WO2003006657A2 - Gene-regulatory elements for gene therapy, for the prevention and diagnosis of metastases and for the gene therapy of tumours - Google Patents

Gene-regulatory elements for gene therapy, for the prevention and diagnosis of metastases and for the gene therapy of tumours Download PDF

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    • C12N2799/022Uses of viruses as vector for the expression of a heterologous nucleic acid where the vector is derived from an adenovirus

Definitions

  • Gene regulatory elements for gene therapy for the prevention and diagnosis of metastases and for gene therapy of tumors
  • the present invention relates to a method for producing promoters / enhancers which can be induced by tumor tissue and / or metastases. Furthermore, the present invention relates to promoters / enhancers, the activity of which is regulated by at least one factor from tumor tissue or metastases, and to the use of the promoters / enhancers in diagnostics and cancer therapy.
  • liver metastases of colorectal origin are the leading cause of death for patients with colorectal cancer. Since they are often the only manifestation of the disease over a long period of time after surgical removal of the primary tumor, they are a possible target for curative therapeutic approaches (Dreben, JA and Niederhuber, JE. (1993) Cancer of the lower gastrointestinal tract - colon cancer. In : Niederhuber, JE ed. Current Therapy in Oncology. St. Louis, MO: Decker, 426-431). The potentially curative surgical removal of liver metastases is only possible for a small percentage of the patients and temporary remissions are shown for chemotherapy but no life extension. There is therefore an urgent need for alternative forms of therapy.
  • the method is characterized in that the normal organ tissue is equipped with defense functions directly at the site of a potential or existing metastasis, which prevent the establishment or further growth of the metastases. The further spread of an inoperable primary tumor can also be prevented.
  • This strategy of impregnating healthy tissue differs fundamentally from all gene therapy and non-gene therapy approaches carried out to date.
  • liver metastasis shows that the cells of normal tissue react to the invasion in a variety of ways.
  • the hepatocytes react with vacuole formation, fat storage or massive deformation of the cell shape.
  • Such changes which are to be interpreted as defense reactions or at least reactions to the invasion process, depend on the transcription of the corresponding genes involved in these processes (invasion-induced genes).
  • genes in distant normal tissue also react to tumor activity (genes that can be induced to spread).
  • the invention was based on the problem of providing gene regulatory elements which can be activated by spread or invasion and which make gene therapy of metastases and primary tumors more effective and safer or enable early diagnosis of activated micrometastases. Furthermore, the invention was based on the problem of specifying a method for producing the elements mentioned.
  • enhancers / promoters are used to place antitumor genes such as tumor suppressor genes, suicide genes, angiostatic and antiproteolytic genes under their control. This then enables the activation of these genes in normal tissue at exactly the desired time of active tumor invasion.
  • the promoters / enhancers in question can also be used diagnostically.
  • reporter genes are used as transgenes, their gene products be secreted into the blood when e.g. B.
  • Micrometastases become active and activate the promoters / enhancers in the surrounding normal tissue. In this way, active micrometastases can be identified, which at least would not yet be recognizable with imaging methods, and which accordingly react therapeutically.
  • Viral, liposomal and other non-viral vectors are used as the gene transfer vehicle.
  • a promoter / enhancer which is more active in the invasion front by at least factor 2, preferably by at least factor 3, than in normal tissue further away from the tumor, and by a method for producing a promoter / enhancer which at least one factor is regulated from tumor tissue and / or metastases, and / or the influence of the tumor tissue or metastases on the surrounding normal tissue is regulated either directly or indirectly, comprising the following steps:
  • the tissue for identifying suitable promoters is selected from liver tissue, lung tissue, nerve tissue, bone tissue, lymph nodes and skin.
  • the tissue is a material that has been obtained by means of biopsy.
  • the desired material is obtained by means of microdissection techniques, with laser microdissection being particularly preferred.
  • This technology is described, for example, in M.R. Emmert-Buck et al., Laser capture microdissection. Science 274 (1996), 998-1001.
  • At least two cell layers are isolated for the tissue of type I, the material being removed from the contact area with the tumor in the direction of the normal tissue.
  • Preferably at least three cell layers of material are isolated.
  • at least three cell layers are removed for the type II tissue, but these are located further from the contact area with the tumor than the type I tissue, so that the type II tissue is removed from healthy tissue located further away. At least five cell layers of this type are preferably removed.
  • the removed tissue of type I or type II each comprises approximately 10,000 cells.
  • RNA preferably mRNA
  • RNA is isolated both from the type I tissue and from the type II tissue. This is then analyzed using microarrays. The respective RNA sample is placed on a microarray with known probes and after hybridization under suitable conditions it is determined whether and if so which species from the RNAs of the respective tissue types hybridize with probes of the microarray and thus give a signal.
  • gene expression analysis is, for example, described in detail in M. Noordewier et al., Gene expression microarrays and the Integration of biological knowledge, Trends in Biotechnology 19 (2001), 412-415.
  • the RNA is first amplified again after its isolation, before it is then fed to the analysis described above by means of microarrays.
  • amplification including in vitro transcription and the known PCR techniques. Care must be taken to ensure that the RNA of both tissue types is amplified to the exact same degree, in order to avoid artificial results in the gene expression analysis. A different degree of amplification of RNA of tissue type I compared to the RNA of tissue type II would lead to incorrect conclusions regarding a possible activation of the respective DNA by the tumor tissue or the metastases.
  • the isolated RNA is provided with a label which delivers the measurement signal in the later analysis by means of microarrays.
  • This marker can, for example, coincide with the amplification of the RNA done. Suitable markers for this purpose are well known to the person skilled in the art, as described, for example, in: http://www.affymetrix.com/products/reagents/specific/enzotranscript.affx.
  • the expression patterns of the genes in tissue type I and tissue type II are compared with one another, for which purpose in particular the comparison of the gene expression patterns obtained by means of microarrays is used. Since these gene expression patterns provide not only qualitative, but also at least semi-quantitative information about individual RNA species, a comparison of the patterns obtained with tissue type I and tissue type II enables conclusions to be drawn as to which RNA species is present in tissue of type I in a different concentration than in type II tissue.
  • the difference in the amount of RNA of a particular species should be at least a factor of 3 when comparing tissue type I and tissue type II.
  • Such a difference is highly significant and shows the influence of the tumor tissue, or one or more factors thereof, on the activity of the corresponding gene.
  • genes and their promoters of particular interest are those which are expressed more strongly by a factor of 3 in type I tissue than in type II tissue.
  • the promoter is then identified, characterized and possibly isolated, which promoter is responsible for the changed RNA expression of a particular RNA species.
  • the promoter can be isolated, for example, from genomic banks, the sequence serving as a probe from the microarray, for example, also being used to isolate the complete gene, including the regulatory sequences from a gene bank.
  • the corresponding promoter can also be identified using the bioinformatics in corresponding databases.
  • the present invention also relates to a promoter / enhancer which can be obtained by the process described above and which is regulated by at least one factor from tumor tissue and / or metastases.
  • "Regulated" in this context means that the promoter / enhancer activity changes under the influence of tumor tissue or metastases. The activity of a particular promoter / enhancer can be reduced under the influence of the factor mentioned, while in the case of another promoter / Enhancers the activity is increased.
  • promoters / enhancers in which the activity is increased by at least a factor of 2 when the promoters come to lie in the invasion front compared to their activity in normal tissue which is further away from the tumor tissue or the This activity preferably differs by at least a factor of 3, the activity preferably being increased in the invasion front compared to normal tissue located further away.
  • the promoter / enhancer controls a heat shock gene, an apoptosis inducer gene or a tissue transglutaminase gene, these genes representing the natural environment of the promoter / enhancer.
  • the promoter / enhancer according to the invention can be induced by metabolic stress and / or hypoxia.
  • Metabolic stress includes e.g. following metabolic states: lack of nutrients (especially glucose), lack of removal of toxic metabolites.
  • Hypoxia is characterized, for example, by the presence of reactive oxygen molecules, such as oxyl, peroxyl or hydroxyl radicals or non-radical oxygen molecules such as oxygen, ozone, peroxyl nitrite, by nitrogen oxide, lipid peroxides and others, as well as by the enzymes and other proteins which are responsible for their formation or their degradation and as a defense reaction, such as superoxide dismutase, catalase, NAD (P) H oxidase or glutathione.
  • reactive oxygen molecules such as oxyl, peroxyl or hydroxyl radicals or non-radical oxygen molecules such as oxygen, ozone, peroxyl nitrite, by nitrogen oxide, lipid peroxides and others, as well as by the enzymes and other proteins which are responsible
  • the promoter / enhancer is induced in hepatocytes or copper star cells or sinus endothelial cells when these come into contact with a tumor and / or metastases or when these cells are located in the invasion front.
  • the invasion front encompasses at least 2 Cell positions calculated from the point of contact with tumor tissue into healthy normal tissue.
  • the promoter / enhancer is induced in lung tissue or nerve tissue or bone tissue or lymph nodes or skin when these cell types come into contact with a tumor and / or metastases.
  • the present invention also relates to a vector containing the promoter / enhancer according to the invention.
  • a vector containing the promoter / enhancer according to the invention.
  • Common plasmids, viruses and non-viral vectors are suitable as vectors.
  • the person skilled in the art is familiar with inserting the promoter / enhancer into a vector, cf. e.g. Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, Vol. 1, 2, 3 (1989).
  • the vector is constructed in such a way that it is used in the context of gene therapy.
  • Suitable gene therapy vector systems are described, for example, in Brand, K., Strauss, M. (1998) Molecular basis of gene transfer and application for gene therapy, in: Handbook of Molecular Medicine, Vol. 2: Tumor Diseases (Ganten, D., Ruckpaul, K., ed.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 110-145.
  • the vector contains a gene which is under the control of the promoter / enhancer according to the invention. Suitable arrangements are familiar to the person skilled in the art.
  • the gene encodes a reporter molecule and / or an active pharmaceutical ingredient.
  • a reporter molecule is of particular interest in diagnostics. Switching on the promoter / enhancer under the influence of a tumor or metastases leads to the production of a reporter molecule, for example a protein, which either directly or indirectly generates a detectable signal.
  • a reporter molecule for example a protein
  • Such well-known reporter molecules include, for example, the well-known Lac-Z system. More suitable Reporter molecules / detection systems include, for example, the luciferase system, the green fluorescent protein system or the alpha 1 antitrypsin system.
  • the gene encodes a factor that can limit tumor growth, destroy the tumor or protect normal tissue from tumor invasions.
  • the gene codes for a metalloprotease inhibitor, TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4, PAI-1, PAI-2 or a C-terminally shortened TIMP-2, an extracellular matrix protein or a cell adhesion - molecule.
  • a metalloprotease inhibitor TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4, PAI-1, PAI-2 or a C-terminally shortened TIMP-2, an extracellular matrix protein or a cell adhesion - molecule.
  • the factor is a protein which is selected from the polypeptide chains, collagen, fibronectin and laminins, claudins, occludins, cadherins and an integrin.
  • the gene codes for a protein which comprises a membrane anchor sequence or a secretory leader sequence.
  • the gene is a suicide gene.
  • the protein is particularly preferably a cytosine deaminase or nitroreductase.
  • the gene product of the reporter gene is a product which is secreted into the blood or which can be detected in tissue sections.
  • the activation of the promoter, and thus the spread of the tumor or the metastases can be recognized by the fact that the reporter gene product increases in the blood.
  • the protein can be detected, for example, by means of antibodies in tissue sections.
  • the protein can also be an enzyme, the activity of which can then be detected in tissue sections.
  • the vector according to the invention encodes both a reporter molecule and an active pharmaceutical ingredient.
  • the vector is a vector suitable for gene therapy, which is selected in particular from an adenovirus, an adeno-associated virus, a minimal adenovirus, an HSV and lentivirus-based vector.
  • a vector suitable for gene therapy which is selected in particular from an adenovirus, an adeno-associated virus, a minimal adenovirus, an HSV and lentivirus-based vector.
  • Other possible vectors are described, for example, in Brand, K., Strauss, M. (1998) Molecular Foundations of Gene Transfer and Application for Gene Therapy, in: Handbook of Molecular Medicine, Vol. 2: Tumor Diseases (Ganten, D., Ruckpaul, K., ed.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 110-145.
  • the present invention also relates to a cell, preferably a mammalian cell, which contains a promoter / enhancer according to the invention and / or a vector according to the invention, the promoter or the vector being integrated into the cell's genome at a position which is not its own corresponds to natural position. This is usually the result of the transformation of the cell with a corresponding construct, the construct being randomly integrated into the genome.
  • the present invention also relates to a kit for diagnosing tumors and / or metastases, the kit containing the vector according to the invention together with further reagents, such as, for example, buffer solutions, reagents for the detection of a reporter molecule, and corresponding instructions for use.
  • further reagents such as, for example, buffer solutions, reagents for the detection of a reporter molecule, and corresponding instructions for use.
