WO2003040387A2 - Methods for identifying active substances for pip92-mediated apoptosis modulation - Google Patents

Methods for identifying active substances for pip92-mediated apoptosis modulation Download PDF

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WO2003040387A2
WO2003040387A2 PCT/EP2002/012212 EP0212212W WO03040387A2 WO 2003040387 A2 WO2003040387 A2 WO 2003040387A2 EP 0212212 W EP0212212 W EP 0212212W WO 03040387 A2 WO03040387 A2 WO 03040387A2
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WO
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pip92
cell
cells
compound
protein
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PCT/EP2002/012212
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Armin Schneider
Daniela Spielvogel
Sigrid Scheek
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Basf-Lynx Bioscience Ag
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6863Cytokines, i.e. immune system proteins modifying a biological response such as cell growth proliferation or differentiation, e.g. TNF, CNF, GM-CSF, lymphotoxin, MIF or their receptors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2510/00Detection of programmed cell death, i.e. apoptosis

Definitions

  • the present invention relates to methods for identifying active substance substances which intervene in the apoptotic signal cascade mediated by the protein pip92 as well as methods which can be used for identifying proteins interacting with pip92.
  • Stroke is the third leading cause of death and the main cause of disabilities in western industrialized nations. Every year around 250,000 people in Germany suffer a stroke, a third die within the first month, and 60% keep it Disabilities back. So far, there is no effective therapy for the majority of these patients.
  • extensive studies of the molecular mechanisms underlying the pathophysiology of the stroke can be found. For example, it has long been known that a nuclear enzyme that is highly conserved in higher eukaryotes, poly (ADP-ribose) polymerase (EC 2.3.2.30, PARP), is involved in both DNA repair and the apoptotic cell response. The inactivation of PARP is accompanied by a proteolytic cleavage of the active precursor form. In addition, it is known that an upregulation of the PARP mRNA at the molecular level and an increased cleavage of the protein PARP are related to the consequences of a stroke.
  • pip92 a hydrophilic, slightly basic protein with a length of 221 AS
  • results are available in the prior art which suggest an association with the processes of differentiation and apoptosis.
  • Coleclough et al. PNAS, Vol. 87, 1990, 1753ff.
  • An upregulation of pip92-mRNA (referred to there as chxl) was observed after addition of cycloheximide to activated T-lymphocytes, and Shimizu et al. (J. biol. Che., 1991, Vol. 266, No. 19, pp.
  • pip92 is induced by stimulation with TPA in a human promyeloid leukemia cell line.
  • anisomycin-induced cell death in the fibroblast cell line NIH3T3 is based on the activation of a signal transduction chain which proceeds via an activation of MAP kinases, such as, for example, JNK and p38.
  • the subsequent induction of pip92 is essentially due to the induction of the pip92 promoter attributed (Chung et al, Eur. J. Biochem., 267, 2000, p. 4676 ff.).
  • Trigger cell differentiation is regulated. Chung et al. prove (Mol. Cell Biol. 1998, 18 (4), p. 2272ff.) that the
  • NMDA neuropeptide deacetylase
  • NMDA can trigger neuronal cell death.
  • Chung et al. Speculate that pip92 is associated with apoptotic processes.
  • numerous genes are induced by pleitrope stimuli, for example NMDA, or by MAP-, kinases, of which a priori no statement about a pro-apoptotic effect can be made. The results are interpreted to mean that cell death induced by glutamate (and the corresponding ion channel glutamate receptors) on neuronal cells could be associated with neurodegenerative diseases.
  • the present invention is based on the one hand on the knowledge that changes in the gene expression of pip92 could be registered in an established animal model system for cerebral ischemia, the most pronounced form of which is stroke, which are functionally related to the extent of brain damage.
  • this animal model (“filament model”), a coated nylon thread that closes the branch of the A. cerebri media is introduced. By pulling back the thread, a re-circulation of the infarct area is possible. From the analysis of the transcriptome at different post-ischemic times, according to the invention pip92 could be identified and verified for the first time as a therapeutic target molecule for the indication stroke.
  • the present invention is based on the further finding that there is a causal relationship between the overexpression of the protein pip92 known in the prior art and the cellular phenotype of apoptosis and that overexpression of pip92 leads to an activation of the poly (ADP-ribose) polymerase ( PARP), that is, to their cleavage.
  • PARP poly (ADP-ribose) polymerase
  • test methods which, on the one hand, for in vitro diagnostic purposes and, on the other hand, for a scalable "screening" for active substance substances which interfere with the signal cascade mediated by pip92, in particular also for a therapeutic treatment of ischemic Cause infarcts.
  • Host cell systems from mammals especially neuronal cell lines, in particular human, mouse or rat cell lines (for example COS-1 cells, H19-7 cells, Raji cells, HEK cells, PC12 cells, THP-1- Cells, or primary cells such as neurons, astrocytes, micro- and astroglia etc.).
  • neuronal cell lines in particular human, mouse or rat cell lines
  • COS-1 cells for example COS-1 cells, H19-7 cells, Raji cells, HEK cells, PC12 cells, THP-1- Cells, or primary cells such as neurons, astrocytes, micro- and astroglia etc.
  • other immortalized and primary cell lines e.g. astrogliomas, SY-5Y
  • a plurality of cell lines and primary cells are preferably examined using a method according to the invention.
  • Such host cell systems can also be modified by transfection, for example by transfection with an expression vector which is suitable for the protein pip92 (with a human sequence or for example the sequence from the genome of another mammal) or a fragment thereof or a variant with at least 90% , advantageously at least 95% sequence homology.
  • an expression vector can contain the pip92 gene together with its native or an alternative, in particular an externally regulatable (inducible, in particular by temperature variation or activator (repressor) addition) regulatory sequence (promoter sequence).
  • Advantageous regulatory sequences for the pip92 gene in the context of the method according to the invention are, for example, the bacterial promoters of cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5, T3, gal, trc, ara, SP6, 1-PR or 1-PL promoter, or yeast promoters from ADC1, MFa, AC, P-60, CYC1, GAPDH or mammalian promoters from CaM-Kinasell, CMV, Nestin, L7, BDNF, NF, MBP, NSE, beta-globin, GFAP, GAP43, tyrosine hydroxylase, kainate receptor subunit 1 or the glutamate receptor subunit B.
  • all natural promoters can with their regulatory sequences, such as those mentioned above, for an expression vector according to the invention.
  • the expression vector can also code for at least one further gene, for example for a reporter gene (for example EGFP) or a resistance gene (for example an antibiotic resistance gene)).
  • additional genes however, they can also be introduced into the host cell system on at least one further separate expression vector.
  • the method described above can also be carried out with cell extracts.
  • cell extracts are provided according to methods familiar to the person skilled in the art; if necessary, the cell disruption will be connected to a cell fractionation, for example isolation of the cytosolic fraction and / or a fraction of the cell nucleus.
  • a signal cascade can also be reconstituted in vitro, so that neither host cells nor cell extracts are used.
