Verfahren zur Selektion von immunologischen Bindungsmolekülen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selektion von immunologischen Bindungsmolekülen.
Es ist in der Biochemie üblich zur Charakterisierung einer unbekannten, in einem Organismus vorkommenden Substanz, beispielsweise eines Proteins, geringe Mengen der Substanz möglichst weitgehend aufzureinigen, um anschließend gegen die Substanz Antikörper zu erzeugen. Die so erhaltenen poly- oder monoklonalen Antikörper können dann zur weiteren Aufreinigung der Substanz eingesetzt werden. Der erhaltene Antikörper kann insbesondere auch dazu benutzt werden, das approximative Molekulargewicht der Substanz in Blots von gelelektrophoretischen Trennungen oder ihre Konzentration im Gewebe oder Blut zu untersuchen.
Hier tritt jedoch das Problem auf, dass die Substanzen, beispielsweise während einer elektrophoretischen Trennung, in ihrer Struktur so verändert werden, dass Antikörper, die gegen die aufgereinigten, strukturell nicht veränderten Substanzen gewonnen werden, die teilweise oder vollständig denaturierten Substanzen in Blots nicht mehr erkennen.
Bei der durch histologische Einbettungsverfahren bedingten Denaturierung kann dieses Problem gelöst werden, indem immunologische Bindungsmoleküle an histologischen Schnitten selektiert werden. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in „Antibodies to Human Placental Endothelium Can Be Selected from Chicken-Derived Phage Display Antibody Libraries by Panning on Parrafin Sections", Versmold, A. et al., Placenta, 21, Nr. 7, 2000-09, Seite A25 XP001042358, verwendet.
In der WO99/39210 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem in einem ersten Schritt Epitope in einem zweidimensionalen Array angeordnet werden, um Antikörper zu binden, die an eines oder mehrere dieser Epitope binden. Die so
definierte Gesamtheit der bindenden Antikörper wird in einem zweiten Schritt erneut in ein Array überführt, um die Gegenwart und Menge von Epitopen in biologischen Proben aus unterschiedlichem biologisch-funktionellem Kontext zu analysieren. Die im ersten Schritt benutzte Epitopmenge limitiert jedoch alle weiteren Schritte, weil nur noch solche Antikörper zum Einsatz kommen können, die an Epitope des ersten Arrays gebunden haben. Beim Vergleich von Proben aus unterschiedlichem biologischem Kontext können dagegen Epitope, die im Vergleich zum ursprünglichen Epitoparray neu exprimiert wurden, nicht analysiert werden, weil bindende Antikörper im besten Falle zufällig im Antikörperarray enthalten sind. Ein Beispiel für bekannte Epitope dieser Art ist die Expression von Produkten von Onkogenen während der Tumorigenese. Ein bis dato unbekanntes Onkogen kann in einem zweistufigen Array wie in WO99/39210 nur zufällig, nicht aber durch systematische Suche entdeckt werden.
Des weiteren tritt auch das Problem auf, dass viele Proteine und Epitope sich innerhalb eng verwandter Spezies, z. B. innerhalb der Mammalia (Säugetiere), nur sehr wenig unterscheiden. Dies ist auf die phyiogenetische Konservierung zurückzuführen und wird als Homologie bezeichnet. Darum sind viele für Mammalia besonders geeignete Epitope in anderen Mammalia nur sehr eingeschränkt immunogen. Antikörper gegen solche hochkonservierten Epitope sind also nach den üblichen Verfahren der Antikörperproduktion in Mäusen oder anderen im Labor verwendeten Nagetieren nur sehr schwierig oder gar nicht herstellbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem in einfacher Weise immunologische Bindungsmoleküle, insbesondere Antikörper, gegen Substanzen erhalten werden können, ohne dass die erwähnten Nachteile auftreten. Das Verfahren soll die gezielte Selektion von immunologischen Bindungsmolekülen ermöglichen. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen, immunologische Bindungsmoleküle gegen hochkonservierte Säugetierepitope zu identifizieren und zu isolieren.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Selektion von immunologischen Bindungsmolekülen aus einer Bibliothek immunologischer Bindungsmoleküle umfasst folgende Schritte:
- In Kontakt bringen der Bibliothek immunologischer Bindungsmoleküle aus Nicht-Säugetieren mit einer zweidimensional angeordneten Probe enthaltend mindestens ein aufgereinigtes Epitop
- Isolierung der an das mindestens eine Epitop gebundenen immunologischen Bindungsmoleküle.