  • the present invention also relates to a pharmaceutical composition containing the promoter or vector according to the invention or the cell genetically modified with the products mentioned.
  • a pharmaceutical composition usually contains other auxiliaries which are however familiar to the person skilled in the field of galenics.
  • the promoter according to the invention is particularly suitable for producing a medicament for the treatment of cancer.
  • the promoter according to the invention is administered, for example, together with a gene which produces a tumor-toxic substance. After administration of the medicament to the patient, the spreading of a tumor or metastases leads to an activation of the promoter according to the invention, which in turn produces tumor-toxic product which is suitable for inhibiting tumor growth or eliminating the tumor.
  • the promoter according to the invention or the vector containing the promoter is used to diagnose cancer or to monitor the course of cancer therapy. With the means mentioned, it can be tracked, for example, whether tumor spread or metastatic spread can be reduced when cancer therapy is started.
  • an enhancer / promoter is selected which is activated in the normal tissue when the tumor spreads into the surrounding normal tissue.
  • the enhancer / promoter is the enhancer / promoter of the tissue transglutaminase. 5. Means in which the enhancer / promoter can be induced by metabolic stress.
  • Agent containing a modified transgene the antitumor effect of which was enhanced by this modification.
  • Agent containing a transgene of the extracellular matrix 15. Agent containing at least two polypeptide chains of collagen or fibronectin or laminin or genes whose products are responsible for the synthesis of non-protein components of the ECM.
  • Agent containing a modified transgene of the extracellular matrix that it is difficult or not degradable.
  • Agent containing a transgene coding for an adhesion molecule 18.
  • Means in which the adhesion molecule in question is claudin or occludin or a cadherin or an integrin or a gene from the immunoglobulin superfamily is a selectin or a mucin.
  • Agent for the prophylaxis and treatment of tumor diseases containing an antitumor transgene or sequences thereof, which is provided with a membrane anchor sequence.
  • a method for the prophylaxis and treatment of tumor diseases in which an antitumor transgene or sequences thereof, which is provided with a membrane anchor sequence or secretion sequence, is transferred.
  • Agent containing at least 1 transgene, the gene product of which is secreted into the blood such as alpha fetoprotein or alpha 1 antitrypsin.
  • the virus is a first generation adenovirus or an adeno-associated virus or a minimal adenovirus or an HSV or a lentivirus.
  • agent in which the virus is a lentivirus / minimal adenovirus hybrid.
  • agent in which the vector is a non-human mammalian adenovirus.
  • 35 Means in which the vector is not a virus.
  • 36 Agent in which the vector is a liposomal formulation or carrier proteins are used.
  • non-tumorous organ tissue which is adjacent to tumors, is isolated by laser microdissection (LCM), mRNA isolated, amplified by in vitro transcription or unamplified on genomic microarrays (Affimetrix, Santa Clara, California, US). Differential gene expression is determined in comparison to organ tissue not adjacent to the tumor. Promoters of genes that are differentially upregulated in the invasion front are candidate promoters for invasion-regulated gene expression (see example of use).
  • liver metastases are surgically removed
  • Regions containing the invasion front were cut into 1 cm pieces and frozen as described above. 2. Preparation of tissue sections
  • Cryopreserved tissue is placed in a cryotome at an object temperature of -18 ° C in a section thickness of 5 ⁇ m on a slide.
  • the sections are dried for 3-5 minutes at approx. 50 ° C on a hot plate or 1-2 minutes at 80 ° C in the hybridization oven.
  • liver part of the invasion front L1
  • the number of cut cells is approximately 10,000.
  • An equal number of cells which are at least 5 cell layers and further away from the invasion front are isolated as comparative tissue.
  • RNA of the microdissected tissue is isolated using the standard Chomczynski method (Chomczinski and Sacchi, 1987, AnalBiochem, 162, 156).
  • the synthesized cDNA is transcribed in vitro using T7 RNA polymerase, for which a commercially available kit is used (Ambion Megascript T7, Austin,
  • the biotinylation reaction corresponds to another round of amplification.
  • biotinylated UTP nucleotides are used for the labeling (Enzo-Kit, Farmingdale, New York, USA).
  • RNA antisense RNA
  • RNA columns RNeasy kit from Qiagen, Hilden, Germany
  • 35-200 bp fragments to avoid steric interactions due to their size
  • Affymetrix protocol http: //www.affvmetrix .com / products / reagents / specific / enzotranscript.affx .. Affimetrix, Santa Clara, CA, USA).
  • the biotinylated aRNA is applied to microarrays (MG U74Av2, Affimetrix) for hybridization. These are glass supports onto which 25 nucleotide long oligos have been synthesized, which represent a total of over 12,000 mouse genes and ESTs. The hybridization takes place at 45 ° C. in the buffer described by Affimetrix
  • non-amplified mRNA is isolated from the invasion front and the non-invasion front liver. This mRNA is first reverse transcribed and then subjected to a SYBRgreen-based quantitative PCR (Röche, Mannheim, Germany) according to the manufacturer's instructions. Genes whose differential regulation is confirmed in qPCR are candidate genes for invasive gene expression.
  • the promoters of those differentially regulated genes of the invasion front that are found in steps 1-10 are determined in the following manner. a) Promoters that have already been known and characterized are requested from the responsible laboratories and can be integrated into a suitable gene therapy vector without modification. b) Known promoters which are not yet sufficiently characterized for gene therapy use (size limitation, for example viral vectors) are initially characterized using promoter restriction digests and reporter gene assays. Then proceed as described under a).
  • the genomic fragment of promoters that have not yet been cloned is isolated from a genomic library using the corresponding cDNA probe, the transcription start is determined by a primary extension assay, and a sequence up to 8 kB in size, 5 'of the transcription start is analyzed as described under b).
  • Reporter gene assays are carried out for cases b) and c) under a kind of stimulation that simulates the in vivo situation.
  • Such stimuli can e.g. be pro-apoptotic (e.g. transfection of a caspase gene or p53), hypoxic (oxygen deprivation) or anti-metabolic (serum deprivation). If such a stimulus does not lead to promoter activation, a 4 kB fragment is cloned into an adenoviral vector without further in vitro testing and tested according to the application example in vivo.
  • Gene transfer vectors are constructed which contain the HSP 70 promoter or the TG promoter as a promoter / enhancer, the TIMP-2 gene (inhibits tumor spread) as a transgene or either carry the reporter gene ⁇ -galactosidase or ⁇ antitrypsin and a first-generation adenovirus as a vector component to have.
  • colon carcinoma cells eg LS174 T
  • LS174 T colon carcinoma cells
  • recombinant adenoviruses according to item 1 are administered via the tail vein of the animals.
  • a dose of 3x10 10 infectious units about 50% of the liver cells are infected.
  • the concentration of the protein in the serum of animals with tumor induction and transfer of the ⁇ rAntitrypsin adenovirus is several times higher than in the serum of animals which either had only tumor induction or only gene transfer. The concentration will increase with increasing size of the tumor invasion front, i.e. with increasing spread of the tumor.
  • ß-galactosidase adenovirus Similar results are obtained when ß-galactosidase adenovirus is used, except that it is not the serum concentration that is measured here, but the intracellular ß-galactosidase concentration, which is visualized by a histochemical reaction (blue color). Liver cells in the immediate vicinity of spreading tumors are stained more blue than more distant cells. No blue staining is seen in tumor animals without gene transfer. Little or no blue coloration can be seen in gene transfer without tumor induction.
  • TIMP-2 gene as a transgene.
  • Tumor-bearing animals that received a TIMP-2 adenovirus are killed at different times, the tumor volumes are determined and compared with those of animals that received reporter gene viruses.
  • the TIMP-2 animals have significantly smaller tumors.

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Abstract

The invention relates to a method for producing promoters or enhancers, which can be induced by tumorous tissue and/or metastases. The promoters or enhancers are suitable for use in gene-therapy vector systems, in particular for treating cancer and metastases.

Description

Genregulatorische Elemente zur Gentherapie, zur Prävention und Diagnose von Metastasen und zur Gentherapie von Tumoren Gene regulatory elements for gene therapy, for the prevention and diagnosis of metastases and for gene therapy of tumors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Promotoren/Enhancem, die durch Tumorgewebe und/oder Metastasen induzierbar sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Promotoren/Enhancer, deren Aktivität von mindestens einem Faktor aus Tumorgewebe bzw. Metastasen reguliert wird sowie die Verwendung der Promotoren/Enhancer in der Diagnostik und Krebstherapie.The present invention relates to a method for producing promoters / enhancers which can be induced by tumor tissue and / or metastases. Furthermore, the present invention relates to promoters / enhancers, the activity of which is regulated by at least one factor from tumor tissue or metastases, and to the use of the promoters / enhancers in diagnostics and cancer therapy.
Die bei weitem häufigste Todesursache bei malignen Tumorerkrankungen ist die Organmetastasierung. Während der Primärtumor zumindest in frühen und mittleren Stadien chirurgisch reseziert werden kann, ist dies im Fall der Metastasierung selten möglich. Von wenigen Ausnahmen abgesehen, können die konventionellen Methoden der Chemotherapie und Bestrahlung, wenn überhaupt, dann nur vorübergehende Besserungen des klinischen Bildes metastasierter Tumoren erreichen.By far the most common cause of death in malignant tumors is organ metastasis. While the primary tumor can be surgically resected at least in the early and middle stages, this is rarely possible in the case of metastasis. With a few exceptions, the conventional methods of chemotherapy and radiation can, if at all, only achieve temporary improvements in the clinical picture of metastatic tumors.
Zu den häufigsten Tumoren gehören kolorektale Karzinome. Lebermetastasen kolorektalen Ursprungs sind die häufigste Todesursache für Patienten mit kolorektalen Karzinomen. Da sie nach chirurgischer Entfernung des Primärtumors häufig über einen längeren Zeitraum die einzige Manifestation der Erkrankung darstellen, sind sie ein mögliches Ziel für kurative Therapieansätze (Dreben, JA and Niederhuber, JE. (1993) Cancer of the lower gastrointestinal tract - Colon cancer. In: Niederhuber, JE ed. Current Therapy in Oncology. St. Louis, MO: Decker, 426-431 ). Die potentiell kurative chirurgische Entfernung von Lebermetastasen ist aber nur für einen kleinen Prozentsatz der Patienten möglich und für die Chemotherapie sind zwar vorübergehende Remissionen aber keine Lebensverlängerung gezeigt. Daher besteht dringender Bedarf nach alternativen Therapieformen. Die seit etwa 10 Jahren in der Entwicklung befindlichen gentherapeutischen Ansätze besitzen aufgrund ihrer Komplexität ein gegenüber konventionellen Therapieformen dramatisch erhöhtes Maß an Regulierbarkeit. Diese kann im Bereich der Krebsgentherapie unter anderem zum tumorspezifischen Targeting der Vektoren oder der Beschränkung der Genexpression auf Tumorgewebe und zur spezifischen Adaptation der transferierten Transgene an Angriffspunkte des jeweiligen Tumortyps genutzt werden.The most common tumors include colorectal cancer. Liver metastases of colorectal origin are the leading cause of death for patients with colorectal cancer. Since they are often the only manifestation of the disease over a long period of time after surgical removal of the primary tumor, they are a possible target for curative therapeutic approaches (Dreben, JA and Niederhuber, JE. (1993) Cancer of the lower gastrointestinal tract - colon cancer. In : Niederhuber, JE ed. Current Therapy in Oncology. St. Louis, MO: Decker, 426-431). The potentially curative surgical removal of liver metastases is only possible for a small percentage of the patients and temporary remissions are shown for chemotherapy but no life extension. There is therefore an urgent need for alternative forms of therapy. Due to their complexity, the gene therapy approaches that have been in development for around 10 years have a dramatically increased level of controllability compared to conventional forms of therapy. In the area of cancer gene therapy, this can be used, among other things, for tumor-specific targeting of the vectors or restriction of gene expression to tumor tissue and for the specific adaptation of the transferred transgenes to points of attack of the respective tumor type.