  • a nematode which expresses pip92 or variants, for example fragments of pip92 can be made available as a host organism and according to method step (b) Changes in cell death in this transgenic host organism compared to the control is detected.
  • the nematode C. elegans allows the examination of every single cell in the host organism.
  • test system provided according to method step (a) of the method according to the invention (screening method) allows the identification of a compound which could be considered as an active ingredient, for example for the indication of ischemic infarction, in particular stroke, in a preferred embodiment by the detection of a biological Signal that indicates apoptotic events.
  • Any structural or functional signal can be used as a signal
  • Modification of proteins which are triggered by a pip92 (over) expression can be considered according to the invention.
  • these are proteins that are further downstream in the signal cascade mediated by pip92.
  • Structural or functional changes include: proteolytic cleavage of proteins, activation of proteins by covalent or non-covalent changes (e.g. addition of phosphate groups, glycosylation, addition of additional protein ligands to form
  • detection of proteolytically cleaved proteins of the pip92-mediated signal cascade as a “marker” for corresponding apoptotic events for example PARP cleavage or the detection of DNA histone fragments (for example by “cell death "ELISA, ' particularly through the system from Röche Diagnostics, (Mannheim, DE)).
  • PARP cleavage in particular the presence and / or the intensity of the cleavage products is detected.
  • a signal which is absent or weak in comparison to the control for a PARP cleavage product indicates the effectiveness of a test compound when carrying out a method according to the invention.
  • a cleavage product preferably an approximately 89 kDa cleavage product from PARP (or, depending on the species, other corresponding cleavage products)
  • a cleavage product or products can For example, by using specific antibodies that recognize the cleavage product or products, in particular an antibody that recognizes the PARP binding domain, especially its C terinus.
  • the biological sample is preferably carried out on a solid phase support, such as. B. nitrocellulose or on another carrier material, so that the cells, cell parts, cell fractions or soluble proteins are immobilized.
  • a solid phase support such as. B. nitrocellulose or on another carrier material, so that the cells, cell parts, cell fractions or soluble proteins are immobilized.
  • the carrier can then be washed one or more times with a suitable buffer, with subsequent treatment with a detectably labeled antibody according to the present invention.
  • the solid phase support can then be washed with the buffer a second time to remove unbound antibody.
  • the amount of bound label on the solid phase support can then be determined using a conventional method.
  • Detectable antibody labeling can be done in different ways.
  • the antibody can be bound to an enzyme, which enzyme can finally be used in an immunoassay (EI ⁇ ).
  • EI ⁇ immunoassay
  • the enzyme can then react later with a corresponding substrate, so that a chemical compound is formed which can be detected in a manner familiar to the person skilled in the art and, if necessary, quantified, e.g. B. by spectrophotometry, fluorometry or other optical methods.
  • the detection can be ensured by other immunoassays, for example by radioactive labeling of the antibodies or antibody fragments (i.e. by a radioimmunoassay (RIA; Laboratory Techniques and Biochemistry in Molecular. Biology, Work, T. et al. North Holland Publishing Company, New York (1978).
  • RIA radioimmunoassay
  • the radioactive isotope can by using
  • Scintillation counters or by autoradiography can be detected and quantified.
  • Fluorescent compounds can also be used for labeling, for example compounds such as fluorescinisothiocyanate, rhodamine, phyoerythrin,
  • Fluorescamin Also fluorescent-emitting metals, such as. B. 152 E or other metals from the lanthanide group can be used. These metals are attached to the antibody via chelate groups, such as. B.
  • the antibody according to the invention can be coupled via a compound acting with the aid of chemiluminescence.
  • the presence of the chemiluminescence-labeled antibody is then detected via the luminescence which arises in the course of a chemical reaction.
  • luminescence is a subspecies of chemiluminescence found in biological systems, where a catalytic protein increases the efficiency of the chemiluminescent reaction.
  • the bioluminescent protein is in turn detected via luminescence, with luciferin, luciferase or aequorin, for example, being suitable as the bioluminescent compound.
  • An antibody of the invention can be used in an immunometric. Assay, also known as a "two-site” or “sandwich” assay.
  • Typical immunometric assay systems include so-called “forward” assays, which are characterized in that antibodies according to the invention are bound to a solid phase system and in that the antibody is brought into contact with the sample being examined.
  • the antigen is isolated from the sample by the formation of a binary solid phase-antibody-antigen complex from the sample.
  • the solid support is washed to remove the remainder of the liquid sample, including any unbound antigen, and then contacted with a solution containing an unknown amount of the labeled detection antibody.
  • the labeled antibody serves as a so-called reporter molecule.
  • the solid phase support is washed again to remove unreacted labeled antibodies.
  • a so-called "sandwich” assay can also be used.
  • a single incubation step can be sufficient if the antibody bound to the solid phase and the labeled antibody are both applied to the sample to be tested at the same time.
  • the solid phase support is washed to remove residues of the liquid sample and the non-associated labeled antibodies.
  • the presence of labeled antibody on the solid phase support is determined in the same way as in the conventional "forward" sandwich assay.
  • a solution of the labeled antibody is first gradually added to the liquid sample, followed by from the addition of unlabeled antibody bound to a solid phase support after a suitable incubation period.
  • the solid phase support is washed in a conventional manner in order to free it from sample residues and from labeled antibody which has not reacted. Determination of the labeled antibody with. the solid phase carrier has reacted, is then carried out as described above.
  • mass spectrometric methods can also be used (for example MALDI-TOF), the signal intensity of the corresponding cleavage product (with known molecular weight), for example also of the PARP cleavage product, being determined in relation to the signal intensity of the uncleaved protein.
  • morphological changes associated with apoptosis can also be used as a biological signal in an assay according to the invention, in order in this way to be able to serve as a “marker” for the effectiveness for the pip92-mediated apoptotic signal cascade.
  • Changes in the cell membrane for example, can , cell morphology, DNA morphology, in particular changes in the chromatin structure (for example also DNA fragmentation) can be detected via the following systems: Production of a virus, with which, for example, neurons can be infected, and thus an mRNA, which is coded pip92 and is channeled into neurons.
  • the detection of the nuclear condensation after such an overexpression of pip92 in neurons can be done via DAPI staining, DNA fragmentation using TUNEL staining and PARP cleavage using specific antibodies for cleaved PARP.
  • apoptotic events are staining with annexin (for example by the method from Röche Diagnostics, Mannheim, DE).
  • a measurement of apoptotic events can also be carried out via FACS analysis ("Fluorescence Activated Cell Sorting"), for example by fractionation either by staining the affected cells, by reaction with fluorescence-labeled antibodies or by cotransfection with, for example, GFP be made by cells.
  • FACS analysis Fluorescence Activated Cell Sorting
  • a method of the type according to the invention can also be designed as a so-called high-throughput (HTS) screening method for identifying corresponding connections.
