,B,C,E e G) e nelle cellule in proliferazione (Fig. 3 F). Al contrario, nessuna reazione positiva si è ottenuta in altri tumori del cervello ad eccezione di due meningiomi su 23 che erano debolmente positivi solo in vicinanza delle strutture vascolari (Tabella 2 e Fig. 4). Abbiamo in oltre potuto osservare una considerevole presenza di cTN-C in sezioni di neoplasie polmonari, specialmente in concomitanza delle strutture vascolari.
Utilizzando sonde di cRNA marcate DIG specifiche per cTN-C (vedi Fig. 5) sono state eseguite ibridazioni "in situ" su sezioni criostatiche di glioblastoma (Fig. 6 A e B). I risultati dimostrano che l'isoforma cTN-C è prodotta da cellule tumorali, anche se non tutte le cellule tumorali producono l'isoforma cTN-C.
Abbiamo anche dimostrato l’espressione di cTN-C nelle strutture vascolari nel modello sperimentale di melanoma umano in topi nudi (utilzzando le cellule SK-MEL-28 ). L’iniezione in topi nudi portatori di melanoma umano di scFv TN11 radiomarcato ha dimostrato l’accumulo specifico dell’anticorpo sulle strutture vascolari del solo tumore.
In conclusione, la determinazione della presenza dell'isoterma cTN-C della TN-C costituisce un valido metodo diagnostico per vari tipi di neoplasie e la presenza di questa isoforma in tessuti neoplasie! può essere utilmente sfruttata anche a fini terapeutici.
Tabella 2
Reattività degli scFv TN11 e TN12 con tumori primari di vario istotipo.
Tutti i tumori erano fortemente positivi con scFv TN12 che riconosce tutte le isoforme di TN-C. L' scFv TN11 riconosce solo l'isoforma di TN-C che contiene il dominio C. w II caso positivo presentava positività solo in alcune strutture vascolari.
Il caso positivo era un meningioma di transizione e presentava positività solo in alcune strutture vascolari.
<<3>> In 7 casi positivi , 3 presentavano positività sia nel tessuto connettivo che in alcune strutture vascolari, e 3 casi presentavano positività solo in alcune strutture vascolari.
<(4) >Nei 3 casi positivi la colorazione fu debolmente evidenziabile.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo diagnostico in cui si determina la presenza dell'isoforma cTN-C della TN-C in tessuti e/o fluidi biologici.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 eseguito "in vitro".
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 eseguito "in vivo".
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 per il riconoscimento di patologie esprimenti lisoforma cTN-C della TN-C.
- 5. Ligandi capaci di riconoscere l'isoforma cTN-C della TN-C
- 6. Ligandi secondo la rivendicazione 5 in cui detti ligandi sono anticorpi e loro frammenti, e i relativi coniugati, o qualsiasi altra molecola capace di riconoscere e legarsi alla cTN-C.
- 7. Ligandi secondo la rivendicazione 6 in cui detti ligandi sono scFv o loro frammenti e i relativi coniugati.
- 8. Ligando secondo la rivendicazione 7 in cui il ligando è un frammento di anticorpo ricombinante umano avente sequenza :
- 9. Coniugati costituti da un ligando secondo le rivendicazioni 5 - 8 e una molecola scelta nel gruppo costituito da : radioisotopi, sostanze fluorescenti, citochine, tossine, agenti fotosensibilizzanti, agenti trombizzanti ecc. che permettano un uso diagnostico e/o terapeutico del coniugato.
- 10 Metodo diagnostico secondo al rivendicazione 1 in cui la determinazione della presenza del'isoforma cTN-C della TN-C in tessuti umani è eseguita utilizzando i ligandi secondo le rivendicazioni 5-8.
- 11. Metodo diagnostico secondo al rivendicazione 1 in cui la determinazione della presenza del'isoforma cTN-C della TN-C in tessuti e fluidi biologici umani è eseguita utilizzando i coniugati secondo la rivendicazione 9.
- 12. Uso dei ligandi secondo le rivendicazioni 5 - 8 per la preparazione di formulazioni per il trattamento di patologie umane.
- 13. Uso dei coniugati secondo la rivendicazione 9 per la preparazione di formulazioni per il trattamento di patologie umane.
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