Abgesehen von immunologischen Herangehensweisen, haben die bisher verfolgten gentherapeutischen Ansätze, wie schon die konventionellen Methoden, fast ausschließlich das infiltrierende Tumorgewebe zum primären Angriffspunkt. Dies birgt die Problematik unzureichenden Erreichens des Tumors, welcher sich mit erhöhtem intratumoralem Druck und eingeschränkter Blutversorgung präsentiert und selbst bei der üblicherweise durchgeführten direkten intratumoralen Injektion gentherapeutischer Transfervehikel nur ungenügend getroffen wird. Im Falle multipler Metastasierung hat sich gezeigt, daß sich bei der dann erforderlichen systemischen oder regionalen Gabe der Vektoren das umgebende Normalgewebe sogar wesentlich besser infizieren läßt als die Tumorzellen. Diese Tatsache kann man ausnutzen, indem man die Problematik der schwierigen Erreichbarkeit des Tumorgewebes umgeht, indem das gut zu erreichende Normalgewebe zum primären gentherapeutischen Ziel erklärt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das normale Organgewebe direkt am Ort einer potentiellen oder stattgehabten Metastasierung mit Abwehrfunktionen ausgestattet wird, die eine Etablierung bzw. ein weiteres Wachstum der Metastasen verhindern. Ebenso kann die weitere Ausbreitung eines inoperablen Primärtumors verhindert werden. Diese Strategie der Imprägnierung des gesunden Gewebes unterscheidet sich grundlegend von allen bisher durchgeführten gentherapeutischen und nicht- gentherapeutischen Ansätzen.Apart from immunological approaches, the gene therapy approaches pursued so far, like the conventional methods, almost exclusively focus on the infiltrating tumor tissue. This harbors the problem of inadequate reaching of the tumor, which presents itself with increased intratumoral pressure and limited blood supply and is insufficiently met even with the direct intratumoral injection of gene therapy transfer vehicles which is usually carried out. In the case of multiple metastases, it has been shown that the systemic or regional administration of the vectors then required makes it much easier to infect the surrounding normal tissue than the tumor cells. This fact can be exploited by circumventing the problem of the difficult access to the tumor tissue, by declaring the easily accessible normal tissue as the primary gene therapy goal. The method is characterized in that the normal organ tissue is equipped with defense functions directly at the site of a potential or existing metastasis, which prevent the establishment or further growth of the metastases. The further spread of an inoperable primary tumor can also be prevented. This strategy of impregnating healthy tissue differs fundamentally from all gene therapy and non-gene therapy approaches carried out to date.
Ein Problem dieses Ansatzes besteht aber darin, daß bei Verwendung ubiquitär aktiver oder Organ-spezifischer Gen-regulatorischer Elemente eine konstitutive Expression antitumoröser Transgene erfolgt, die vom Ausmaß des tatsächlichen invasiven Geschehens unabhängig ist und potentiell zu erheblichen Nebenwirkungen führen kann. Es ist daher notwendig die Aktivierung antitumoröser Transgenprodukte auf das Normalgewebe in der Umgebung tatsächlich betroffener Tumorareale zu beschränken.A problem with this approach, however, is that when ubiquitously active or organ-specific gene regulatory elements are used, constitutive expression of antitumorous transgenes takes place which is independent of the extent of the actual invasive event and is potentially too significant Side effects. It is therefore necessary to limit the activation of antitumorous transgenic products to the normal tissue in the vicinity of actually affected tumor areas.
Die Invasion von Tumorzellen in das Normalgewebe ist ein sehr komplexer, fein abgestimmter Prozess. Am Beispiel der Lebermetastasierung läßt sich erkennen, daß die Zellen des Normalgewebes auf unterschiedlichste Art und Weise auf die Invasion reagieren. Die Hepatozyten zum Beispiel reagieren unter anderem mit Vakuolenbildung, Fetteinlagerung oder massiver Verformung der Zellgestalt. Solche, als Abwehrreaktionen oder zumindest Reaktionen auf den Invasionsprozess zu deutenden Veränderungen, hängen von der Transkription der entsprechenden, an diesen Prozessen beteiligten Gene (Invasions-induzierte Gene) ab. Neben den Reaktionen des Normalgewebes, welches dem Tumor direkt anliegt, reagieren auch Gene in entfernter liegendem Normalgewebe auf Tumoraktivität (Ausbreitungs- induzierbare Gene).The invasion of tumor cells into normal tissue is a very complex, fine-tuned process. The example of liver metastasis shows that the cells of normal tissue react to the invasion in a variety of ways. For example, the hepatocytes react with vacuole formation, fat storage or massive deformation of the cell shape. Such changes, which are to be interpreted as defense reactions or at least reactions to the invasion process, depend on the transcription of the corresponding genes involved in these processes (invasion-induced genes). In addition to the reactions of the normal tissue that is directly adjacent to the tumor, genes in distant normal tissue also react to tumor activity (genes that can be induced to spread).
Der Erfindung lag das Problem zugrunde, Ausbreitungs- oder Invasions-aktivierbare Gen-regulatorische Elemente bereit zu stellen, die die Gentherapie von Metastasen und Primärtumoren effektiver und sicherer machen bzw. eine frühzeitige Diagnose aktivierter Mikrometastasen ermöglichen. Ferner lag der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen der genannten Elemente anzugeben.The invention was based on the problem of providing gene regulatory elements which can be activated by spread or invasion and which make gene therapy of metastases and primary tumors more effective and safer or enable early diagnosis of activated micrometastases. Furthermore, the invention was based on the problem of specifying a method for producing the elements mentioned.
Die Erfindung wird gemäß den Ansprüchen realisiert.The invention is implemented according to the claims.
Wesentlicher Punkt der Erfindung sind die Enhancer/Promotoren. Diese Genregulatorischen Elemente von Ausbreitungs- und Invasions-induzierten Genen werden verwendet, um unter ihre Kontrolle antitumoröse Gene, wie Tumor- Suppressorgene, Suizidgene, angiostatische und antiproteolytische Gene zu stellen. Dies erlaubt dann, die Aktivierung dieser Gene im Normalgewebe genau zum gewünschten Zeitpunkt der aktiven Tumorinvasion.An essential point of the invention are the enhancers / promoters. These gene regulatory elements of spread and invasion-induced genes are used to place antitumor genes such as tumor suppressor genes, suicide genes, angiostatic and antiproteolytic genes under their control. This then enables the activation of these genes in normal tissue at exactly the desired time of active tumor invasion.
Die betreffenden Promotoren/Enhancer können auch diagnostisch genutzt werden. In diesem Falle werden Reportergene als Transgene verwendet, deren Genprodukte ins Blut sezemiert werden, wenn z. B. Mikrometastasen aktiv werden und die Promotoren/Enhancer im umgebenden Normalgewebe aktivieren. Auf diese Art kann man aktive Mikrometastasen erkennen, die zumindest mit bildgebenden Verfahren noch nicht zu erkennen wären und entsprechend therapeutisch reagieren.The promoters / enhancers in question can also be used diagnostically. In this case, reporter genes are used as transgenes, their gene products be secreted into the blood when e.g. B. Micrometastases become active and activate the promoters / enhancers in the surrounding normal tissue. In this way, active micrometastases can be identified, which at least would not yet be recognizable with imaging methods, and which accordingly react therapeutically.
Weiterhin werden Kombinationen von diagnostischen Genen unter der Kontrolle Ausbreitungs-oder Invasions-aktivierter Enhancer/Promotoren und antitumorösen Genen unter der Kontrolle extern regulierter Enhancer/Promotoren verwendet. Dies bietet die Möglichkeit nach Feststellung einer Metastasenaktivierung extern steuerbar therapeutisch einzugreifen.Furthermore, combinations of diagnostic genes under the control of spread-activated or invasion-activated enhancers / promoters and antitumor genes under the control of externally regulated enhancers / promoters are used. This provides the opportunity to intervene in a controllable, externally controllable manner after detection of metastasis activation.
Als Gentransfervehikel werden virale, liposomale und andere nicht virale Vektoren verwendet.Viral, liposomal and other non-viral vectors are used as the gene transfer vehicle.
In folgende klinischen Szenarien läßt sich der erfindungsgemäße Ansatz einfügen:The approach according to the invention can be inserted into the following clinical scenarios:
1. Die präoperative oder intraoperative Vektorapplikation in Zielorgane, um die Extravasion etwaiger bei Operation des Primärtumors losgelöster metastatischer Tumorzellen zu unterbinden.1. The preoperative or intraoperative vector application in target organs in order to prevent the extravasion of any metastatic tumor cells detached during operation of the primary tumor.
2. Die Verhinderung des Auswachsens bzw. das Abtöten okkulter Mikrometastasen vor allem bei Hochrisikogruppen wie dem operierten Mammakarzinom mit Lymphknotenbefall oder kolorektalen Tumoren.2. The prevention of the outgrowth or killing of occult micrometastases, especially in high-risk groups such as operated breast cancer with lymph node involvement or colorectal tumors.
3. Die Begrenzung des Wachstums bereits etablierter Metastasen oder inoperabler Primärtumoren.3. Limiting the growth of already established metastases or inoperable primary tumors.
4. Die frühzeitige Diagnosestellung aktiver Mikrometastasen.4. The early diagnosis of active micrometastases.
Die genannten technischen Probleme werden erfindungsgemäß gelöst durch einen Promotor/Enhancer, der in der Invasionsfront um mindestens Faktor 2, vorzugsweise um mindestens Faktor 3, aktiver ist als im weiter vom Tumor entfernten Normalgewebe sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Promotors/Enhancers, der durch mindestens einen Faktor aus Tumorgewebe und/oder Metastasen reguliert wird, und/oder Einwirkung des Tumorgewebes bzw. Metastasen auf das umgebende Normalgewebe entweder direkt oder indirekt reguliert wird, umfassend die folgenden Schritte:The technical problems mentioned are solved according to the invention by a promoter / enhancer which is more active in the invasion front by at least factor 2, preferably by at least factor 3, than in normal tissue further away from the tumor, and by a method for producing a promoter / enhancer which at least one factor is regulated from tumor tissue and / or metastases, and / or the influence of the tumor tissue or metastases on the surrounding normal tissue is regulated either directly or indirectly, comprising the following steps:
a) Bereitstellen von Gewebe, enthaltend Tumorgewebe und gesundes Gewebea) Provision of tissue containing tumor tissue and healthy tissue
b) Isolieren von gesundem Gewebe I, das an das Tumorgewebe und/oder Metastasengewebe angrenzt (Invasionsfront) und von gesundem Gewebe II, das nicht an das Tumorgewebe und/oder Metastasengewebe angrenzt;b) isolating healthy tissue I which is adjacent to the tumor tissue and / or metastatic tissue (invasion front) and healthy tissue II which is not adjacent to the tumor tissue and / or metastatic tissue;
c) Ermitteln der Genexpressionsmuster im Gewebe I und II;c) determining the gene expression pattern in tissue I and II;
d) Vergleich der erhaltenen Expressionsmuster aus c); undd) comparison of the expression patterns obtained from c); and
e) Isolieren des Promotors/Enhancers, der zu einem Gen gehört, dessen Expression in Gewebe I und Gewebe II verschieden ist.e) isolating the promoter / enhancer belonging to a gene whose expression in tissue I and tissue II is different.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gewebe zum Identifizieren geeigneter Promotoren ausgewählt aus Lebergewebe, Lungengewebe, Nervengewebe, Knochengewebe, Lymphknoten und Haut.In a preferred embodiment, the tissue for identifying suitable promoters is selected from liver tissue, lung tissue, nerve tissue, bone tissue, lymph nodes and skin.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gewebe ein Material, das mittels Biopsie erhalten worden ist.In a further preferred embodiment, the tissue is a material that has been obtained by means of biopsy.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das gewünschte Material mittels Techniken der Mikrodissektion erhalten, wobei die Lasermikrodissektion besonders bevorzugt ist. Diese Technologie ist bspw. beschrieben in M.R. Emmert-Buck et al., Laser capture microdissection. Science 274 (1996), 998-1001.In a further preferred embodiment, the desired material is obtained by means of microdissection techniques, with laser microdissection being particularly preferred. This technology is described, for example, in M.R. Emmert-Buck et al., Laser capture microdissection. Science 274 (1996), 998-1001.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden für das Gewebe des Typs I mindestens zwei Zellschichten isoliert, wobei man das Material von der Kontaktfläche zum Tumor in Richtung auf das Normalgewebe hin entnimmt. Vorzugsweise werden mindestens drei Zellschichten Material isoliert. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden für das Gewebe des Typs II mindestens drei Zellschichten entnommen, die sich jedoch weiter von der Kontaktfläche zum Tumor als das Gewebe des Typs I befinden, so dass das Gewebe des Typs II aus weiter entfernt liegendem gesundem Gewebe entnommen wird. Vorzugsweise werden mindestens fünf Zellschichten dieses Typs entnommen.In a further preferred embodiment, at least two cell layers are isolated for the tissue of type I, the material being removed from the contact area with the tumor in the direction of the normal tissue. Preferably at least three cell layers of material are isolated. In a further preferred embodiment, at least three cell layers are removed for the type II tissue, but these are located further from the contact area with the tumor than the type I tissue, so that the type II tissue is removed from healthy tissue located further away. At least five cell layers of this type are preferably removed.