  • the test systems described therefore allow chemical libraries to be searched for substances which have inhibitory or activating effects on pip92, for example by acting on its transcription, its translation, its biological function (for example on its DNA or protein binding capacity or its enzymatic properties), to have.
  • the identification of such substances represents the first step on the way to Identify new types of drugs that act specifically on pip92-mediated signal transduction, in particular to trigger apoptosis, but also, for example, with regard to any pip92-mediated cell growth, cell proliferation and / or cell plasticity.
  • apoptosis may also be stimulus-specific, in a method according to the invention, several stress situations are preferably used as external stimuli, for example heat shock, hypoxic conditions and / or cytokine treatments (for example 11-1, 11-6, TNF) -alpha, staurosporine, H 2 0 2 treatment).
  • cytokine treatments for example 11-1, 11-6, TNF
  • staurosporine H 2 0 2 treatment
  • the binding site of the pharmaceutically active compound on pip92 according to the method according to the invention is determined by a suitable biochemical or structural biological method (rational drug design (Böhm, Klebe, Kubinyi, 1996, drug design, Spectrum publishing house, Heidelberg)).
  • the binding sites of these substances on pip92 can be determined biochemically or structurally, for example with the aid of the two-hybrid system or other assays, ie the amino acids responsible for the interaction are limited.
  • Processes are typically carried out in process step (c).
  • a method for finding substances with specific binding affinity for the protein pip92 is disclosed according to the invention.
  • the candidate compound to the pip92 crystal can be determined. If the 3D structure of pip92 is already available after X-ray crystallization, after the diffraction pattern of the crystal and candidate compound in the complex has been recorded, the phase information of the 3D structure of pip92 can be used solely for structure calculation. With the support of molecular modeling programs / methods (SYBIL program package, 0, X-PLORE), after clarifying the interactions between the candidate compound and pip92, the compounds acting as agonists or antagonists can be modified so that, for example, an even higher affinity of the modified candidate connection to pip92 should result.
  • the chemical characteristics of the test compound can be changed by changing the steric arrangement of functional groups, modifying the functional groups, changing the hydrophobicity profile of the compound and / or its hydrogen bonding potential, etc. by using silico methods, in particular in one process step (i.e. ), can be modified.
  • the compound modified to this extent can again be subjected to the method according to the invention with method steps (a), (b), (c) and / or (d) and can be iteratively optimized in this way, the objective function in particular being an optimization of the biological properties of the test compound the inhibition of pip92-mediated apoptosis.
  • the original lead structure of the candidate compound After structural optimization of the original lead structure of the candidate compound, it can be tested in further in vitro assays or in an animal model for its effectiveness, for example against stroke, before appropriate clinical tests can be carried out.
  • a preferred method according to the invention will preferably be preceded by a ligand binding assay before the provision of a method according to claim 1.
  • a primary assay of this kind the binding ability of candidate substances, for example obtainable from substance libraries or synthesis processes in combinatorial chemistry, to pip92 is examined, in particular the binding constant is determined.
  • binding assays can be carried out according to all methods familiar to the person skilled in the art, for example with the aid of BIACORE devices, the mass increase which results when a ligand (for example the test substance) being measured being measured by means of a sensor chip which contains, for example, pip92 immobilized ) flows through the flow cell past the sensor chip.
  • the binding constant can also be determined calorimetrically, for example with the aid of differential “scanning” calorimeters.
  • the binding of ligands can also be simulated in silico, in that the binding capacity is more appropriate
  • Candidate substances the spatial structure of which has been elucidated or calculated by semi-quantum mechanical methods, to which the pip92-3D structure is investigated using corresponding “docking” programs (for example “Dock, Kuntz et al. 1982 J. Mol. Biol. 161, P. 269 ff .; Sybyl / Base program "FLEX-X" of the TRIPOS program package, see Rarey et al., J. Mol. Biol. 261, p. 470 ff., 1996).
  • Suitable candidates are identified in a silico primary assay (e.g. substances from a database: CCDC (Cambridge Crystal Data Center, 12 Union Road, Cambridge, GB; or also the databases available from TRIPOS (e.g. Derwent WORLD Drug Index)) and then examined according to the invention for their biological properties.
  • CCDC Common Crystal Data Center, 12 Union Road, Cambridge, GB; or also the databases available from TRIPOS (e.g. Derwent WORLD Drug Index)
  • further biological tests can also be carried out upstream or downstream of a method according to the invention, for example cell toxicity, membrane permeability or metabolism properties can be measured.
  • Methods according to the invention are used in particular in in vitro diagnostics, diseases, disorders or pathological conditions which are characterized by cell death events, in particular ischemic infarcts (for example also a stroke or heart attack), being able to be diagnosed. Based on the activity of pip92
  • pip92 for example detectable by pip92 mRNA or the protein
  • a diagnostic assay can be designed. All of the detection possibilities for a mentioned above within the scope of the disclosure of methods for the identification of ligands biological signals can also be used in the course of an in vitro process.
  • overexpression of pip92 as a diagnostic marker for diseases based on hyperapoptotic disorders, for example ischemic infarction is disclosed according to the invention.
  • the risk factor for the manifestation of degenerative diseases, ischemic infarcts, for example stroke, etc., which is caused by pip92 overexpression can already be determined.
  • the method according to the invention can also be used post-traumatically to support a clinical diagnosis, for example a stroke diagnosis.
  • a patient sample for example in the form of a tissue sample obtained by biopsy, being taken and / or removed cells from patients are cultivated in vitro
  • a parameter suitable for observing the pip92-mediated function in particular one for observing apoptosis, cell growth, cell proliferation and / or cell plasticity in comparison to the control for the according to (a ) sample obtained is measured in a suitable test system.
  • Methods are preferred in which in step (b) the cleavage of the protein PARP, the staining of cells with annexin and / or an apoptosis signal is detected by FACS analysis.
  • the present invention furthermore relates to those compounds which are obtained or obtainable with the aid of a process according to the invention, their Suitability as a medicament or method for the therapeutic use of such compounds, in particular for the treatment of the indications mentioned according to the invention.
  • These compounds to be tested in the context of the present method according to the invention will preferably be organic chemical compounds with a molecular weight of ⁇ 5000, in particular ⁇ 3000, especially ⁇ 1500, which is typically physiologically well tolerated and preferably the blood brain Barrier can pass, in particular also have at least unilateral hydrophilic groups.
  • An organic molecule will be particularly preferred as a candidate substance in a method according to the invention if the binding constant (which is determined in the context of a primary ligand binding assay) for the binding to pip92 is at least 10 7 mol -1 .
  • the compound according to the invention will preferably be such that it can pass through the cell membrane, be it by diffusion or via (intra) membranous transport proteins, if appropriate after appropriate modification (for example glycosylation).
  • a pharmaceutically active compound according to the invention can also intervene in other control processes of the cell, which can influence, for example, the expression rate of the protein pip92 (eg translation, splicing processes, native derivatization of pip92, for example phosphorylation, or regulation of the degradation of pip92).