"Immunologische Bindungsmoleküle" sind Moleküle, die direkt oder indirekt durch Immunisierung erhalten werden und andere Moleküle binden können. Der Begriff umfasst insbesondere Antikörper und Antikörperfragmente, sowie Single chain Antikörper.
"Bibliothek immunologischer Bindungsmoleküle" bedeutet eine Vielzahl von verschiedenen immunologischen Bindungsmolekülen, die noch so mit ihrer DNA Information verbunden sind, dass durch Vereinzelung von Mitgliedern monoklonale immunologische Bindungsmoleküle erhalten werden können. Der Begriff umfasst insbesondere Bibliotheken von Single chain Antikörpern in Phagen-Bibliotheken. Die Bibliotheken werden durch rekombinante Techniken aus Vögeln, insbesondere Hühnern, hergestellt.
"Epitop" ist eine Struktur, die von einem immunologischen Bindungsmolekül erkannt werden kann.
„Aufgereinigt" bedeutet, dass Epitope aus Mischungen von Epitopen durch technische Prozesse, insbesondere Chromatographie und Elektrophorese, ganz oder teilweise angereichert werden, bzw. dass die Mischungen ganz oder
teilweise getrennt werden. Des weiteren bedeutet „aufgereinigt", dass Epitope chemisch oder rekombinant hergestellt und mit einem definierten Reinheitsgrad eingesetzt werden können.
"Selektion immunologischer Bindungsmoleküle" bedeutet ein Verfahren, bei dem die Bindungsfähigkeit der Bindungsmoleküle an Substanzen getestet wird und die Moleküle isoliert werden, die besonders hohe Bindungsaffinitäten zeigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einer bestehenden Bibliothek immunologischer Bindungsmoleküle aus. Solche Bibliotheken können durch Verfahren erhalten werden, wie sie zum Beispiel in Barbas CF 3rd, Furton DR, Scott JK, Silverman GJ (2001) Phage Display: A laboratory manual, lst edn. CSHL Press, Cold Spring Harbor, New York beschrieben sind.
Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, dass Bibliotheken aus Nicht-Säugetieren gewonnen werden, da diese gegen hoch konservierte Epitope von Säugetieren bessere Antikörper bilden, als beispielsweise Mäuse, die üblicherweise für Immunisierung verwendet werden. Erfindungsgemäß verwendete NichtSäugetiere sind vorzugsweise Vögel, insbesondere Hühner, „hoch konserviert" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Zielepitope in mindestens zwei Säugetierspezies eine Aminiosäuresequenzidentität von mehr als 60%, vorzugsweise 70% aufweisen. Eine solche Sequenzhomologie muss mindestens einen Sequenzabschnitt von 9 Aminosäuren umfassen, kann sich aber auch auf das gesamte Molekül erstrecken. Im bevorzugten Fall liegt die Homologie in mehr als zwei Säugetierspezies vor, wobei die Aminosäureidentität größer als 80%, vorzugsweise 90% ist, und der homologe Sequenzbereich 15 -30 Aminosäuren umfasst. „Hohe Konservierung" im Sinne der Erfindung liegt auch vor, wenn die oben beschriebene Sequenzhomologie nicht gegeben ist, aber ein und derselbe Antikörper Domänen/Epitope phylogenetisch homologer Genprodukte in mindestens zwei Säugetierspezies bindet, wobei die Domänen/Epitope vorzugsweise funktionsanalog sind.
Als zweidimensional angeordnete aufgereinigte Proben eignen sich insbesondere eine 2D-Matrix definierter Naturstoffepitope oder Blots von Naturstoffelektrophoresen. Geeignet sind insbesondere auch Anordnungen gereinigter hoch konservierter Säugetierepitope nach Art eines „Arrays", wobei in einem zweidimensionalen Muster den Epitopen eindeutige X- und Y- Koordinaten zugeordnet sind.