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das entnommene Gewebe des Typs I bzw. Typs II jeweils ca. 10000 Zellen.In a further preferred embodiment, the removed tissue of type I or type II each comprises approximately 10,000 cells.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird sowohl aus dem Gewebe des Typs I wie auch aus dem Gewebe des Typs II RNA, vorzugsweise mRNA, isoliert. Diese wird dann mittels Microarrays analysiert. Dabei wird die jeweilige RNA Probe auf ein Microarray mit bekannten Sonden gegeben und nach Hybridisierung unter geeigneten Bedingungen wird ermittelt, ob und ggf. welche Spezies aus den RNAs der jeweiligen Gewebetypen mit Sonden des Microarrays hybridisieren und somit ein Signal ergeben. Diese sog. Genexpressionsanalyse ist bspw. ausführlich beschrie-ben in M. Noordewier et al., Gene expression microarrays and the Integration of biological knowledge, Trends in Biotechnology 19 (2001), 412-415.In a further preferred embodiment, RNA, preferably mRNA, is isolated both from the type I tissue and from the type II tissue. This is then analyzed using microarrays. The respective RNA sample is placed on a microarray with known probes and after hybridization under suitable conditions it is determined whether and if so which species from the RNAs of the respective tissue types hybridize with probes of the microarray and thus give a signal. This so-called gene expression analysis is, for example, described in detail in M. Noordewier et al., Gene expression microarrays and the Integration of biological knowledge, Trends in Biotechnology 19 (2001), 412-415.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die RNA nach deren Isolierung zunächst nochmals amplifiziert, bevor sie dann der oben beschriebenen Analyse mittels Microarrays zugeführt wird. Für die Amplifikation kommen mehrere Verfahren in Betracht, einschließlich der in vitro Transkription und der bekannten PCR-Techniken. Dabei ist sorgfältig darauf zu achten, dass die RNA beider Gewebetypen zum exakt gleichen Grad amplifiziert wird, um so artifizielle Ergebnisse bei der Genexpressionsanalyse zu vermeiden. Ein unterschiedlicher Grad der Amplifikation von RNA des Gewebetyps I zum Vergleich zur RNA des Gewebetyps II würde zu falschen Rückschlüssen hinsichtlich einer möglichen Aktivierung der jeweiligen DNA durch das Tumorgewebe bzw. die Metastasen führen.In a further preferred embodiment, the RNA is first amplified again after its isolation, before it is then fed to the analysis described above by means of microarrays. Several methods are possible for amplification, including in vitro transcription and the known PCR techniques. Care must be taken to ensure that the RNA of both tissue types is amplified to the exact same degree, in order to avoid artificial results in the gene expression analysis. A different degree of amplification of RNA of tissue type I compared to the RNA of tissue type II would lead to incorrect conclusions regarding a possible activation of the respective DNA by the tumor tissue or the metastases.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die isolierte RNA mit einer Markierung versehen, welche das Meßsignal bei der späteren Analyse mittels Microarrays liefert. Diese Markierung kann bspw. zeitgleich mit der Amplifikation der RNA erfolgen. Geeignete Marker für diesen Zweck sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, wie bspw. beschrieben in: http://www.affymetrix.com/products/reagents/specific/enzotranscript.affx.In a further preferred embodiment, the isolated RNA is provided with a label which delivers the measurement signal in the later analysis by means of microarrays. This marker can, for example, coincide with the amplification of the RNA done. Suitable markers for this purpose are well known to the person skilled in the art, as described, for example, in: http://www.affymetrix.com/products/reagents/specific/enzotranscript.affx.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Expressionsmuster der Gene in Gewebetyp I und Gewebetyp II miteinander verglichen, wobei hierfür insbesondere der Vergleich der mittels Mikroarrays erhaltenen Genexpressionsmuster herangezogen wird. Da diese Genexpressionsmuster nicht nur qualitative, sondern auch zumindest semiquantitative Angaben über einzelne RNA Spezies liefern, lassen sich aus dem Vergleich der mit Gewebetyp I und Gewebetyp II erhaltenen Muster Rückschlüsse darauf ziehen, welche RNA Spezies im Gewebe des Typs I in einer anderen Konzentration vorliegt als im Gewebe des Typs II.In a further preferred embodiment, the expression patterns of the genes in tissue type I and tissue type II are compared with one another, for which purpose in particular the comparison of the gene expression patterns obtained by means of microarrays is used. Since these gene expression patterns provide not only qualitative, but also at least semi-quantitative information about individual RNA species, a comparison of the patterns obtained with tissue type I and tissue type II enables conclusions to be drawn as to which RNA species is present in tissue of type I in a different concentration than in type II tissue.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sollte der Unterschied in der Menge an RNA einer bestimmten Spezies beim Vergleich zwischen Gewebetyp I und Gewebetyp II mindestens den Faktor 3 betragen. Ein solcher Unterschied ist hochsignifikant und zeigt den Einfluß des Tumorgewebes, bzw. eines oder mehrerer Faktoren daraus, auf die Aktivität des entsprechenden Gens.In a further preferred embodiment, the difference in the amount of RNA of a particular species should be at least a factor of 3 when comparing tissue type I and tissue type II. Such a difference is highly significant and shows the influence of the tumor tissue, or one or more factors thereof, on the activity of the corresponding gene.
Vorzugsweise wird nach Promotoren/Enhancern gesucht, bei denen die Nähe des Tumorgewebes zu einer Erhöhung der Promotoraktivität führt. Danach sind besonders solche Gene und deren Promotoren von Interesse, die in Gewebe des Typs I um den Faktor 3 stärker exprimiert werden als in Gewebe des Typs II.It is preferred to look for promoters / enhancers in which the proximity of the tumor tissue leads to an increase in promoter activity. According to this, genes and their promoters of particular interest are those which are expressed more strongly by a factor of 3 in type I tissue than in type II tissue.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Promotor dann identifiziert, charakterisiert und ggf. isoliert, der für die veränderte RNA Expression einer bestimmten RNA Spezies verantwortlich ist. Dabei kann der Promotor bspw. aus genomischen Banken isoliert werden, wobei bspw. die aus dem Microarray als Sonde dienende Sequenz auch zum Isolieren des vollständigen Gens, einschließlich der regulatorischen Sequenzen aus einer Genbank benutzt wird. Alternativ läßt sich der entsprechende Promotor auch mittels der Bioinformatik in entsprechenden Datenbanken identifizieren. Ist einmal das Gen identifiziert, welches dem veränderten Signal in der Genexpressionsanalyse zugrunde liegt, ist das Isolieren und Bereitstellen des dazu gehörigen Promotors mittels routinemäßiger Verfahren möglich. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Promotor/Enhancer, der nach dem oben beschriebenen Verfahren erhältlich ist und der von mindestens einem Faktor aus Turmorgewebe und/oder Metastasen reguliert wird. „Reguliert wird" heißt in diesem Zusammenhang, dass sich die Promotor/Enhancer Aktivität ändert unter dem Einfluß von Tumorgewebe bzw. Metastasen. Dabei kann die Aktivität eines bestimmten Promotors/Enhancers unter dem Einfluß des genannten Faktors reduziert werden, während bei einem anderen Promotor/Enhancer die Aktivität erhöht wird. Bevorzugt sind Promotor/Enhancer, bei denen die Aktivität um mindestens Faktor 2 erhöht ist, wenn die Promotoren in die Invasionsfront zu liegen kommen im Vergleich zu deren Aktivität in Normalgewebe, das sich weiter entfernt von dem Tumorgewebe bzw. den Metastasen befindet. Vorzugsweise unterscheidet sich diese Aktivität um mindestens Faktor 3, wobei die Aktivität vorzugsweise in der Invasionsfront erhöht ist im Vergleich zu weiter entfernt gelegenem Normalgewebe.In a further preferred embodiment, the promoter is then identified, characterized and possibly isolated, which promoter is responsible for the changed RNA expression of a particular RNA species. The promoter can be isolated, for example, from genomic banks, the sequence serving as a probe from the microarray, for example, also being used to isolate the complete gene, including the regulatory sequences from a gene bank. Alternatively, the corresponding promoter can also be identified using the bioinformatics in corresponding databases. Once the gene on which the changed signal is based in the gene expression analysis has been identified, it is possible to isolate and provide the associated promoter using routine methods. The present invention also relates to a promoter / enhancer which can be obtained by the process described above and which is regulated by at least one factor from tumor tissue and / or metastases. "Regulated" in this context means that the promoter / enhancer activity changes under the influence of tumor tissue or metastases. The activity of a particular promoter / enhancer can be reduced under the influence of the factor mentioned, while in the case of another promoter / Enhancers the activity is increased. Preferred are promoters / enhancers in which the activity is increased by at least a factor of 2 when the promoters come to lie in the invasion front compared to their activity in normal tissue which is further away from the tumor tissue or the This activity preferably differs by at least a factor of 3, the activity preferably being increased in the invasion front compared to normal tissue located further away.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kontrolliert der Promotor/Enhancer ein Hitzeschockgen, ein Apoptoseinduktorgen oder ein Gewebstransglutaminasegen, wobei diese Gene das natürliche Umfeld des Promotors/Enhancers darstellen.In a further preferred embodiment, the promoter / enhancer controls a heat shock gene, an apoptosis inducer gene or a tissue transglutaminase gene, these genes representing the natural environment of the promoter / enhancer.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Promotor/Enhancer durch metabolischen Streß und/oder Hypoxie induzierbar. Zum metabolischen Streß zählen z.B. folgende Stoffwechsellagen: Fehlendes Nährstoffangebot (insbesondere Glucose), fehlender Abtransport toxischer Metabolite. Hypoxie ist bspw. gekennzeichnet durch das Vorhandensein reaktiver Sauerstoffmoleküle, wie Oxyl-, Peroxyl- oder Hydroxylradikale oder nicht radikaler Sauerstoffmoleküle wie Sauerstoff, Ozon, Peroxyl nitrit, durch Stickoxid, Lipidperoxide und andere, sowie der Enzyme und anderer Proteine, die zur ihrer Entstehung oder ihrem Abbau und als Abwehrreaktion benötigt werden, wie Superoxid Dismutase, Catalase, NAD(P)H Oxidase oder Glutathion.In a further preferred embodiment, the promoter / enhancer according to the invention can be induced by metabolic stress and / or hypoxia. Metabolic stress includes e.g. following metabolic states: lack of nutrients (especially glucose), lack of removal of toxic metabolites. Hypoxia is characterized, for example, by the presence of reactive oxygen molecules, such as oxyl, peroxyl or hydroxyl radicals or non-radical oxygen molecules such as oxygen, ozone, peroxyl nitrite, by nitrogen oxide, lipid peroxides and others, as well as by the enzymes and other proteins which are responsible for their formation or their degradation and as a defense reaction, such as superoxide dismutase, catalase, NAD (P) H oxidase or glutathione.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Promotor/Enhancer in Hepatozyten oder Kupfferschen Sternzellen oder Sinusendothelzellen induziert, wenn diese in Kontakt treten mit einem Turmor und/oder Metastasen bzw. wenn diese Zellen in die Invasionsfront gelegen kommen. Dabei umfaßt die Invasionsfront mindestens 2 Zelllagen gerechnet vom Kontaktpunkt mit Tumorgewebe hinein in gesundes Normalgewebe.In a further preferred embodiment, the promoter / enhancer is induced in hepatocytes or copper star cells or sinus endothelial cells when these come into contact with a tumor and / or metastases or when these cells are located in the invasion front. The invasion front encompasses at least 2 Cell positions calculated from the point of contact with tumor tissue into healthy normal tissue.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Promotor/Enhancer in Lungengewebe oder Nervengewebe oder Knochengewebe oder Lymphknoten oder Haut induziert, wenn diese Zelltypen in Kontakt mit einem Turmor und/oder Metastasen treten.In a further preferred embodiment, the promoter / enhancer is induced in lung tissue or nerve tissue or bone tissue or lymph nodes or skin when these cell types come into contact with a tumor and / or metastases.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Vektor enthaltend den erfindungsgemäßen Promotor/Enhancer. Als Vektoren kommen übliche Plasmide, Viren sowie Nicht-virale Vektoren in Betracht. Das Einfügen des Promotors/Enhancers in einen Vektor ist dem Fachmann geläufig, vgl. z.B. Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, Vol. 1 , 2, 3 (1989).The present invention also relates to a vector containing the promoter / enhancer according to the invention. Common plasmids, viruses and non-viral vectors are suitable as vectors. The person skilled in the art is familiar with inserting the promoter / enhancer into a vector, cf. e.g. Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, Vol. 1, 2, 3 (1989).