  • the effect of the candidate compound can also be brought about by binding to the regulatory sequence of the pip92 gene or by binding to a transcription factor controlling the pip92 gene.
  • the mechanism of action of substances according to the invention can also be based on a modulation of the PARP cleavage, for example substances according to the invention can inhibit the PARP cleavage, for example by adding a non-native oligopeptide (peptidomimetic) which contains the cleavage sequence (proteolytic interface) of PARP , for example, a decamer with (at least) 5 AS N-terminal and (at least) 5 AS C-terminal from the cleavage site or as a peptidomimetic, this image.
  • a non-native oligopeptide peptidomimetic
  • a decamer with (at least) 5 AS N-terminal and (at least) 5 AS C-terminal from the cleavage site or as a peptidomimetic, this image.
  • the host cell systems are simultaneously transfected with an appropriate expression vector for an antibody described above (preferably coupled to an inducible promoter) and its effectiveness for the observation or non-observation of a biological signal (as described above) , for example the PARP cleavage.
  • an appropriate expression vector for an antibody described above preferably coupled to an inducible promoter
  • its effectiveness for the observation or non-observation of a biological signal for example the PARP cleavage.
  • Other potential compounds which can be tested in a method according to the invention are: anti-sense oligonucleotides (for example against pip92 mRNA) or ribozymes which can cut for example pip92 mRNA.
  • it can be an inhibitory variant of pip92, for example a fragment or a biologically inactive variant
  • compounds which are obtainable or obtained from a process according to the invention can be used as medicaments.
  • all of the aforementioned variants are included as compounds, that is to say, for example, organic chemical compounds or anti-sense oligonucleotides or “intrabody” antibodies.
  • a compound of the invention for the manufacture of a medicament for the treatment of diseases for which at least tw. a pathological hyperapoptotic or hypernecrotic or possibly also inflammatory reactions is causal or symptomatic.
  • a substance identified according to the invention for example an inhibitor of the pip92-mediated signal cascade, for example the apoptotic reaction, can thus be used as a medicament and very particularly in the treatment of the following diseases or for the manufacture of a medicament for the treatment of the following diseases: tumor diseases , Autoimmune diseases, especially diabetes, psoriasis, multiple sclerosis, rheumatoid arthritis or asthma, viral infectious diseases (e.g. HIV), degenerative diseases, especially neurodegenerative diseases, e.g. Alzheimer's or Parkinson's disease, epilepsy or muscular dystrophies, GvHD, e.g. liver or heart), ischemic infarction, especially stroke or heart attack, hypoxia, traumatic brain injury.
  • tumor diseases e.g. HIV
  • degenerative diseases especially neurodegenerative diseases, e.g. Alzheimer's or Parkinson's disease, epilepsy or muscular dystrophies, GvHD, e.g. liver or heart
  • GvHD e.g. liver or heart
  • apoptosis-inhibiting substances identified according to the invention can also be part of a pharmaceutical composition which can contain further pharmaceutical excipients and / or additives in order to stabilize such compositions for therapeutic administration, for example, to improve the bioavailability and / or the pharmacodynamics .
  • Compounds or compositions according to the invention containing such compounds can be used nasally, orally, intraperitoneally, ocularly, topically, intravenously, intraarterially and / or subcutaneously.
  • the present invention further relates to methods for identifying cellular interaction partners of pip92, in particular proteins which are involved in the apoptotic signal transmission downstream of pip92, in particular proteins which are involved in the cleavage of, for example, PARP after activation of pip92.
  • direct (and also - as described below - indirect) interaction partners of pip92 can be identified, i.e. those proteins which have binding affinities specific to pip92.
  • Such a method according to the invention or the use of pip92 to carry out such methods is preferably carried out with the aid of a “yeast two hybrid” screening (y2h “screens”) alone or in combination with other biochemical methods (Fields and Song, 1989 , Nature, 340, 245-6).
  • yeast two hybrid screening y2h “screens” screening
  • Such screens can also be found in Van Aelst et al. (1993, Proc Natl Acad Sei U S A, 90, 6213-7) and Vojtek et al. (1993, Cell, 74, 205-14).
  • mammalian systems can also be used to carry out a method according to the invention, for example as in Luo et al. (1997, Biotechniques, 22, 350-2).
  • a so-called bait vector “in-frame” with the GAL4 binding domain for example pGBT10, from Clontech
  • a so-called “prey library” can preferably be searched for interacting proteins in a yeast strain according to the usual protocol.
  • interaction partners can also be co-immunoprecipitated with pip92- (or their native Variants) to use expression vectors from transfected cells in order to purify proteins which bind to them, and subsequently to identify the associated genes by means of protein sequencing methods (for example MALDI-TOF, ESI-tandem-MALDI).
  • protein sequencing methods for example MALDI-TOF, ESI-tandem-MALDI.
  • sequences are disclosed, as shown in FIGS. 6 to 14, including those sequences which are at least 90%, preferably at least 95% and even more preferably at least 97, with the sequences shown in FIGS. 6 to 14 % are homologous or, in the case of the DNA sequences, hybridize with the depicted DNA sequences under, for example, moderately stringent conditions.
  • sequences according to FIGS. 6, 7, 9, 10, 12 and 13 corresponding expression vectors and
  • HIV degenerative diseases
  • neurodegenerative diseases for example Alzheimer's or Parkinson's disease, Huntington's disease, epilepsy or muscular dystrophies, senility, GVHD (for example liver, kidney or heart), ischemic infarction, especially stroke or heart attack, hypoxia, Skull-brain trauma, spinobulbar muscular atrophy, Machoado-Joseph syndrome.
  • GVHD for example liver, kidney or heart
  • ischemic infarction especially stroke or heart attack, hypoxia, Skull-brain trauma, spinobulbar muscular atrophy, Machoado-Joseph syndrome.
  • the corresponding therapeutic methods of in vivo or ex vivo e.g. transfection of bone marrow cells
  • sequences shown in Figures 6 to 14, their homologs i.S. the above definition (or fragments thereof of at least 40 nucleotides or at least 25 AS in length) or the disclosed expression vectors or host cells are used in one of the methods according to the invention for the identification of interaction partners or for the identification of active substance substances.
  • Figure la shows a section of an RMDD gel on which the regulated sequence 13C5 was identified.
  • the nine lanes represent brain RNA from a model of stroke in mice, middle cerebral artery occlusion (MCAO).
  • the cerebral artery was occluded for 90 min (the left hemisphere is ischemic), followed by 2, 6 or 20 h reperfusion.
  • Order order left hemisphere (L), right hemisphere (R), and sham-operated animals (S, left hemisphere), each for the different reperfusion times.
  • FIG. 2 shows a Western blot of COS1 cells that were transfected with pip92 or the empty vector as a control.
  • a specific antibody for cleaved PARP protein clearly shows the apoptosis-inducing effect of pip92. Split PARP can also be observed without the addition of staurosporine.
  • FIG. 5 shows the results of experiments with the Annexin V-positive cell pool after staurosporine treatment of EGFP and EGFP / pip92-expressing cells.