Es kann sich bei der zweidimensional angeordneten Probe um den Blot einer Naturstoffelektrophorese handeln. Um eine möglichst hohe Auflösung der Substanzen zu erzielen, wird die Elektrophorese möglichst zweidimensional durchgeführt. Geeignete Stoffe für solche Elektrophoresen sind u.a. Nukleinsäuren und Proteine, die aus Säugetiergeweben isoliert wurden und hochkonservierte Proteine enthalten. Die zweidimensional aufgetrennten Proteine, beispielsweise nach Molekulargewicht und isoelektrischen Punkten werden durch übliche Verfahren auf eine sog. Blotmembran übertragen. Verfahren hierzu sind beispielsweise beschrieben in Harlow E., Lane D (1988) Antibodies: A laboratory manual. ls edn. CSHL Press, Cold Spring Harbor, New York. Darüber hinaus können auch gezielt zweidimensional präparierte Anordnungen gereinigter oder rekombinant exprimierter Epitope Naturstoffepitope analog den Blots von Naturstoffelektrophoresen behandelt und benutzt werden.
Im Falle zweidimensionaler Gele ist es besonders bevorzugt, Gele aus verschiedenen biologischen Kontexten zu vergleichen, beispielsweise nicht- invasive gegen invasive Zellen, tumorigene gegen nicht-tumorigene Zellen, Stammzellen gegen differenzierte Zellen, primär isolierte Zellen gegen Zelllinien etc. Hierbei lässt sich aus den Blots zunächst nur entnehmen, dass unterschiedliche Substanzen vorhanden sind; die Struktur der Naturstoffe, beispielsweise Proteine, ist in der Regel nicht bekannt.
- β -
Zur Selektion der Bibliothek immunologischer Bindungsmoleküle wird nun die zweidimensional angeordnete Probe, beispielsweise die Blotmembran oder der zweidimensionale Epitop-Array mit der Bibliothek so in Kontakt gebracht, dass die immunologischen Bindungsmolekülen Bindungen mit den Epitopen eingehen können.
In Abhängigkeit von der Probe ist es ggf. vorteilhaft, vorher die zweidimensional angeordnete Probe zu blockieren, um unspezifische Bindung der Bindungsmoleküle zu verhindern. Solche Blockierungsschritte, beispielsweise mit Albuminlösung sind dem Fachmann bekannt.
Nach der erfolgten Bindung der Bindungsmoleküle werden Waschschritte durchgeführt, die zwischen unspezifisch und spezifisch gebundenen Bindungsmolekülen differenzieren sollen, d.h. die nur schwach unspezifisch gebundenen Moleküle werden entfernt.
Aus der zweidimensional angeordneten Probe werden nun mit geeigneten Mitteln die durch ihre X- und Y-Koordinaten festgelegten Epitope oder Zonen in der Blotmembran entfernt, an die die immunologischen Bindungsmoleküle gebunden sind, die gewonnen werden sollen. Hierzu können Mikrodissektionseinrichtungen verwendet werden, wobei sowohl Glaskapillare und mechanische Bearbeitung als auch Lasertechniken zum Einsatz kommen können. Solche Einrichtungen sind beispielsweise kommerziell erhältlich von den Firmen eppendorf (Hamburg) bzw. SL Microtest (Jena).
Die an diese Areale gebundenen immonulogischen Bindungsmoleküle werden nun verwendet, um in einer an die Bibliothek angepassten Weise amplifiziert zu werden.
Je nach der bereits im ersten Selektionsschritt gefundenen Spezifität kann es sinnvoll sein, das Selektionsverfahren ein oder mehrmals zu wiederholen.
Als Ergebnis dieses Verfahrens werden immunologische Bindungsmoleküle erhalten. Die Spezifität der Bindungsmoleküle ist durch ihre Fähigkeit definiert, bestimmte Regionen in zweidimensionalen Proben zu binden, d.h. die Moleküle zeigen eine topographisch definierte Primärspezifität.