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Vektor so konstruiert, dass er im Rahmen der Gentherapie Verwendung findet. Geeignete gentherapeutische Vektorsysteme sind bspw. beschrieben in Brand, K., Strauss, M. (1998) Molekulare Grundlagen des Gentransfers und Anwendung für die Gentherapie, in: Handbuch der Molekularen Medizin, Bd. 2: Tumorerkrankungen (Ganten, D., Ruckpaul, K., Hrsg.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 110-145.In a particularly preferred embodiment, the vector is constructed in such a way that it is used in the context of gene therapy. Suitable gene therapy vector systems are described, for example, in Brand, K., Strauss, M. (1998) Molecular basis of gene transfer and application for gene therapy, in: Handbook of Molecular Medicine, Vol. 2: Tumor Diseases (Ganten, D., Ruckpaul, K., ed.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 110-145.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Vektor ein Gen, das unter Kontrolle des erfindungsgemäßen Promotors/Enhancers steht. Geeignete Anordnungen sind dem Fachmann geläufig.In a further preferred embodiment, the vector contains a gene which is under the control of the promoter / enhancer according to the invention. Suitable arrangements are familiar to the person skilled in the art.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kodiert das Gen ein Reportermolekül und/oder einen pharmazeutischen Wirkstoff. Der Einsatz eines Reportermoleküls ist insbesondere in der Diagnostik von Interesse. Das Anschalten des Promotors/Enhancers unter der Einflußnahme eines Tumors bzw. von Metastasen führt dazu, dass ein Reportermolekül, bspw. ein Protein produziert wird, welches entweder direkt oder indirekt ein nachweisbares Signal erzeugt. Zu solchen Reportermolekülen zählt bspw. das allseits bekannte Lac-Z-System. Weitere geeignete Reportermoleküle/Detektionsysteme umfassen z.B. das Luziferase System, das Green Fluorescent Protein System oder das alpha 1 Antitrypsin System.In a further preferred embodiment, the gene encodes a reporter molecule and / or an active pharmaceutical ingredient. The use of a reporter molecule is of particular interest in diagnostics. Switching on the promoter / enhancer under the influence of a tumor or metastases leads to the production of a reporter molecule, for example a protein, which either directly or indirectly generates a detectable signal. Such well-known reporter molecules include, for example, the well-known Lac-Z system. More suitable Reporter molecules / detection systems include, for example, the luciferase system, the green fluorescent protein system or the alpha 1 antitrypsin system.
Bei der zweiten Alternative, in der das Gen einen pharmazeutischen Wirkstoff bewirkt, kann abhängig vom gewünschten therapeutischen Effekt unter einer Vielzahl möglicher Gene ausgewählt werden.In the second alternative, in which the gene brings about a pharmaceutical active ingredient, a variety of possible genes can be selected depending on the desired therapeutic effect.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kodiert das Gen einen Faktor, der das Tumorwachstum begrenzen, den Tumor zerstören oder das Normalgewebe vor Tumorinvasionen schützen kann.In a particularly preferred embodiment, the gene encodes a factor that can limit tumor growth, destroy the tumor or protect normal tissue from tumor invasions.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kodiert das Gen für einen Metalloproteaseinhibitor, TIMP-1 , TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4, PAI-1 , PAI-2 oder ein C terminal verkürztes TIMP-2, ein extrazelluläres Matrixprotein oder ein Zelladhäsion- Molekül. Die jeweiligen Gene zum Einfügen in den erfindungsgemäßen Vektor stehen dem Fachmann aus dem Stand der Technik zur Verfügung.In a further preferred embodiment, the gene codes for a metalloprotease inhibitor, TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4, PAI-1, PAI-2 or a C-terminally shortened TIMP-2, an extracellular matrix protein or a cell adhesion - molecule. The respective genes for insertion into the vector according to the invention are available to the person skilled in the art from the prior art.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Faktor ein Protein, das ausgewählt wird aus den Polypeptidketten, des Kollagens, Fibronektins und Laminins, Claudins, Occludins, Cadherins und eines Integrins. Dabei können auch mehrere Polypeptidketten der genannten Proteine durch den erfindungsgemäßen Vektor kodiert werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kodiert das Gen für ein Protein, welches eine Membranankersequenz oder eine sekretorische Leadersequenz umfaßt.In a further preferred embodiment, the factor is a protein which is selected from the polypeptide chains, collagen, fibronectin and laminins, claudins, occludins, cadherins and an integrin. Several polypeptide chains of the proteins mentioned can also be encoded by the vector according to the invention. In a further preferred embodiment, the gene codes for a protein which comprises a membrane anchor sequence or a secretory leader sequence.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt das Gen ein Suizidgen dar. Besonders bevorzugt ist das Protein eine Cytosin Desaminase oder Nitroreduktase.In a further preferred embodiment, the gene is a suicide gene. The protein is particularly preferably a cytosine deaminase or nitroreductase.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Genprodukt des Reportergens ein Produkt, das ins Blut sezerniert wird oder das in Gewebeschnitten nachweisbar ist. Im ersten Fall läßt sich das Anschalten des Promotors, und damit die Ausbreitung des Tumors bzw. der Metastasen, dadurch erkennen, dass das Reportergenprodukt im Blut zunimmt. Bei der zweiten Alternative kann das Protein bspw. mittels Antikörpern in Gewebeschnitten nachgewiesen werden. Alternativ kann es sich bei dem Protein auch um ein Enzym handeln, dessen Aktivität dann in Gewebeschnitten nachweisbar ist.In a further preferred embodiment, the gene product of the reporter gene is a product which is secreted into the blood or which can be detected in tissue sections. In the first case, the activation of the promoter, and thus the spread of the tumor or the metastases, can be recognized by the fact that the reporter gene product increases in the blood. In the second alternative, the protein can be detected, for example, by means of antibodies in tissue sections. Alternatively, the protein can also be an enzyme, the activity of which can then be detected in tissue sections.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kodiert der erfindungsgemäße Vektor sowohl ein Reportermolekül wie auch einen pharmazeutischen Wirkstoff.In a further preferred embodiment, the vector according to the invention encodes both a reporter molecule and an active pharmaceutical ingredient.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Vektor um einen zur Gentherapie geeigneten Vektor, der insbesondere ausgewählt wird aus einem Adenovirus-, einem Adeno-assoziierten Virus-, einem Minimaladenovirus-, einem HSV- und Lentivirus-basiertem Vektor. Weitere mögliche Vektoren sind bspw. beschrieben in Brand, K., Strauss, M. ( 1998) Molekulare Grundlagen des Gentransfers und Anwendung für die Gentherapie, in: Handbuch der Molekularen Medizin, Bd. 2: Tumorerkrankungen (Ganten, D., Ruckpaul, K., Hrsg.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 110-145.In a further preferred embodiment, the vector is a vector suitable for gene therapy, which is selected in particular from an adenovirus, an adeno-associated virus, a minimal adenovirus, an HSV and lentivirus-based vector. Other possible vectors are described, for example, in Brand, K., Strauss, M. (1998) Molecular Foundations of Gene Transfer and Application for Gene Therapy, in: Handbook of Molecular Medicine, Vol. 2: Tumor Diseases (Ganten, D., Ruckpaul, K., ed.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 110-145.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Zelle, vorzugsweise eine Säugerzelle, die einen erfindungsgemäßen Promotor/Enhancer und/oder einen erfindungsgemäßen Vektor enthält, wobei der Promotor bzw. der Vektor in der genannten Zelle an einer Position ins Genom der Zelle integriert ist, die nicht seiner natürlichen Position entspricht. Dies ist in der Regel das Ergebnis der Transformation der Zelle mit einem entsprechenden Konstrukt, wobei das Konstrukt zufällig ins Genom integriert.The present invention also relates to a cell, preferably a mammalian cell, which contains a promoter / enhancer according to the invention and / or a vector according to the invention, the promoter or the vector being integrated into the cell's genome at a position which is not its own corresponds to natural position. This is usually the result of the transformation of the cell with a corresponding construct, the construct being randomly integrated into the genome.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Kit zur Diagnose von Tumoren und/oder Metastasen, wobei der Kit den erfindungsgemäßen Vektor enthält zusammen mit weiteren Reagenzien, wie bspw. Pufferlösungen, Reagenzien für den Nachweis eines Reportermoleküls sowie eine entsprechende Gebrauchsanleitung.The present invention also relates to a kit for diagnosing tumors and / or metastases, the kit containing the vector according to the invention together with further reagents, such as, for example, buffer solutions, reagents for the detection of a reporter molecule, and corresponding instructions for use.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine pharmazeutische Zusammensetzung enthaltend den erfindungsgemäßen Promotor bzw. Vektor bzw. die mit den genannten Produkten genetisch veränderte Zelle. Üblicherweise enthält eine solche Zusammensetzung weitere Hilfsstoffe, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Galenik jedoch geläufig sind. Der erfindungsgemäße Promotor ist insbesondere geeignet zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Krebs. In diesem Zusammenhang wird der erfindungsgemäße Promotor bspw. zusammen mit einem Gen, welches eine tumortoxische Substanz produziert, verabreicht. Nach Verabreichen des Medikaments an den Patienten führt das Ausbreiten eines Tumors bzw. von Metastasen zu einer Aktivierung des erfindungsgemäßen Promotors, wodurch wiederum tumortoxisches Produkt produziert wird, welches geeignet ist, das Tumorwachstum zu hemmen bzw. den Tumor zu beseitigen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dient der erfindungsgemäße Promotor bzw. der Vektor, enthaltend den Promotor der Diagnose von Krebs, bzw. der Verlaufskontrolle bei einer Krebstherapie. Mit den genannten Mitteln läßt sich bspw. verfolgen, ob bei einer eingeschlagenen Krebstherapie die Tumorausbreitung bzw. Metastasenausbreitung verringert werden kann.The present invention also relates to a pharmaceutical composition containing the promoter or vector according to the invention or the cell genetically modified with the products mentioned. Such a composition usually contains other auxiliaries which are however familiar to the person skilled in the field of galenics. The promoter according to the invention is particularly suitable for producing a medicament for the treatment of cancer. In this connection, the promoter according to the invention is administered, for example, together with a gene which produces a tumor-toxic substance. After administration of the medicament to the patient, the spreading of a tumor or metastases leads to an activation of the promoter according to the invention, which in turn produces tumor-toxic product which is suitable for inhibiting tumor growth or eliminating the tumor. In a further preferred embodiment, the promoter according to the invention or the vector containing the promoter is used to diagnose cancer or to monitor the course of cancer therapy. With the means mentioned, it can be tracked, for example, whether tumor spread or metastatic spread can be reduced when cancer therapy is started.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen betreffen folgende GegenständeFurther preferred embodiments relate to the following subjects
1. Mittel zur Prophylaxe, Therapie und Diagnose von Tumorerkrankungen umfassend1. Comprehensive means for the prophylaxis, therapy and diagnosis of tumor diseases
- einen Vektor im Sinne eines Gentransfervehikels- a vector in the sense of a gene transfer vehicle
- einen Enhancer/Promotor- an enhancer / promoter
- ein oder mehrere Transgene,- one or more transgenes,
wobei ein Enhancer/Promotor gewählt wird, der bei Ausbreitung des Tumors ins umgebende Normalgewebe im Normalgewebe aktiviert wird.an enhancer / promoter is selected which is activated in the normal tissue when the tumor spreads into the surrounding normal tissue.
2. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor ein Hitzeschockgen-Enhancer/Promotor ist.2. Means in which the enhancer / promoter is a heat shock gene enhancer / promoter.
3. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor ein Apoptoseinduktorgen-Enhancer/ Promotor ist.3. Means in which the enhancer / promoter is an apoptosis inducer gene enhancer / promoter.
4. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor der Enhancer/Promotor der Gewebstrans- glutaminase ist. 5. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor durch metabolischen Stress induzierbar ist.4. Means in which the enhancer / promoter is the enhancer / promoter of the tissue transglutaminase. 5. Means in which the enhancer / promoter can be induced by metabolic stress.
6. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor durch Hypoxie induzierbar ist.6. Means in which the enhancer / promoter can be induced by hypoxia.
7. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor in Hepatozyten oder Kupfferschen Sternzellen oder Sinusendothelzellen durch Ausbreitung des Tumors aktivierbar ist.7. Means in which the enhancer / promoter can be activated in hepatocytes or copper star cells or sinus endothelial cells by spreading the tumor.
8. Mittel, in dem der Enhancer/Promotor im Lungengewebe oder Nervengewebe oder Knochengewebe oder Lymphknoten oder Haut durch Ausbreitung des Tumors aktivierbar ist.8. Means in which the enhancer / promoter can be activated in the lung tissue or nerve tissue or bone tissue or lymph nodes or skin by spreading the tumor.
9. Mittel enthaltend Transgene für Substanzen,9. agents containing transgenes for substances,
- welche das Wachstum des Tumors begrenzen- which limit the growth of the tumor
- den Tumor zerstören- destroy the tumor
- das Normalgewebe vor Tumorinvasion schützen.- protect normal tissue from tumor invasion.
10. Mittel enthaltend Gene von Metalloproteaseinhibitoren10. Agent containing genes from metalloprotease inhibitors
11. Mittel enthaltend ein antitumorales Transgen kodierend für: TIMP-1 oder TIMP-211. Agent containing an antitumor transgene coding for: TIMP-1 or TIMP-2
12. Mittel enthaltend ein Protease-inhibito sches Transgen kodierend für: TIMP-3 oder TIMP-4 oder PAI-1 oder PAI-2.12. Agent containing a protease inhibitory transgene coding for: TIMP-3 or TIMP-4 or PAI-1 or PAI-2.