  • COS-1 cells were transfected by electroporation with EGFP or with EGFP and pip92. 24 hours after the transfection, the cells were washed with PBS and for a further 24 hours with staurosporine
  • FIGS. 6 to 14 represent different pip92 sequences (DNA or AS sequences) of human origin or of mice.
  • FIG. 6 shows the cDNA sequence of pip92 of the mouse
  • FIG. 7 shows the open reading frame (ORF) of pip92 (see FIG. 6) the mouse
  • FIG. 8 the AS sequence of pip92 the mouse (221 AS) (see FIG. 7)
  • FIG. 9 the open reading frame of a shorter splice form of maus-pip92
  • FIG. 10 an alternative fragment from FIG. 7, the missing in Figure 9
  • 11 shows the AS sequence corresponding to ORF from FIG. 9
  • FIG. 12 shows the cDNA sequence of the human pip92
  • FIG. 13 shows the open reading frame (ORF) of the human pip92 sequence (see FIG. 12)
  • FIG. 14 shows the human pip92-AS Sequence (223 AS) corresponding to ORF from Figure 13.
  • the proapoptotic effects of pip92 after overexpression could also be demonstrated in primary 'cortical cultures using a ß-Gal assay ' .
  • 15 shows the proportion of living cells measured as the MU release. The values for cells transfected with an empty vector were set to 1.
  • bax a described proapoptotic protein, served as a positive control; pip92 reduced the proportion of living cells to 0.6 times the control transfected with the empty vector.
  • FIG. 16 shows the mapping of an in situ hybridization onto a horizontal section through a rat brain.
  • the expression of pip92 in the cerebellum, hippocampus, gyrus dentatus and in the cortex, in particular in the entorhinal cortex could be visualized.
  • mice After certain reperfusion times (2 h, 6 h and 20 h), the mice are anesthetized by intraperitoneal injection with Rompun / Ketanest, transcardially perfused with warm NaCl solution, and the brain is immediately prepared and frozen on dry ice.
  • the control animals (“sham-operated") were also subjected to inhalation anesthesia and opening of the surgical site. 2. Preparation of brain mRNA
  • RNA preparation with guanidinium isothiocyanate / acid phenol extraction according to Chomczynski & Sacchi (Anal. Biochem. 162, pp. 156ff., 1987). carried out.
  • the tissue was homogenized with an Ultra-Turrax (IKA Labortechnik, Germany). Then there was another.
  • RNA purification 100 ⁇ g) via silica columns (RNAeasy, Qiagen, Germany). RNA concentrations were determined by means of photometric measurements, and the samples were stored at -80 ° C.
  • PCR samples from the ischemic and contralateral hemisphere and control animals were applied to the gel in each case (2 h, 6 h, 20 h reperfusion). Bands of different intensities in the right or .left The hemisphere is cut out and the corresponding PCR product is reamplified. Amplified products obtained are cloned into the TOPO TA vector pcDNA 2.1 (Invitrogen) and sequenced with T7 and Ml3rev primers (ABI 3700 capillary electrophoresis sequencer). Sequences obtained are compared with the EMBL database. There was a strong similarity. to the sequences M59821 and M33756 (pip92).
  • primer pairs were used for the PCR reaction: cyc5, ACCCCACCGTGTTCTTCGAC; acyc300, CATTTGCCATGGACAAGATG (cyclophilin, the product is 300 bp long) pip92-s-newl, AAGCGGTCAGAGTTGCGTCAT; pip92-a-new-l, CACCGTGGGAAAAGTAAACAGA (13C5; the product is approximately 360 bp long).
  • the specificity of the PCR reaction was checked by means of melting point determination and by agarose gel electophoresis. The measured values were averaged from at least 3 dilutions per value. The results are shown in FIG. 1b, the error bars of which correspond to the standard deviation.
  • pip92_m_Bl 5'- GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCTACCATGGAAGTACAGAAAGAAGCGCAGCG -3 '; pip92_m_B2: 5'-
  • the primers used contain so-called B sites at their ends (sense primer, Bl site: 5 '
  • COS-1 cells were transient with the expression construct for pip92 or the. Empty vector transfected. On the second day after the transfection, the cells were treated with 0 or 0.2 ⁇ M staurosporine for five hours
  • the membranes were first blocked with 5% skimmed milk powder (fela Reform, NEUFORM) in PBS / 0.02% Tween20, then washed 3x 5min with PBS / 0.02% Tween20 and incubated for one hour at room temperature with the first antibody (COS cells: " anti-cleaved PARP antibody, PROMEGA, 1: 800). After washing three times with PBS / Tween 20, the blots were incubated with the second antibody (anti-rabbit antibody HRP-coupled, Dianova, 1: 5000) for one hour at room temperature. The detection was carried out with the SuperSignal chemiluminescent system from PIERCE according to the manufacturer's instructions on Hyperfilm-ECL (AMERSHAM PHARMACIA BIOTECH).
  • COS-1 cells were dissolved with 3 ml trypsin from culture dishes. The cells were taken up in 30 ml of COS-1 medium and an aliquot diluted 1: 1 with trypan blue (Sigma). The cell number was determined with the help of a Neubauer counting chamber. The remaining cells were centrifuged off and resuspended in 300 ⁇ l electroporation buffer. and subsequently 7, 5 ⁇ l IM MgS0 4 solution added. Each 300 ⁇ l of this cell suspension was transferred with 1-5 ⁇ g plasmid DNA in 4mm electroporation cuvettes (PEQL ⁇ B). The
  • Electroporation was carried out using a Gene-Pulser II (BIORAD) at 500 ⁇ F / 230V.
  • the cells were plated in such a way that approx. 7500 cells with 100 ⁇ l of COS-1 medium were in a well of a 96-well plate (NUNC), and incubated at 37 ° C. in the incubator. The medium was changed 7-16 hours after the electroporation.
  • COS-1 cells were transiently transfected with the expression construct for pip92 (see exemplary embodiment 2) or an empty vector as a control.
  • the cells were stimulated for five hours with 0 or 0.2 ⁇ M staurosporine (CALBIOCEM) in the medium.
  • the Cell Death Detection ELISA PLUS R ⁇ CHE was carried out according to the manufacturer's instructions.
  • Plate reader platereader Fluostar; BMG
  • BMG Plate Reader Fluostar
  • Oligonucleosomes in the cytoplasm were determined according to the manufacturer's instructions, the values being normalized to 0 ⁇ M staurosporin-treated cells transfected with an empty vector.
  • COS-1 cells were co-transfected with the pip92 expression construct described in Example 2 and an expression construct for EGFP ("Enhanced Green Fluorescence " Protein "; pEGFP-NI). Controls were cotransfected accordingly with pEGFP-NI and an empty vector (pcDNA3.1). For this purpose, 3.5 ⁇ 10 6 cells after trypsinization were resuspended in 300 ⁇ l electroporation buffer (50 itiM K 2 HP0 4 , 20 mM CH 3 COOK, 20 mM KOH, pH 7.4) and the buffer solution with 25 ⁇ l MgS0 4 (1 M). / ml electroporation buffer added.