Es kann auch sinnvoll sein, um solche immunologischen Bindungsmoleküle zu selektieren, die für die zwei Proben unterscheidenden Merkmale spezifisch sind "einen Teil der" immunologischen Bindungsmoleküle durch in Kontakt bringen einer ersten zweidimensional angeordneten Probe mit der Bibliothek immunologischer Bindungsmoleküle zu entfernen, um dann durch in Kontakt bringen mit einer zweiten zweidimensionalen angeordneten Proben immunologische Bindungsmoleküle für solche Epitope zu selektieren, die die erste zweidimensional angeordnete Probe und die zweidimensional angeordnete Probe unterscheiden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine gezielte substraktive Selektion von Antikörpern aus geeigneten Bibliotheken an zweidimensionalen Epitoppräparationen aus unterschiedlichem biologischem Kontext. Antikörper können gegen qualitativ neue Epitope in biologischen Proben gezielt isoliert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele weiter beschrieben:
Beispiel 1 :
Die folgenden Ausführungen stellen ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Das Beispiel umfasst die Schritte der Immunisierung eines Nicht-Säugetieres mit verschiedenen Antigen- Präparationen, die Erstellung einer Phagen-Bibliothek sowie die Selektion spezifischer immunologischer Bindungsmoleküle im Sinne des Verfahrens.
Immunisierung der Tiere
12 "white leghorn" Hühner im Alter von 6 bis 18 Monaten wurden immunisiert. Die Immunisierungsprotokolle wurden auf publizierten Standardschemata aufgebaut (Gassmann, M. et al. FASEB J (1990) 4:2528-2532) und umfassten eine erste Injektion einer Antigenpräparation (siehe Tabelle 2) in komplettem Freund 'schem Adjuvans, die von zwei Booster-injektionen im Abstand von jeweils 2 bis 4 Wochen gefolgt wurden. Booster-Injektion wurden mit inkomplettem Freund 'schem Adjuvans durchgeführt. Falls mit lebenden menschlichen Zellen immunisiert wurde, wurden pro Injektion eine Million Zellen ohne Adjuvans verabreicht (siehe auch Tabelle 2). 5 Tage nach der letzten Injektion wurden die immunisierten Tiere getötet, die Milzen entfernt und in steriler isotoner Lösung ins Labor verbracht.
Präparation von Splenozyten, Gesamt-RNA und cDNA
Unter sterilen Bedingungen wurde die Milz in 8-10 kleine Stücke zerteilt. Diese Stücke wurden in einem Elvehjem Glasröhrchen mit Hilfe des passenden Pistills vorsichtig von Hand weiter in 3 ml steriler isotoner Salzlösung suspendiert. Diese Suspension wurde durch ein Edelstahlsieb (150 mesh) filtriert, die im Filtrat enthaltenen Milzzellen pelletiert (400g, 5 min. Raumtemperatur) und anschließend in Lyse-Puffer (0.15 M NH4CI; 1 mM KHCO3; 0.1 mM Na2EDTA; pH 7.2) die Erythrozyten selektiv lysiert. Aus den verbleibenden Splenozyten wurde die Gesamt-RNA präpariert sowie cDNA nach einer reversen Transkription mit oligo-dT Primern hergestellt.
Polymerase-Ketten Reaktionen (PCR) für die Bibliothekserstellung
Primer, die benutzt werden können, um die variablen Regionen von leichter (Vk) und schwerer Kette (Vh) der Immunglobulin-cDNAs zu amplifizieren, sind in Tabelle 1 zusammengefasst (Andris-Widhopf, J., Rader, C, Steinberger, Pl, Füller, R., Barbas, C.F., III (2000) Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by phage display. J. Immunol. Methods 242,
159-181). Die PCR wurde mit folgenden Parametern durchgeführt: Die initiale Denaturierung wurde für 1 min bei 94°C durchgeführt, gefolgt von 30 Zyklen mit 15 s Denaturierung (94°C), 15 s Annealing (56°C) und 90 s Elongation (74°C). Die Primer führen einen Überlappungsbereich ein, der für die splice overlap extension PCR bei der Erstellung der für scFv codierenden Abschnitte benötigt wird. Die PCR führt zu Produkten von ca. 350 bp Größe. Nach gründlicher Reinigung der Produkte wurden diese für die splice overlap extension PCR eingesetzt.