13. Mittel enthaltend ein modifiziertes Transgen, dessen antitumorale Wirkung durch diese Modifikation verstärkt wurde.13. Agent containing a modified transgene, the antitumor effect of which was enhanced by this modification.
14. Mittel, welches als betreffendes Transgen C-terminal trunkiertes TIMP-2 enthält.14. Agent which contains C-terminally truncated TIMP-2 as the relevant transgene.
15. Mittel enthaltend ein Transgen der Extrazellulären Matrix. 16. Mittel enthaltend mindestens zwei Polypeptidketten des Kollagen oder Fibronektin oder Laminin oder Gene deren Produkte für die Synthese von nicht proteinischen Komponenten der ECM verantwortlich sind.15. Agent containing a transgene of the extracellular matrix. 16. Agents containing at least two polypeptide chains of collagen or fibronectin or laminin or genes whose products are responsible for the synthesis of non-protein components of the ECM.
17. Mittel enthaltend ein so modifiziertes Transgen der Extrazellulären Matrix, daß es schwer oder nicht abbaubar ist.17. Agent containing a modified transgene of the extracellular matrix that it is difficult or not degradable.
18. Mittel enthaltend ein Transgen kodierend für ein Adhäsionsmolekül.18. Agent containing a transgene coding for an adhesion molecule.
19. Mittel, in dem das betreffende Adhäsionsmolekül das Claudin oder Occludin oder ein Cadherin oder ein Integrin oder ein Gen aus der Immunglobulin Superfamilie ein Selectin oder ein Muzin ist.19. Means in which the adhesion molecule in question is claudin or occludin or a cadherin or an integrin or a gene from the immunoglobulin superfamily is a selectin or a mucin.
20. Mittel zur Prophylaxe und Behandlung von Tumorerkrankungen enthaltend ein antitumorales Transgen oder Sequenzen desselben, welches mit einer Membranankersequenz versehen ist.20. Agent for the prophylaxis and treatment of tumor diseases containing an antitumor transgene or sequences thereof, which is provided with a membrane anchor sequence.
21. Anwendung eines Gentransfervektors zur Herstellung eines Mittels zur Prophylaxe und Behandlung von Tumorerkrankungen enthaltend ein antitumorales Transgen oder Sequenzen desselben, welches mit einer Membranankersequenz oder Sekretionssequenz versehen ist.21. Use of a gene transfer vector for the production of an agent for the prophylaxis and treatment of tumor diseases containing an antitumor transgene or sequences thereof, which is provided with a membrane anchor sequence or secretion sequence.
22. Verfahren zur Prophylaxe und Behandlung von Tumorerkrankungen bei dem ein antitumorales Transgen oder Sequenzen desselben, welches mit einer Membranankersequenz oder Sekretionssequenz versehen ist, transferiert wird.22. A method for the prophylaxis and treatment of tumor diseases in which an antitumor transgene or sequences thereof, which is provided with a membrane anchor sequence or secretion sequence, is transferred.
23. Mittel, welches als betreffendes Transgen ein Suizidgen oder ein sonstwie chemotherapeutisch wirksames Gen enthält23. Agent which contains a suicide gene or another chemotherapeutically active gene as the relevant transgene
24. Mittel, in dem das betreffende Transgen24. Means in which the transgene in question
Cytosin Desaminase oder aktive Teilsequenzen derselben oder Nitroreduktase oder aktive Teilsequenzen derselben sind. 25. Mittel enthaltend mindestens 1 Transgen, welches zum Nachweis von Tumoraktivität verwendet werden kann.Cytosine deaminase or active partial sequences thereof or nitroreductase or active partial sequences thereof. 25. Agent containing at least 1 transgene, which can be used to detect tumor activity.
26. Mittel enthaltend mindestens 1 Transgen, dessen Genprodukt ins Blut sezerniert wird wie alpha Fetoprotein oder alpha 1 Antitrypsin.26. Agent containing at least 1 transgene, the gene product of which is secreted into the blood, such as alpha fetoprotein or alpha 1 antitrypsin.
27. Mittel enthaltend mindestens 1 Transgen, dessen Genprodukt durch Isotopendiagnostik sichtbar gemacht werden kann.27. Agent containing at least 1 transgene whose gene product can be made visible by isotope diagnosis.
28. Mittel enthaltend sowohl ein therapeutisches als auch ein diagnostisches Transgen.28. Agent containing both a therapeutic and a diagnostic transgene.
29. Mittel, bei dem das therapeutische Gen nicht durch einen Ausbreitungs- induzierbaren Promotor/Enhancer, sondern durch einen extern regulierbaren Promotor/Enhancer, wie z.B. den tet-Promotor reguliert wird.29. Agent in which the therapeutic gene is not by a spread-inducible promoter / enhancer but by an externally regulable promoter / enhancer, e.g. the tet promoter is regulated.
30. Mittel, bei dem ein Enhancer/Promotor gewählt wird, der bei Ausbreitung des Tumors ins Normalgewebe im Normalgewebe, welches direkt an die Invasionsfront des Tumors angrenzt, aktiviert wird.30. Means in which an enhancer / promoter is selected which is activated when the tumor spreads into normal tissue in normal tissue which is directly adjacent to the invasion front of the tumor.
31. Mittel, in dem der Vektor ein Virus ist.31. Means in which the vector is a virus.
32. Mittel, in dem das Virus ein Erstgenerations-Adenovirus oder ein Adeno- assoziiertes Virus oder ein Minimal-Adenovirus oder ein HSV oder ein Lentivirus ist.32. means in which the virus is a first generation adenovirus or an adeno-associated virus or a minimal adenovirus or an HSV or a lentivirus.
33. Mittel, in dem das Virus ein Lentivirus/Minimal-Adenovirus Hybrid ist.33. Agent in which the virus is a lentivirus / minimal adenovirus hybrid.
34. Mittel, in dem der Vektor ein nicht-humanes Mammalier-Adenovirus ist.34. Agent in which the vector is a non-human mammalian adenovirus.
35. Mittel, in dem der Vektor kein Virus ist. 36. Mittel, in dem der Vektor eine liposomale Formulatioπ ist oder Trägerproteine verwendet sind.35. Means in which the vector is not a virus. 36. Agent in which the vector is a liposomal formulation or carrier proteins are used.
37. Mittel, in dem die Oberfläche so modifiziert ist, daß ein spezifischer Gentransfer in das Normalgewebe erreicht wird.37. Agent in which the surface is modified so that a specific gene transfer into normal tissue is achieved.
Das folgende Beispiel erläutert die ErfindungThe following example illustrates the invention
Ermittlung von Promotoren mit Aktivität im Leberteil der Tumor/Leber- InvasionsfrontDetermination of promoters with activity in the liver part of the tumor / liver invasion front
Prinzip: nicht tumoröses Organgewebe, welches an Tumoren angrenzt wird mittels laser Mikrodissektion (LCM) isoliert, mRNA isoliert, mittels in vitro Transkription amplifiziert oder unamplifiziert auf genomische Microarrays (Affimetrix, Santa Clara, California, US) gegeben. Im Vergleich zu nicht an den Tumor angrenzendem Organgewebe wird die differentielle Genexression ermittelt. Promotoren von Genen, die in der Invasionsfront differentiell hochreguliet sind, sind Kandidatenpromotoren für invasionsregulierte Genexression (siehe Anwendungsbeispiel).Principle: non-tumorous organ tissue, which is adjacent to tumors, is isolated by laser microdissection (LCM), mRNA isolated, amplified by in vitro transcription or unamplified on genomic microarrays (Affimetrix, Santa Clara, California, US). Differential gene expression is determined in comparison to organ tissue not adjacent to the tumor. Promoters of genes that are differentially upregulated in the invasion front are candidate promoters for invasion-regulated gene expression (see example of use).
1. Gewinnung von Gewebe1. Obtaining tissue
a) Tiermodell: 5x106 LS 174 Kolon-Tumorzellen werden in die Leber vona) Animal model: 5x106 LS 174 colon tumor cells are inserted into the liver
Nacktmäusen injiziert . Nach 14 Tagen sind intrahepatische Tumoren gewachsen. Die Tiere werden getötet, die Lebern entnommen und unmittelbar in Stücken von ca. 1cm2 in OCT Compound (Sakura TissueInjected to nude mice. After 14 days, intrahepatic tumors have grown. The animals are sacrificed, the livers are removed and immediately in pieces of approx. 1 cm 2 in OCT Compound (Sakura Tissue
Tek, Zoeterwoude, Niederlande) gebettet. Die eingebetteten Leberstücke werden sofort in stickstoffgekühltem 2-Methylbutan vorgekühlt, anschließend in flüssigem Stickstoff gefroren und bei -80°C gelagert. b) Alternativ werden humane Lebermetastasen chirurgisch entfernt,Tek, Zoeterwoude, Netherlands). The embedded pieces of liver are immediately pre-cooled in nitrogen-cooled 2-methylbutane, then frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C. b) Alternatively, human liver metastases are surgically removed,
Invasionsfront beinhaltende Regionen in 1 cm große Stücke zerteilt und wie oben beschrieben eingefroren. 2. Anfertigung von GewebsschnittenRegions containing the invasion front were cut into 1 cm pieces and frozen as described above. 2. Preparation of tissue sections
Kryokonserviertes Gewebe wird im Kryotom bei einer Objekttemperatur von -18°C in einer Schnittdicke von 5 μm auf Folien-Objektträger aufgezogen. Die Schnitte werden 3-5 min bei ca. 50°C auf einer Heizplatte bzw. 1-2 min bei 80°C im Hybridisierungsofen getrocknet.Cryopreserved tissue is placed in a cryotome at an object temperature of -18 ° C in a section thickness of 5 μm on a slide. The sections are dried for 3-5 minutes at approx. 50 ° C on a hot plate or 1-2 minutes at 80 ° C in the hybridization oven.
Anschließend erfolgt eine kurze Fixierung in 100%igem Ethanol. Zur Gewebsdifferenzierung werden die Schnitte einer Hämatoxylin-Eosin-Färbung unterzogen. Einem kurzen Waschschritt in 70%igem Ethanol folgt eine 3 minütige Inkubation in Hämatoxylinlösung nach Mayer. Die Schnitte werden in autoklaviertem Leitungswasser 2 min gebläut. Eosinfärbung (0,25%ig in 70%igem Ethanol und Zusatz von Eisessig) erfolgt für 5 sek und ein Farbüberschuss wird in DEPC- behandeltem Wasser ausgewaschen. Dann durchlaufen die Schnitte eine aufsteigende Ethanolreihe (2x70%, 2x95%, 100%). Ein zusätzlicher Waschschritt in 70%igem Ethanol am Ende verhindert Trocknungsartefakte. Getrocknet werden die Objektträger wiederum ca. 5 min bei 50°C auf der Heizplatte oder ΛA bis 1 min bei 80°C im Hybridisierungsofen.This is followed by a brief fixation in 100% ethanol. The sections are subjected to hematoxylin-eosin staining for tissue differentiation. A short washing step in 70% ethanol is followed by a 3 minute incubation in Mayer's haematoxylin solution. The sections are blued in autoclaved tap water for 2 min. Eosin staining (0.25% in 70% ethanol and addition of glacial acetic acid) takes place for 5 seconds and excess color is washed out in DEPC-treated water. Then the cuts go through an ascending ethanol row (2x70%, 2x95%, 100%). An additional washing step in 70% ethanol at the end prevents drying artifacts. The slides are again dried for approx. 5 min at 50 ° C on the heating plate or Λ A up to 1 min at 80 ° C in the hybridization oven.
3. Laser Mikrodissektion3. Laser microdissection
Mit Hilfe der Laser Capture Microdissection-Methode werden von der Kontaktfläche Tumor/Leber aus gesehen 3 Zellschichten Lebergewebe (=Leberteil der Invasionsfront, Ll) isoliert. Die Anzahl der geschnittenen Zellen beträgt ca. 10 000. Als Vergleichsgewebe wird eine gleiche Anzahl von Zellen welche mindestens 5 Zellschichten und weiter von der Invasionsfront entfernt liegen isoliert.With the help of the laser capture microdissection method, 3 cell layers of liver tissue (= liver part of the invasion front, L1) are isolated from the tumor / liver contact area. The number of cut cells is approximately 10,000. An equal number of cells which are at least 5 cell layers and further away from the invasion front are isolated as comparative tissue.
4. Total-RNA Isolation4. Total RNA isolation
Die Gesamt-RNA des mikrodissektierten Gewebes wird mit der Standard-Methode nach Chomczynski (Chomczinski und Sacchi, 1987, AnalBiochem, 162,156) isoliert.The total RNA of the microdissected tissue is isolated using the standard Chomczynski method (Chomczinski and Sacchi, 1987, AnalBiochem, 162, 156).