  • electroporation buffer 50 itiM K 2 HP0 4 , 20 mM CH 3 COOK, 20 mM KOH, pH 7.4
  • the cell suspension was then mixed with 5.25 ⁇ g DNA (0.2 ⁇ g / ⁇ l) of the respective plasmids and transferred into an electroporation cuvette (EquiBio cuvette; 0.4 cm electrode).
  • the electroporation was carried out by means of a Gene Pulser II (BioRad) at 500 ⁇ F and a voltage of 230 V.
  • the electroporated cell suspension was with a cell density of 1-10 6 cells on 6 cm culture dishes with full COS medium (high-glucose DMEM (Sigma) , 10% FCS, penicillin / streptomycin).
  • an empty vector (pcDNA3.1) was co-transfected together with pEGFP-Nl instead of the construct for pip92.
  • the cells were washed with PBS and stimulated with staurosporine (0.2-1.0 ⁇ M; Calbioche) in complete medium. Controls were given full medium without staurosporine.
  • the medium was removed, transferred to a 15 ml Falcon tube and the Wash cells lx with PBS. The wash solution was combined with the medium. After trypsinization, the cells were also transferred to the Falcon tube and counted after mixing.
  • the cell suspension was incubated for 15 min in the dark at room temperature and then centrifuged for 5 min at 250 g.
  • the cell sediments were resuspended in 3.00 ⁇ l ice-cold Annexin V binding buffer with 5 ⁇ l propidium iodide (PI; 30 ⁇ g / ⁇ l; oncogene) and transferred into FACS tubes.
  • the FACS analysis was carried out immediately afterwards, the tubes being kept on ice until the measurement and stored in the dark. 1 ⁇ 10 5 cells per batch were analyzed with a FACSCalibur device (Becton Dickinson).
  • plasmid mixtures were prepared which contained a ⁇ -gal expression construct (CMV-LacZ; 50ng / well) and a) a background control (empty vector pDESTdelta), b) a positive control (bax expression construct) or c) the sample (pip92 expression construct) (450ng each / deepening).
  • CMV-LacZ ⁇ -gal expression construct
  • background control empty vector pDESTdelta
  • bax expression construct bax expression construct
  • c the sample (pip92 expression construct) (450ng each / deepening).
  • the transfection was carried out according to E.C. Ohki et al .; Journal of Neuroscience Methods 112 (2001) 95-99.
  • the localization of the transcript of pip92 was examined by in-situ hybridization with a radioactively labeled oligo probe.
  • 15 ⁇ m thick brain sections were cut with a cryostat at -20 °, slides mounted on poly-L-lysine and fixed in 4% paraformaldehyde in PBS (pH 7.4).
  • the oligo pip92-is-3as (5'-ttg ctt ggt acc agt ccg gca tca cta ctg tcg ctc aaa tcg ctg ctg ct-3 ') was transferred using terminal transferase
  • FIG. 15 shows a localization of pip92 transcript in the dentate gyrus and hippocampus.
  • CA1 region neurons are particularly susceptible to delayed neuronal death (apoptosis) after damage (eg (Hara, et al., Stroke, 31, 236-8, (2000)), and neurons in the CA4 region are also to a lesser extent.
  • the dentate gyrus on the other hand, seems more like one necrotic damage after ischemia affected.
  • the dentate gyrus is associated with new neuron formation after pathological stimuli (Takagi, et al., Brain Res, 831, 283-7, (1999)) (Parent, et al., J Neurosci, 11, 3727- 38, (1997 )).
  • the transcript is still detectable in the cerebellum and cortex, especially in the entorhinal cortex.
  • Information goes from the entorhinal cortex to the hippocampus and contributes to learning and memory. Damage to the entorhinal cortex often occurs in patients with traumatic brain damage, stroke or Alzheimer's disease. Such damage can lead to changes in behavior that include poor processing of sensory impressions or learning difficulties.” Davis et al., Nurs Res 50 (2) 77-85 (2001)).
  • This in-situ localization confirms a connection between pip92 and neuronal cell death, neurogenesis and plasticity.

Abstract

The invention concerns methods for identifying active substances involved in the signal cascade of protein pip92-mediated apoptosis, and methods which can be used to identify proteins interacting with the pip92 protein.

Description

Anmelderin: applicant:
BASF-Lynx Bioscience AGBASF-Lynx Bioscience AG
Im Neuenheimer Feld 515 D-69120 HeidelbergIn Neuenheimer Feld 515 D-69120 Heidelberg
Verfahren zur Identifizierung von Wirksubstanzen für die Modulation der pip92-vermittelten ApoptoseProcess for the identification of active substances for the modulation of pip92-mediated apoptosis
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Identifizierung von Wirkstoffsubstanzen, die in die vom Protein pip92-vermittelte apoptotische Signalkaskade eingreifen ebenso wie Verfahren, die zur Identifizierung von mit pip92 interagierenden Proteinen herangezogen werden können.The present invention relates to methods for identifying active substance substances which intervene in the apoptotic signal cascade mediated by the protein pip92 as well as methods which can be used for identifying proteins interacting with pip92.
Der Schlaganfall stellt die dritthäufigste Todesursache und die Hauptursache für Behinderungen in den westlichen Industrienationen dar. Jedes Jahr erleiden in Deutschland ungefähr 250 000- Menschen einen Schlaganfall, ein Drittel stirbt innerhalb des ersten Monats daran, 60% behalten Behinderungen zurück. Bislang gibt es keine wirksame Therapie für die Mehrzahl dieser Patienten. Im Stand der Technik sind umfangreiche Untersuchungen zu den molekularen Mechanismen, die der Pathophysiologie des Schlaganfalls zugrunde liegen, zu finden. So etwa ist seit langem bekannt, daß ein in höheren Eukaryoten hochkonserviertes, nukleares Enzym, die Poly (ADP-ribose)polymerase (EC 2.3.2.30, PARP) sowohl an der DNA-Reparatur als auch an der apoptotischen Zellantwort beteiligt ist. Die Inaktivierung von PARP geht mit einer proteolytischen Spaltung der aktiven Vorläuferform einher. Darüber hinaus ist bekannt, daß eine Hochregulation der PARP-mRNA auf molekularer Ebene und eine erhöhte Spaltung des Proteins PARP mit den Folgen eines Schlaganfalls in Zusammenhang steht.Stroke is the third leading cause of death and the main cause of disabilities in western industrialized nations. Every year around 250,000 people in Germany suffer a stroke, a third die within the first month, and 60% keep it Disabilities back. So far, there is no effective therapy for the majority of these patients. In the prior art, extensive studies of the molecular mechanisms underlying the pathophysiology of the stroke can be found. For example, it has long been known that a nuclear enzyme that is highly conserved in higher eukaryotes, poly (ADP-ribose) polymerase (EC 2.3.2.30, PARP), is involved in both DNA repair and the apoptotic cell response. The inactivation of PARP is accompanied by a proteolytic cleavage of the active precursor form. In addition, it is known that an upregulation of the PARP mRNA at the molecular level and an increased cleavage of the protein PARP are related to the consequences of a stroke.