Splice overlap extension PCR
Aquimolare Mengen (je 100 ng) der Amplifikate von Vk und Vh wurden in der splice overlap extension PCR eingesetzt. Weiterhin enthielten die Reaktionsmischungen ein Paar speziell definierter Primer (Siehe Tabelle 1; Andris-Widhopf, J., Rader, C, Steinberger, PI, Füller, R., Barbas, C.F., III (2000) Methods for the generation of chicken monodonal antibody fragments by phage display. J. Immunol. Methods 242, 159-181J, zusammengefasst, die unter anderem die für die Restriktion und Ligation benötigten Restriktionsschnittstellen in das Produkt einführen. Nach initialer Denaturierung bei 94°C für 1 min. folgten 35 Zyklen mit 15 s Denaturierung (94°C), 15 s Annealing (56°C) und 120 s Elongation (74°C). Das gewünschte Produkt hat eine Größe von ca. 750 bp.
Vektor und Ligation
Verwendet wurde der Vektor pComb3H-SS (Barbas, CF 3rd. Curr. Opin. Biotechnol. (1993) 4:526-530, Biassoni, R. et al. Semin. Cancer Biol. (1999) 9: 13-18, Siegel, D.L et al. J Immunol. Methods (1997) 206:73-85, Andris- Widhopf, J., Rader, C, Steinberger, PI, Füller, R., Barbas, C.F., III (2000) Methods for the generation of chicken monodonal antibody fragments by phage display. J. Immunol. Methods 242, 159-181J.
Dieser Vektor sowie die oben beschriebenen Primer wurden im Scripps Research Institut, La Jolla, Kalifornien, USA, speziell für das Phage Display von Antikörperbibliotheken hergestellt und entworfen.
Vor der Ligation wurde der Vektor durch Verdau mit Sfi I linearisiert. Da der Vektor zwei asymetrische Schnittstellen dieses Restriktionsenzyms enthält, ist nach Verdau und Reinigung des Vektors eine direktioneile Klonierung direkt ohne weiteren Verdauungsschritt möglich. Parallel dazu wurde auch das Produkt der splice overlap extension PCR mit dem Enzym verdaut und das restringierte Produkt gereinigt.
Erstellung der Phagen-Antikörper Bibliotheken
Präparierter Vektor (14 μg) und PCR-Produkt (10 μg) wurden zusammen in der Gegenwart von 20 U T4-Iigase über Nacht bei 4°C inkubiert, die Reaktionsprodukte mit Ethanol präzipitiert und in 50 μl Aqua Bidestillata resuspendiert. Mit dieser DNA Lösung wurden elektrokompetente E.coli (XL-1 Blue) transformiert. Die Anzahl der Transformanten wurde durch Titerung auf LB-Ampicillin Platten bestimmt (Sambrook,J., E.F.Fritsch, and T.Maniatis. Cold Spring Harbor Laboratory (1989), Cold Spring Harbor, N.Y.) und die Phagen- Bibliotheken nach Superinfektion der transformierten E.coli mit dem Helferphagen M13KO7 geerntet. Die in Phagenform vorliegenden Bibliotheken wurden sowohl einzeln als auch als gemischte Gesamtbibliothek (kumulative Bibliothek) gelagert.
Um einen Eindruck von der Diversität der Bibliothek zu bekommen und die Dominanz einiger weniger Klone auszuschließen, wurden die Bandenmuster von 9 zufällig gezogenen Klonen nach Restriktion des Inserts analysiert (s. Figur 1). Zur Überprüfung der Diversität der kumulativen Bibliothek wurden 9 Klone willkürlich gepickt, die Plasmide isoliert und die Inserts in einer PCR amplifiziert. Die PCR-Produkte wurden gereinigt, mit Mspl restringiert, in einem 2% Agarosegel aufgetrennt und mit Ethidiumbromid gefärbt. Die Probenreihen sind von links nach rechts wie folgt in aufsteigender Nummerierung angeordnet. Reihe 1: 100 bp Größen-Leiter; Reihe 2:
ΦX174/HaeIII; Reihe 3-11: Klone 1-9. Dies zeigt, dass die Bibliothek nicht von wenigen Klonen dominiert wird.