5. Amplifikation von mRNA durch zwei Runden Reverse Transkription mit anschließender In Vitro Transkription5. Amplification of mRNA by two rounds of reverse transcription followed by in vitro transcription
Mit Hilfe eines poly-dT-Primers, welcher die Promotersequenz der T7 RNA Polymerase trägt, wird die mRNA aus der total RNA des mikrodissektierten Gewebes in cDNA umgeschrieben. Als reverse Transkriptase wird Superscript IIWith the help of a poly-dT primer, which carries the promoter sequence of the T7 RNA polymerase, the mRNA from the total RNA of the microdissected Tissue rewritten into cDNA. Superscript II is used as the reverse transcriptase
(Invitrogen, Karlruhe, Deutschland) eingesetzt.(Invitrogen, Karlruhe, Germany).
Die synthetisierte cDNA wird mittels T7 RNA Polymerase in vitro transkribiert, wofür ein kommerziell erwerblicher Kit eingesetzt wird (Ambion Megascript T7, Austin,The synthesized cDNA is transcribed in vitro using T7 RNA polymerase, for which a commercially available kit is used (Ambion Megascript T7, Austin,
Texas).Texas).
Bei der zweiten Runde der Amplifikation initiieren Random Hexamers die cDNA-In the second round of amplification, random hexamers initiate the cDNA
Synthese. Anschließend wird wie in der ersten Runde verfahren.Synthesis. Then proceed as in the first round.
6. Biotinylierung der amplifizierten mRNA bzw. der isolierten total RNA6. Biotinylation of the amplified mRNA or the isolated total RNA
Die Biotinylierungsreaktion entspricht einer weiteren Amplifikationsrunde. Es erfolgt wieder eine cDNA-Synthese mit definierter Ausgangsmenge an RNA (Affymetrix- Protokoll, Affimetrix, Santa Clara, CA, USA). In der anschließenden In Vitro Transkription werden für die Markierung biotinylierte UTP-Nukleotide eingesetzt (Enzo-Kit, Farmingdale, New York, USA).The biotinylation reaction corresponds to another round of amplification. There is again a cDNA synthesis with a defined starting amount of RNA (Affymetrix protocol, Affimetrix, Santa Clara, CA, USA). In the subsequent in vitro transcription, biotinylated UTP nucleotides are used for the labeling (Enzo-Kit, Farmingdale, New York, USA).
7. Aufreinigung und Fragmentierung der antisense RNA (aRNA)7. Purification and fragmentation of the antisense RNA (aRNA)
Die amplifizierte und gelabelte aRNA wird mittels RNA-Säulen (RNeasy-Kit von Qiagen, Hilden, Deutschland) aufgereinigt und in 35-200bp Fragmente gespalten, um sterische Wechselwirkungen aufgrund der Größe zu vermeiden (Affymetrix- Protokoll, http://www.affvmetrix.com/products/reagents/specific/enzotranscript.affx.. Affimetrix, Santa Clara, CA, USA).The amplified and labeled aRNA is purified using RNA columns (RNeasy kit from Qiagen, Hilden, Germany) and split into 35-200 bp fragments to avoid steric interactions due to their size (Affymetrix protocol, http: //www.affvmetrix .com / products / reagents / specific / enzotranscript.affx .. Affimetrix, Santa Clara, CA, USA).
8. Array-Hybridisierung8. Array hybridization
Die biotinylierte aRNA wird auf Mikroarrays (MG U74Av2, Affimetrix) zur Hybridisierung aufgebracht. Es handelt sich hierbei um Glasträger, auf die 25 Nukleotide lange Oligos aufsynthetisiert wurden, die insgesamt über 12 000 Mausgene und - ESTs repräsentieren. Die Hybridisierung erfolgt bei 45°C in dem von Affimetrix beschriebenen PufferThe biotinylated aRNA is applied to microarrays (MG U74Av2, Affimetrix) for hybridization. These are glass supports onto which 25 nucleotide long oligos have been synthesized, which represent a total of over 12,000 mouse genes and ESTs. The hybridization takes place at 45 ° C. in the buffer described by Affimetrix
(http://www.affymetrix.com/products/reagents/specific/enzotranscript.affx.) für 14 Stunden. Anschließend werden die Chips gewaschen und gescannt. 9. Auswertung(http://www.affymetrix.com/products/reagents/specific/enzotranscript.affx.) for 14 hours. The chips are then washed and scanned. 9. Evaluation
Um eine statistische Aussage über in der Invasionsfront hochregulierte Gene treffen zu können werden, müssen mindestens drei mal zwei Arrays hybridisiert und ausgewertet werden.In order to be able to make a statistical statement about genes upregulated in the invasion front, at least three times two arrays must be hybridized and evaluated.
Unter Verwendung der Affimetrix-Software MAS 5.0 werden Batch Analysen durchgeführt, die das Ausmaß der Hochregulation von potentiellenUsing the Affimetrix software MAS 5.0, batch analyzes are carried out to determine the extent of potential upregulation
Kandidatengenen beschreiben (Signal Log Ratio).Describe candidate genes (signal log ratio).
Gene die eine auf allen drei Chips konsistente, mehr als 3 fache Hochregulation aufweisen, werden mittels quantitativer PCR bestätigt.Genes that are consistently up to 3 times upregulated on all three chips are confirmed by quantitative PCR.
10. Quantitative PCR10. Quantitative PCR
Zur Bestätigung der Hochregulation von Genen der Invasionsfront wird nicht amplifizierte mRNA aus Invasionsfront und Nicht-Invasionsfront-Leber isoliert. Diese mRNA wird zunächst revers transkribiert und dann einer SYBRgreen gestützten quantitativen PCR (Röche, Mannheim, Deutschland) gemäß den Anweisungen des Herstellers unterzogen. Gene, deren differentielle Regulation sich in der qPCR bestätigt, sind Kandidatengene für die invasionsinduzierte Genexpression.To confirm the upregulation of invasion front genes, non-amplified mRNA is isolated from the invasion front and the non-invasion front liver. This mRNA is first reverse transcribed and then subjected to a SYBRgreen-based quantitative PCR (Röche, Mannheim, Germany) according to the manufacturer's instructions. Genes whose differential regulation is confirmed in qPCR are candidate genes for invasive gene expression.
11. Bestimmung Invasions-induzierbarer Promotoren11. Determination of invasion-inducible promoters
Die Promotoren derjenigen differentiell regulierten Gene der Invasionsfront, die in den Schritten 1-10 gefunden werden, werden auf folgende Art und Weise ermittelt. a) Promotoren, die bereits bekannt und charakterisiert wurden, werden von den zuständigen Labors angefordert und können ohne Modifikation in einen geeigneten gentherapeutischen Vektor integriert werden. b) Bekannte, aber für die gentherapeutische Anwendung noch nicht ausreichend charakterisierte Promotoren (Größenbeschränkung z.B. viraler Vektoren), werden zunächst unter Verwendung von Promotorrestriktionsverdaus und Reportergenassays charakterisiert. Dann wird verfahren, wie unter a) beschrieben. 3) Das genomische Fragment von Promotoren, die noch nicht kloniert wurden, wird aus einer genomischen Bücherei mittels der entsprechenden cDNA Sonde isoliert, durch primer Extension Assay der Transkriptionsstart bestimmt, und eine bis zu 8 kB große, 5' des Transkriptionsstartes gelegene Sequenz wird analysiert wie unter b) beschrieben.The promoters of those differentially regulated genes of the invasion front that are found in steps 1-10 are determined in the following manner. a) Promoters that have already been known and characterized are requested from the responsible laboratories and can be integrated into a suitable gene therapy vector without modification. b) Known promoters which are not yet sufficiently characterized for gene therapy use (size limitation, for example viral vectors) are initially characterized using promoter restriction digests and reporter gene assays. Then proceed as described under a). 3) The genomic fragment of promoters that have not yet been cloned is isolated from a genomic library using the corresponding cDNA probe, the transcription start is determined by a primary extension assay, and a sequence up to 8 kB in size, 5 'of the transcription start is analyzed as described under b).
Reportergenassays werden für die Fälle b) und c) unter einer Art Stimulation, die die in vivo Situation nachbildet durchgeführt. Solche Stimuli können z.B. proapoptotisch (z.B. Transfektion eines Caspasegens oder von p53), hypoxisch (Sauer- stoffdeprivation) oder anti-metabolisch (Serumentzug) sein. Sollte ein solcher Stimulus nicht zu Promotoraktivierung führen, wird ein 4 kB Fragment ohne weitere in vitro Testung in einen adenoviralen Vektor einkloniert und gemäß Anwendungsbeispiel in vivo getestet.Reporter gene assays are carried out for cases b) and c) under a kind of stimulation that simulates the in vivo situation. Such stimuli can e.g. be pro-apoptotic (e.g. transfection of a caspase gene or p53), hypoxic (oxygen deprivation) or anti-metabolic (serum deprivation). If such a stimulus does not lead to promoter activation, a 4 kB fragment is cloned into an adenoviral vector without further in vitro testing and tested according to the application example in vivo.
Assay für die Validierung identifizierter Promotoren auf deren Induzierbarkeit durch Tumor/MetastasenAssay for the validation of identified promoters for their inducibility by tumor / metastases
1. Vektorkonstruktion:1. Vector construction:
Es werden Gentransfervektoren konstruiert, welche als Promotor/Enhancer den HSP 70 Promotor oder den TG Promotor enthalten, als Transgen das TIMP-2 Gen (hemmt die Tumorausbreitung) oder entweder das Reportergen ß-Galactosidase oder α Antitrypsin tragen und als Vektorkomponente ein Erstgenerations- Adenovirus haben.Gene transfer vectors are constructed which contain the HSP 70 promoter or the TG promoter as a promoter / enhancer, the TIMP-2 gene (inhibits tumor spread) as a transgene or either carry the reporter gene β-galactosidase or α antitrypsin and a first-generation adenovirus as a vector component to have.
2. Tumormodell2. Tumor model
Als Tumormodell wird eine Injektion von Kolonkarzinomellen (z.B. LS174 T) in den Portalvenenkreislauf der Leber von immundefizienten Nacktmäusen verwendet, um Lebermetastasen zu induzieren, oder die Tumorzellen werden direkt in die Leber injiziert, um einen Lebertumor zu induzieren. 3. GentransferAs a tumor model, an injection of colon carcinoma cells (eg LS174 T) into the portal vein circuit of the liver of immunodeficient nude mice is used to induce liver metastases, or the tumor cells are injected directly into the liver to induce a liver tumor. 3. Gene transfer
10 Tage nach Tumorinduktion, wenn sich kleine Tumoren gebildet haben, werden über die Schwanzvene der Tiere rekombinante Adenoviren gemäß Punkt 1 verabreicht. In einer Dosis von 3x1010 infektiösen Einheiten werden dabei etwa 50% der Leberzellen infiziert.10 days after tumor induction, when small tumors have formed, recombinant adenoviruses according to item 1 are administered via the tail vein of the animals. In a dose of 3x10 10 infectious units, about 50% of the liver cells are infected.
4. Detektion der Tumorausbreitung4. Detection of tumor spread
Ab Tag 3 nach dem Gentransfer wird den Tieren Blut abgenommen, und die Konzentration des αi-Antitrypsin wird bestimmt. Die Konzentration des Proteins im Serum von Tieren mit Tumorinduktion und Transfer des αrAntitrypsin-Adenovirus ist mehrfach höher als im Serum von Tieren, die entweder nur Tumorinduktion oder nur Gentransfer hatten. Die Konzentration wird ansteigen mit zunehmender Größe der Tumorinvasionsfront, also mit zunehmender Ausbreitung des Tumors.From day 3 after the gene transfer, blood is drawn from the animals and the concentration of the αi-antitrypsin is determined. The concentration of the protein in the serum of animals with tumor induction and transfer of the αrAntitrypsin adenovirus is several times higher than in the serum of animals which either had only tumor induction or only gene transfer. The concentration will increase with increasing size of the tumor invasion front, i.e. with increasing spread of the tumor.
Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn ß-Galaktosidase Adenovirus verwendet wird, nur daß hier nicht die Serumkonzentration gemessen wird, sondern die intrazelluläre ß-Galaktosidasekonzentration, die über eine histochemische Reaktion (Blaufärbung) sichtbar gemacht wird. Leberzellen in unmittelbarer Nähe sich ausbreitender Tumoren sind stärker blau gefärbt als entferntere Zellen. Keine Blaufärbung ist in Tumortieren ohne Gentransfer zu sehen. Geringe oder fehlende Blaufärbung ist bei Gentransfer ohne Tumorinduktion zu sehen.Similar results are obtained when ß-galactosidase adenovirus is used, except that it is not the serum concentration that is measured here, but the intracellular ß-galactosidase concentration, which is visualized by a histochemical reaction (blue color). Liver cells in the immediate vicinity of spreading tumors are stained more blue than more distant cells. No blue staining is seen in tumor animals without gene transfer. Little or no blue coloration can be seen in gene transfer without tumor induction.