Auch für das Protein pip92 (ein hydrophiles, leicht basisches Protein von 221 AS Länge) , dessen zelluläre Funktion nicht abschließend geklärt ist, liegen im Stand der Technik Ergebnisse vor, die eine Assoziation mit den Vorgängen bei der Differenzierung und Apoptose vermuten lassen. Bei Coleclough et al. (PNAS, Vol. 87, 1990, 1753ff.) wurde eine Hochregulation von pip92-mRNA (dort als chxl bezeichnet) nach Zugabe von Cycloheximid auf aktivierte T- Lymphozyten beobachtet, und Shimizu et al. (J. biol. Che . , 1991, Vol. 266, No. 19, S. 12157ff.) konnten zeigen, daß pip92 durch Stimulierung mit TPA in einer humanen promyeloischen Leukämiezellinie induziert wird. Darüber hinaus ist dem Stand der Technik zu entnehmen, daß Anisomycin-induzierter Zelltod bei der Fibroblasten-Zellinie NIH3T3 auf der Aktivierung einer Signaltransduktionskette beruht, die über eine Aktivierung von MAP-Kinasen, wie bspw. JNK und p38, verläuft. Die nachfolgende Induktion von pip92 ist im wesentlichen auf die Induktion des pip92-Promotors zurückzuführen (Chung et al, Eur. J. Biochem. , 267, 2000, S. 4676 ff.) .For the protein pip92 (a hydrophilic, slightly basic protein with a length of 221 AS), the cellular function of which has not been conclusively clarified, results are available in the prior art which suggest an association with the processes of differentiation and apoptosis. Coleclough et al. (PNAS, Vol. 87, 1990, 1753ff.) An upregulation of pip92-mRNA (referred to there as chxl) was observed after addition of cycloheximide to activated T-lymphocytes, and Shimizu et al. (J. biol. Che., 1991, Vol. 266, No. 19, pp. 12157ff.) Were able to show that pip92 is induced by stimulation with TPA in a human promyeloid leukemia cell line. In addition, it can be seen from the prior art that anisomycin-induced cell death in the fibroblast cell line NIH3T3 is based on the activation of a signal transduction chain which proceeds via an activation of MAP kinases, such as, for example, JNK and p38. The subsequent induction of pip92 is essentially due to the induction of the pip92 promoter attributed (Chung et al, Eur. J. Biochem., 267, 2000, p. 4676 ff.).
Gleichzeitig ist dem Stand der Technik zu entnehmen, daß pip92 nach Stimulation mit Substanzen, die eineAt the same time, it can be seen from the prior art that pip92 after stimulation with substances that have a
Zelldifferenzierung auslösen , reguliert ist. Chung et al. belegen (Mol. Cell Biol. 1998, 18(4), S. 2272ff.), daß dieTrigger cell differentiation is regulated. Chung et al. prove (Mol. Cell Biol. 1998, 18 (4), p. 2272ff.) that the
Differenzierungsfaktoren bFGF oder aktiviertes Raf-1 in hippocampalen Rattenneuronen zu einer Induktion der pip92- mRNA führen. Weiterhin zeigen sie, daß der Mechanismus derDifferentiation factors bFGF or activated Raf-1 in hippocampal rat neurons lead to induction of the pip92 mRNA. Furthermore, they show that the mechanism of
Regulation sowohl über Mitogen-aktivierte ProteinkinaseRegulation both via mitogen-activated protein kinase
(MAPK-) unabhängige als auch über MAPK-abhängige Signalwege stattfindet.(MAPK-) independent as well as via MAPK-dependent signal paths takes place.
Darüber hinaus wurde im Stand der Technik berichtet, daß eine systemische Verabreichung von NMDA pip92 im Hippocampus induziert (Chung et al., J. Neurochem. , Vol. 75, No. 1, 2000) . NMDA kann neuronalen Zelltod auslösen. Aus diesen Gründen spekulieren Chung et al., daß pip92 mit apoptotischen Prozessen in Verbindung steht. Gleichwohl werden durch pleitrope Stimuli, bspw. NMDA, oder durch MAP- , Kinasen zahlreiche Gene induziert, von denen a priori keine Aussage über eine proapoptotische Wirkung getroffen werden kann. Die Ergebnisse werden dahingehend interpretiert, daß der durch Glutamat (und die entsprechenden Ionenkanal- Glutamatrezeptoren) auf neuronalen Zellen induzierte Zelltod mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung stehen könnte.In addition, it has been reported in the prior art that systemic administration of NMDA induces pip92 in the hippocampus (Chung et al., J. Neurochem., Vol. 75, No. 1, 2000). NMDA can trigger neuronal cell death. For these reasons, Chung et al. Speculate that pip92 is associated with apoptotic processes. Nevertheless, numerous genes are induced by pleitrope stimuli, for example NMDA, or by MAP-, kinases, of which a priori no statement about a pro-apoptotic effect can be made. The results are interpreted to mean that cell death induced by glutamate (and the corresponding ion channel glutamate receptors) on neuronal cells could be associated with neurodegenerative diseases.
Im Stand der Technik ist jedoch gänzlich unbekannt, auf welche Weise nach Induktion von pip92 apoptotische Signale, die schließlich zur Morphologie der apoptotischen Zelle führen, weitergeleitet werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die weiter stromabwärts gelegene Signalkaskade aufzuklären und auf diese Weise in vitro Verfahren zur Verfügung zu stellen, die die Identifizierung entsprechender Wirkstoffe erlauben. Damit ist auch das Bereitstellen von entsprechenden Pharmaka eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung.However, it is completely unknown in the prior art how apoptotic signals, which ultimately lead to the morphology of the apoptotic cell, are passed on after induction of pip92. Task of the present The invention is therefore to clarify the signal cascade further downstream and in this way to make available in vitro methods which allow the identification of corresponding active substances. The provision of corresponding pharmaceuticals is therefore also an object of the present invention.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 7... Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.The present invention solves this problem by the subject matter of claims 1 and 7 ... Advantageous embodiments are described in the respective subclaims.