Beispiel 2:
Erstellung von zweidimensional angeordneten Proben (2-D PAGE)
1.1 Proben Vorbereitung
Die Zelllysate der Chorionkarzinomzelllinien JEG-3 und AC1-1 sowie die der Hybridzellinien AC-1M32, AC-1M46, AC-1M59, AC-1M81, AC-1M88 (s. Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen, DSMZ, Braunschweig) werden verwendet.
Die Zellen je einer konfluenten großen Flasche (75qcm Kulturfläche) werden mit einem Zellschaber abgelöst und bei 1500 rpm, 5 4°C pelletiert. Danach werden die Zellen zweimal mit je 10ml PBS gewaschen. Die Zellen werden in 1,5ml PBS aufgenommen, in ein 1,5ml Reaktionsgefäß überführt und bei 3000 rpm, 5 RT pelletiert. Nach der Zugabe von 200μl Lyse-Puffer werden die Zellen mit einem Pellet-Mischer für V bei voller Geschwindigkeit homogenisiert. Anschließend werden Zelltrümmer bei 17500xg, 45λ, 4°C pelletiert. Der Überstand wird in ein neues Reaktionsgefäß überführt und dieses auf Eis gestellt.
1.2 Proteingehaltsbestimmung
Die Proteinbestimmung erfolgt nephelometrisch. Die Eichgerade wird mit BSA aufgestellt, d.h. die gemessenen Werte entsprechen Protein in BSA-
Äquivalenten.
Die Proben werden für die Proteinbestimmung 1:5 mit Lyse-Puffer verdünnt und dann je 2μl in eine dreifache Bestimmung eingesetzt.
Ansatz für Proteinbestimmung: 190μl dest. Wasser
8μl Lyse-Puffer 2μl Probe 1:5 verdünnt vortexen, kurz zentrifugieren 200μl Trichloressigsäure 20% hinzufügen, vortexen.
Die Proben werden eine Stunde auf Eis inkubiert, in Halbmikroküvetten überführt und in einem Behring Laser-Nephelometer gemessen. Nach der Proteinbestimmung werden die Proben in Portionen zu 150μg Protein bei -70°C eingefroren.
1.3 Rehydratisierung der ImmobilineDryStrips
Jeder Gelstreifen wird in insgesamt 360μl Lösung im Reswelling Tray
(Amersham Pharmacia Biotech) rehydratisiert.
Die Lösung setzt sich aus der Probe in Lyse-Puffer (Urea 7M, Thiourea
2M,CHAPS 4%(w/v), Tris40mM), dem Marker und der
Rehydratisierungslösung (Urea 8M, CHAPS 2%(w/v), Pharmalyte 3-10 0,5%(v/v), DTT 0,2%(w/v), Orange G 0,2mg; Lösung ansetzen in c0mplete ™ Protease Inhibitior Cocktail; vor Gebrauch steril filtrieren) zusammen. Als Marker für die erste Dimension werden 15μl der Carbanhydrase aus dem Carbamylyte Calibration Kit (Amersham Pharmacia Biotech) verwendet. Die Rehydratisierung erfolgt in der Regel über Nacht, mindestens aber zehn Stunden bei 4°C.
1.4 Isoelektrische Fokussierung
Die isoelektrische Fokussierung wird in dem IPG Strip Kit der Multiphor II- Elektrophorese-Kammer (AmershamPharmacia Biotech) durchgeführt Für die Zelllysate haben sich die ImmobilineDryStrips (Amersham Pharmacia Biotech)der Länge 18cm und dem linearen pH-Bereich von 3-10 bzw. 4-7 (für Proteine mit saurem isoelektrischem Punkt (IEP)) als geeignet erwiesen.
Während des Laufes werden die Gelstreifen mit Silikonöl bedeckt.