5. Effizienz5. Efficiency
Die Effizenz des Ansatzes bezüglich der Hemmung der Tumorausbreitung wird mit dem TIMP-2 Gen als Transgen gezeigt. Tumortragende Tiere, die ein TIMP-2 Adenovirus erhielten, werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten getötet, die Tumorvolumina werden ermittelt und mit denen von Tieren, die Reportergenviren erhalten hatten verglichen. Die TIMP-2 Tiere weisen erheblich kleinere Tumoren auf. The efficacy of the approach in terms of inhibiting tumor spread is demonstrated with the TIMP-2 gene as a transgene. Tumor-bearing animals that received a TIMP-2 adenovirus are killed at different times, the tumor volumes are determined and compared with those of animals that received reporter gene viruses. The TIMP-2 animals have significantly smaller tumors.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen eines Promotors/Enhancers, der durch mindestens einen Faktor aus Tumorgewebe und/oder Metastasen reguliert wird, umfassend die folgenden Schritte:1. A method for producing a promoter / enhancer which is regulated by at least one factor from tumor tissue and / or metastases, comprising the following steps:
a) Bereitstellen von Gewebe, enthaltend Tumorgewebe und gesundes Gewebe b) Isolieren von gesundem Gewebe I, das an das Tumorgewebe und/oder Metastasengewebe angrenzt (Invasionsfront) und von gesundem Gewebe II, das nicht an das Tumorgewebe und/oder Metastasengewebe angrenzt; c) Ermitteln der Genexpressionsmuster im Gewebe I und II; d) Vergleich der erhaltenen Expressionsmuster aus c); und e) Isolieren des Promotors/Enhancers, der zu einem Gen gehört, dessen Expression in Gewebe I und Gewebe II verschieden ist.a) providing tissue containing tumor tissue and healthy tissue b) isolating healthy tissue I which is adjacent to the tumor tissue and / or metastatic tissue (invasion front) and healthy tissue II which is not adjacent to the tumor tissue and / or metastatic tissue; c) determining the gene expression pattern in tissue I and II; d) comparison of the expression patterns obtained from c); and e) isolating the promoter / enhancer belonging to a gene whose expression in tissue I and tissue II is different.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe in Schritt a) ausgewählt wird aus Lebergewebe, Lymphgewebe, Hirngewebe, Knochen, Haut, Niere und Nebenniere.2. The method according to claim 1, characterized in that the tissue in step a) is selected from liver tissue, lymphatic tissue, brain tissue, bone, skin, kidney and adrenal gland.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe in Schritt a) ein Biopsiegewebe darstellt.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the tissue in step a) is a biopsy tissue.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolieren nach Schritt b) mittels Mikrodissektion erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the isolation after step b) is carried out by means of microdissection.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrodissektion mittels eines Lasers erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the microdissection is carried out by means of a laser.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Gewebe I mindestens zwei Zellschichten, vorzugsweise mindestens drei Zellschichten, ausgehend von der Kontaktfläche zum Tumor, umfasst. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step b) the tissue I comprises at least two cell layers, preferably at least three cell layers, starting from the contact area with the tumor.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Gewebe II mindestens drei Zellschichten, vorzugsweise mindestens fünf Zellschichten umfasst, die weiter von der Kontaktfläche zum Tumor entfernt sind als das Gewebe I.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step b) the tissue II comprises at least three cell layers, preferably at least five cell layers, which are further away from the contact area with the tumor than the tissue I.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) je ca. 10000 Zellen an Gewebe I bzw. Gewebe II entnommen werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in step b) approximately 10,000 cells of tissue I or tissue II are removed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) RNA aus Gewebe I und II isoliert wird und jeweils getrennt mittels Microarrays analysiert wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in step c) RNA is isolated from tissues I and II and each is analyzed separately by means of microarrays.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die RNA nach Isolierung und vor der Analyse amplifiziert wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the RNA is amplified after isolation and before analysis.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierte RNA mit einer Markierung versehen wird.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the isolated RNA is provided with a label.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Expressionsmuster in Gewebe I und Gewebe II miteinander verglichen werden.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the expression patterns in tissue I and tissue II are compared.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterschied von Faktor 2 oder mehr in der Menge einer bestimmten RNA- Spezies zwischen Gewebe I und Gewebe II einen Tumor- bzw. Metastasenregulierten Promotor/Enhancer anzeigt.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a difference of factor 2 or more in the amount of a particular RNA species between tissue I and tissue II indicates a tumor or metastasis-regulated promoter / enhancer.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine um Faktor 3 erhöhte Menge einer RNA-Spezies in Gewebe I gegenüber Gewebe II einen Tumor- bzw. Metastase-induzierbaren Promotor/Enhancer anzeigt.14. The method according to claim 13, characterized in that an increased by a factor of 3 of an RNA species in tissue I compared to tissue II indicates a tumor or metastasis-inducible promoter / enhancer.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer zwischen Gewebe I und Gewebe II veränderten RNA-Expression assoziierte Promotor/Enhancer isoliert wird. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the promoter / enhancer associated with an altered RNA expression between tissue I and tissue II is isolated.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Promotor aus einer genomischen Bank isoliert wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the promoter is isolated from a genomic bank.
17. Promotor/Enhancer, der von mindestens einem Faktor aus Tumorgewebe und/oder Metastasen reguliert wird und der erhältlich ist nach einem der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16.17. promoter / enhancer which is regulated by at least one factor from tumor tissue and / or metastases and which is obtainable by one of the methods according to any one of claims 1 to 16.
18. Promotor/Enhancer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass er in der Invasionsfront um mindestens Faktor 2, vorzugsweise um mindestens Faktor 3, aktiver ist als im weiter vom Tumor entfernten Normalgewebe.18. Promoter / enhancer according to claim 17, characterized in that it is more active in the invasion front by at least factor 2, preferably by at least factor 3, than in normal tissue further away from the tumor.
19. Promotor/Enhancer nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Hitzeschockgen, Apoptoseinduktorgen oder ein Gewebstransglutaminasegen in seiner natürlichen Umgebung reguliert.19. Promoter / enhancer according to one of claims 17 or 18, characterized in that it regulates a heat shock gene, apoptosis inducer gene or a tissue transglutaminase gene in its natural environment.
20. Promotor/Enhancer nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass er durch metabolischen Streß und/oder Hypoxie induziert wird.20. Promoter / enhancer according to one of claims 17 to 19, characterized in that it is induced by metabolic stress and / or hypoxia.
21. Promotor/Enhancer nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass er in Hepatozyten oder Kupferschen Sternzellen oder Sinusendothelzellen bei deren Kontakt mit einem Tumor und/oder Metastasen induziert wird.21. Promoter / enhancer according to one of claims 17 to 20, characterized in that it is induced in hepatocytes or copper star cells or sinus endothelial cells when they come into contact with a tumor and / or metastases.
22. Promotor/Enhancer nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass er im Lungengewebe oder Nervengewebe oder Knochengewebe oder Lymphknoten oder Haut bei deren Kontakt mit einem Tumor und/oder Metastasen induziert wird.22. Promoter / enhancer according to one of claims 17 to 21, characterized in that it is induced in the lung tissue or nerve tissue or bone tissue or lymph nodes or skin when they come into contact with a tumor and / or metastases.
23. Vektor, enthaltend einen Promotor/Enhancer nach einem der Ansprüche 17 bis 22. 23. Vector containing a promoter / enhancer according to one of claims 17 to 22.
24. Vektor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Einsatz in der Gentherapie geeignet ist.24. Vector according to claim 23, characterized in that it is suitable for use in gene therapy.
25. Vektor nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin ein Gen unter der Kontrolle des Promotors nach einem der Ansprüche 17 bis 22 enthält.25. Vector according to one of claims 23 or 24, characterized in that it further contains a gene under the control of the promoter according to one of claims 17 to 22.
26. Vektor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Gen ein Reportermolekül und/oder einen pharmazeutischen Wirkstoff kodiert.26. Vector according to claim 25, characterized in that the gene encodes a reporter molecule and / or a pharmaceutical agent.
27. Vektor nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Gen einen Faktor kodiert, der das Tumorwachstum begrenzen, den Tumor zerstören und/oder das Normalgewebe vor Tumorinvasionen schützen kann.27. Vector according to one of claims 17 to 26, characterized in that the gene encodes a factor which can limit tumor growth, destroy the tumor and / or protect normal tissue against tumor invasions.
28. Vektor nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Gen ein Protein kodiert ausgewählt aus Metalloprotease-Inhibitoren, TIMP-1 , TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4, PAI-1, PAI-2, C terminal verkürztes TIMP-2, ein extrazelluläres Matrixprotein und ein Zelladhäsion-Molekülen .28. Vector according to one of claims 22 to 27, characterized in that the gene encodes a protein selected from metalloprotease inhibitors, TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4, PAI-1, PAI-2, C terminally truncated TIMP-2, an extracellular matrix protein and a cell adhesion molecule.
29. Vektor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Protein ausgewählt wird aus Polypeptidketten des Kollagens, Fibronektins, Laminins, Claudins, Occludins, Cadherins und eines Integrins.29. Vector according to claim 28, characterized in that the protein is selected from polypeptide chains of collagen, fibronectin, laminins, claudins, occludins, cadherins and an integrin.
30. Vektor nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Protein eine Membranankersequenz und/oder eine sekretorische Leadersequenz umfasst.30. Vector according to one of claims 28 or 29, characterized in that the protein comprises a membrane anchor sequence and / or a secretory leader sequence.
31. Vektor nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Gen ein Suizidgen darstellt oder ein Protein kodiert, ausgewählt aus Cytosin Desaminase und Nitroreduktase.31. Vector according to one of claims 26 to 30, characterized in that the gene represents a suicide gene or encodes a protein selected from cytosine deaminase and nitroreductase.
32. Vektor nach einem der Ansprüche 23 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Reportergen ein Genprodukt kodiert, das ins Blut sezerniert wird oder ein Protein darstellt, das in Gewebeschnitten nachweisbar ist. 32. Vector according to one of claims 23 to 31, characterized in that the reporter gene encodes a gene product which is secreted into the blood or which is a protein which can be detected in tissue sections.
33. Vektor nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gen, das ein Reportermolekül kodiert, und ein Gen, das einen pharmazeutischen Wirkstoff kodiert, enthält.33. Vector according to one of claims 23 to 32, characterized in that it contains a gene which encodes a reporter molecule and a gene which encodes a pharmaceutical active substance.
34. Vektor nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem zur Gentherapie geeigneten Vektor, vorzugsweise basierend auf einem Adenovirus, einem Adeno-assoziierten Virus, einem Minimaladenovirus, einem HSV und Lentivirus, ausgewählt wird.34. Vector according to one of claims 23 to 33, characterized in that it is selected from a vector suitable for gene therapy, preferably based on an adenovirus, an adeno-associated virus, a minimal adenovirus, an HSV and lentivirus.
35. Zelle enthaltend einen Promotor nach einem der Ansprüche 17 bis 22 und/oder einen Vektor nach einem der Ansprüche 23 bis 34, vorzugsweise in einer Position, die nicht der Position des natürlich vorkommenden Promotors entspricht.35. Cell containing a promoter according to one of claims 17 to 22 and / or a vector according to one of claims 23 to 34, preferably in a position which does not correspond to the position of the naturally occurring promoter.
36. Kit zur Diagnose von Tumoren und/oder Metastasen, enthaltend einen Vektor nach einem der Ansprüche 23 bis 34 und weitere Reagenzien zusammen mit einer Gebrauchsanleitung.36. Kit for diagnosing tumors and / or metastases, containing a vector according to one of claims 23 to 34 and further reagents together with an instruction manual.
37. Pharmazeutische Zusammensetzung, enthaltend einen Promotor nach einem der Ansprüche 17 bis 23 und/oder einen Vektor nach einem der Ansprüche 23 bis 34 und/oder eine Zelle nach Anspruch 35.37. Pharmaceutical composition containing a promoter according to one of claims 17 to 23 and / or a vector according to one of claims 23 to 34 and / or a cell according to claim 35.
38. Verwendung eines Promotors nach einem der Ansprüche 17 bis 23 und/oder eines Vektors nach einem der Ansprüche 23 bis 34 zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Krebs, insbesondere Mikrometastasen.38. Use of a promoter according to one of claims 17 to 23 and / or a vector according to one of claims 23 to 34 for the manufacture of a medicament for the treatment of cancer, in particular micrometastases.
39. Verwendung eines Promotors nach einem der Ansprüche 17 bis 23 und/oder eines Vektors nach einem der Ansprüche 23 bis 34 zur Diagnose von Krebs bzw. zur Verlaufskontrolle in einer Krebstherapie. 39. Use of a promoter according to any one of claims 17 to 23 and / or a vector according to any one of claims 23 to 34 for the diagnosis of cancer or for follow-up in cancer therapy.
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