Die Fokussierung im basischen Bereich wird durch fehlendes Reduktionsmittel beeinträchtigt. Da DTT (Dithiothreitol) bei der Elektrophorese zur Anode wandert, wird vor der Kathode ein DTT-Depot angelegt. Dazu wird ein IEF-
Filterpapierstreifen auf 11cm gekürzt und mit 500μl DTT-Lösung getränkt.
Überschüssige Flüssigkeit wird entfernt.
Die Fokussierungsbedingungen werden durch das Netzgerät EPS 3500 XL von
Amersham Pharmacia Biotech kontrolliert. Das Netzgerät wird auf automatische Durchführung der folgenden Fokussierungsphasen im
Gradientenmodus eingestellt:
Tabelle 1: Programm des Netzgerätes für die Focussierung im pH- Gradient 3-10
Spannung 1 Stromstärke 1 Leistung Dauer
Phase 1: 150V j lmA | 5W IVh
Phase 2: 150V i lmA J 5W 150Vh
Phase 3: 300V j lmA | 5W IVh
Phase 4: 300V I lmA | 5W 300Vh
Phase 5. 3500V I lmA | 5W lOOOOVh
Phase 6: 3500V i lmA ! 5W lOOOOVh
Tabelle 2: Programm des Netzgerätes für die Focussierung im pH- Gradient 4-7
Spannung I Stromstärke | Leistung Dauer
Phase 1 : 150V j lmA J 5W IVh
Phase 2: 150V I lmA | 5W 150h
Phase 3: 300V | lmA | 5W IVh
Phase 4: 300V j lmA | 5W 600Vh
Phase 5: 600V j lmA | 5W IVh
Phase 6: 600V j lmA Ϊ 5W 600Vh
Phase 7: 3500V j lmA | 5W 3000Vh
Phase 8: 3500V j lmA | 5W 30000Vh
Nach der Fokussierung können die Gelstreifen bei -70°C einige Zeit gelagert werden.
1.5 SDS-PAGE
Die zweite Dimension ist eine horizontale SDS-PAGE. Die Gele haben eine Größe von 22x24,5cm und werden auf einem Kunststofffilm gegossen. Das hat den Vorteil, daß sie beim Trocknen nicht schrumpfen. Gegossen werden Gradientengele mit einem Gradienten von 12% bis 14% Acrylamid. Vor dem Gießen der Gele werden die Kunststofffilme sechsmal zehn Minuten mit dest. Wasser gewaschen. Die Gele für die zweite Dimension waren wie folgt zusammengesetzt:
Sammelgel Trenngel Lsg. Trenngel
1 2
T=6%, T=12%, T=14%,
C=3% C=2% C=0,5%
Acrylamid 40% 1,82ml 4,365ml 5,1ml
N,N'-Methylenbisacrylamid 2% 1,125ml 2,7ml 0,525ml
Glycerin 87% 6,5ml 4,3ml -
Gelpuffer lOx 1,5ml 1,5ml 1,5ml
Dest. Wasser 4,05ml 2,125ml 7,875ml
TEMED lOμl lOμl lOμl
APS 40% 18μl 10,6μl 7,7μl
Endvolumen 15ml 15ml 15ml
Die vor dem Gellauf erforderliche Äquilibrierung erfolgt in zwei Schritten im Äquilibrierungspuffer (Urea (6M),Tris-HCI (50mM pH 8,5), SDS (2%(w/v)), Glycerin (30%(w/v))). Im ersten Schritt werden die Proteine mit Hilfe von l%(w/v) DTT (Dithiothreitol) im Puffer reduziert. Danach wird das überschüssige Reduktionsmittel durch 4%(w/v) 2-Iodacetamid im Puffer entfernt. Beide Puffer enthalten zusätzlich Bromphenolblau zur Markierung der Lauffront. Jeder Schritt dauert 15 und wird auf einem Schüttler durchgeführt. Vor dem Gebrauch müssen beide Lösungen filtriert werden. Nach dem zweiten Schritt werden die Gelstreifen eine Sekunde mit dest. Wasser abgespült und dann der überschüssige Puffer ca. drei Minuten von den Gelstreifen herunter laufen gelassen.
Zum Starten des Gellaufs werden die Gelstreifen mit der Seite pH 3 bzw. pH 4 nach links auf die Gele für die zweite Dimension aufgelegt. Für den Laufpuffer werden die ExcelGel SDS Buffer Strips verwendet. Die Pufferstreifen enthalten Tricin als Folge-Ion.
Als Marker für die zweite Dimension wird der Markll™ Wide Range Protein Standard von Novex, San Diego, USA verwendet. Neben den Gelstreifen werden jeweils 4μl unverdünnt aufgetragen.
Skizze
M pH3 1D pHIO M
Laufbedingungen :
Die Bedingungen des Gellaufs werden durch das Netzgerät EPS 3500 XL von Amersham Pharmacia Biotech kontrolliert. Das Netzgerät wird auf automatische Durchführung der folgenden Phasen eingestellt:
Tabelle 3: Programm des Netzgerätes für die SDS-PAGE
Spannung Stromstärke | Leistung | Dauer
Phase 1: 100V 20mA J 50W j Ih20λ
Phase 2: 600V 30mA | 50W j 5h
Nach der ersten Phase wird der Lauf kurz unterbrochen und die Gelstreifen werden vom Gel entfernt, um den Kathoden-Pufferstreifen auf die Stelle zu verschieben, wo vorher der Gelstreifen lag. Nach dem Ende des Programmes wird das Geld von dem Kunststoffträger gelöst, nach Standardverfahren (Hariow E, Lane D (1988) Antibodies :A laboratory manual. lst edn. CSHL Press, Cold Spring Harbor, New York) in elektrolythaltige Filterpapierstreifen eingelegt und auf eine Polyvinylidendifluorid (PVDF) Membran geblottet. Die PVDF Membran wird anschliessend entnommen und getrocknet. Sie enthält die zweidiemensional getrennten und durch Blot übertragenen Proteine als Spotmuster.
Tabellen
Tabelle 1: Sequenzen der Primer für die Amplifikation von Vh und Vk sowie die overlap extension PCR Acronym PCR: Vh und Vk a) Vk
CSCVK 5 ' GTGGCCCAGGCGGCCCTGACTCAGCCGTCCTCGGTGTC3 '
CKJo-B 5 ' CGAAGATCTAGAGGACTGACCTAGGACGGTCAGG3 ' b) Vh
CSVHo-F 5 ' GGTCAGTCCTCTAGATCTTCCGCCGTGACGTTGGACGAG3 '
CSCG-B 5 ' CTGGCCGGCCTGGCCACTAGTGGAGGAGACGATGACTTCGGTCC3 '
Overlap-extension PCR
CSC-F 5 'GAGGAGGAGGAGGAGGAGGTGGCCCAGGCGGCCGTGACTCAG3 ' CSC-B 5 'GAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGCTGGCCGGCCTGGCCACTAGTGG AGG3'
Tabelle 2: Bezeichnung, Antigen und Größe (Anzahl der Transformanten) pro Bibliothek
Phage Display Library Antigen Transformanten
(PDL)
PDL 1-4 Homogenat reifer menschlicher 1.2 109
Placenta PDL 5 Lebende Zellen, Trophoblast- 107
Zellinie AC1-1 PDL 6 Lebende Zellen; Trophoblast- 9.1 107
Zellinie Jeg-3 PDL 7 Lebende Zellen; Trophoblast- 8.6 107
Zellinie AC-1M88 PDL 8 Primärer Zottentrophoblast, 1.8 109 frisch isoliert aus einer reifen
Placenta PDL 9 Primärer invasiver Trophoblast, 3.8 107 frisch isoliert aus Eihäuten einer reifen Placenta PDL 10 Lebende Zellen; Trophoblast- 3.1 107
Zellinie AC-1M32 PDL 11 Lebende Zellen; Trophoblast- 2.1 107
Zellinie AC-1M59 PDL 12 gereinigtes humanes beta-2- 2 108
Glycoprotein I PDL 15 Homogenat von Placenta der 4.7 107
Ratte PDL (kumulative Mischung aller Phagen- Gesamt: 4 109
Bibliothek) Bibliotheken