Die vorliegende Erfindung beruht dabei einerseits auf der Erkenntnis, daß in einem etablierten Tiermodellsystem für cerebrale Ischämie, deren ausgeprägteste Form der Schlaganfall darstellt, Veränderungen der Genexpression von pip92 registriert werden konnten, die in funktionellem Zusammenhang mit dem Ausmaß der Hirnschädigung stehen. Bei diesem Tiermodell ("filament model") wird ein beschichteter Nylonfaden, der die Abzweigung der A. cerebri media verschließt, eingeführt. Durch Zurückziehen des Fadens wird eine Wiederdurchblutung des Infarktgebietes möglich. Aus der Analyse des Transkriptoms zu unterschiedlichen postischämischen Zeitpunkten konnte erfindungsgemäß pip92 als therapeutisches Zielmolekül erstmals eindeutig für die Indikation Schlaganfall identifiziert und verifiziert werden. Andererseits liegt der vorliegenden Erfindung die weitergehende Erkenntnis zugrunde, daß eine kausale Beziehung zwischen der Überexpression des im Stand der Technik bekannten Proteins pip92 und dem zellulären Phänotyp der Apoptose besteht und daß eine Überexpression von pip92 zu einer Aktivierung der Poly (ADP-ribose)polymerase (PARP), d.h. zu deren Spaltung, führt. Derart konnte erfindungsgemäß ein Glied der durch pip92 ausgelösten Signaltransduktionskaskade identifiziert werden.The present invention is based on the one hand on the knowledge that changes in the gene expression of pip92 could be registered in an established animal model system for cerebral ischemia, the most pronounced form of which is stroke, which are functionally related to the extent of brain damage. In this animal model ("filament model"), a coated nylon thread that closes the branch of the A. cerebri media is introduced. By pulling back the thread, a re-circulation of the infarct area is possible. From the analysis of the transcriptome at different post-ischemic times, according to the invention pip92 could be identified and verified for the first time as a therapeutic target molecule for the indication stroke. On the other hand, the present invention is based on the further finding that there is a causal relationship between the overexpression of the protein pip92 known in the prior art and the cellular phenotype of apoptosis and that overexpression of pip92 leads to an activation of the poly (ADP-ribose) polymerase ( PARP), that is, to their cleavage. In this way, according to the invention a member of the signal transduction cascade triggered by pip92 can be identified.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Testverfahren (Assay-Verfahren) , die einerseits für in vitro Diagnosezwecke und andererseits für ein ggf. skalierbares „Screening" nach Wirkstoffsubstanzen, die mit der durch pip92-vermittelten Signalkaskade interferieren, insbesondere auch zu einer therapeutischen Behandlung von ischämischen Infarkten führen.The present invention therefore relates to test methods (assay methods) which, on the one hand, for in vitro diagnostic purposes and, on the other hand, for a scalable "screening" for active substance substances which interfere with the signal cascade mediated by pip92, in particular also for a therapeutic treatment of ischemic Cause infarcts.
Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung werden Verfahren offenbart, die es erlauben die Apoptose-modulierende, insbesondere Apoptose-inhibierende, insbesondere auf die Behandlung von ischämischen Infarkten abstellende Wirkung von Testsubstanzen auf pip92 zu untersuchen, also ein Verfahren, das zur Identifizierung von pharmazeutisch wirksamen Verbindungen dient, wobei (a) ein geeignetes Wirtszellsystem zur Verfügung gestellt wird und (b) ein zur Beobachtung der pip92-vermittelten Funktion, insbesondere ein zur Beobachtung der Apoptose, nach Zugabe einer Testverbindung im Vergleich zur Kontrolle ohne Zugabe einer Testverbindung für das gemäß (a) erhaltene Wirtszellsystem in einem geeigneten Testsystem gemessen wird. Vorteilhaft sind hierbei Wirtzellsysteme aus Säugetieren, vor allem neuronale Zellinien, insbesondere humane, Mäuse- oder Rattenzellinien (bspw. COS-1-Zellen, H19-7-Zellen, Raji- Zellen , HEK-Zellen, PC12-Zellen, THP-1-Zellen, oder primäre Zellen, wie z.B. Neurone, Astrozyten, Mikro- und Astroglia etc.). Grundsätzlich kommen auch andere immortalisierte und primäre Zellinien (bspw. Astrogliome, SY-5Y) nach Bedarf in Betracht. Da die Induktion von Apoptose ggf . Zelltyp-spezifisch ist, werden nach einem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise mehrere Zellinien und primäre Zellen untersucht .According to claim 1 of the present invention, methods are disclosed which allow the apoptosis-modulating, in particular apoptosis-inhibiting, in particular the treatment of ischemic infarct effects of test substances on pip92 to be investigated, that is to say a method which is used to identify pharmaceutically active compounds serves, whereby (a) a suitable host cell system is made available and (b) one for observing the pip92-mediated function, in particular one for observing apoptosis, after adding a test compound in comparison to the control without adding a test compound for the according to (a ) obtained host cell system is measured in a suitable test system. Host cell systems from mammals, especially neuronal cell lines, in particular human, mouse or rat cell lines (for example COS-1 cells, H19-7 cells, Raji cells, HEK cells, PC12 cells, THP-1- Cells, or primary cells such as neurons, astrocytes, micro- and astroglia etc.). Basically, other immortalized and primary cell lines (e.g. astrogliomas, SY-5Y) can also be considered as required. Since the induction of apoptosis may If cell type is specific, a plurality of cell lines and primary cells are preferably examined using a method according to the invention.
Derartige Wirtszellsysteme können auch durch Transfektion modifiziert sein, bspw. durch Transfektion mit einem Expressionsvektor, der für das Protein pip92 (mit humaner Sequenz oder bspw. der Sequenz aus dem Genom eines anderen Säugers) oder ein Fragment desselben oder eine Variante mit mindestens 90 %iger, vorteilhafter Weise mindestens 95%iger Sequenzhomologie, codiert . Ein derartiger Expressionsvektor kann das pip92-Gen gemeinsam seiner nativen oder einer alternativen, insbesondere einer extern regulierbaren (induzierbaren, insbesondere durch Temperaturvariation oder Aktivator (Repressor) zugäbe) Regulationssequenz (Promotorsequenz) enthalten. Vorteilhafte Regulationssequenzen für das pip92-Gen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielsweise die Bakterien-Promotoren von cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, lpp-, lac-, lpp-lac-, laclq-, T7-, T5- , T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, 1-PR- oder 1-PL-Promotor, oder Hefepromotoren von ADC1, MFa , AC, P-60, CYC1, GAPDH oder Mammaliapromotoren von CaM-Kinasell, CMV, Nestin, L7, BDNF, NF, MBP, NSE, beta-Globin, GFAP, GAP43, Tyrosin Hydroxylase, Kainat-Rezeptor-Untereinheit 1 oder der Glutamat-Rezeptor-Untereinheit B. Prinzipiell können alle natürlichen Promotoren mit ihren Regulationssequenzen wie die bspw. oben genannten für einen erfindungsgemäße Expressionsvektor verwendet werden.Such host cell systems can also be modified by transfection, for example by transfection with an expression vector which is suitable for the protein pip92 (with a human sequence or for example the sequence from the genome of another mammal) or a fragment thereof or a variant with at least 90% , advantageously at least 95% sequence homology. Such an expression vector can contain the pip92 gene together with its native or an alternative, in particular an externally regulatable (inducible, in particular by temperature variation or activator (repressor) addition) regulatory sequence (promoter sequence). Advantageous regulatory sequences for the pip92 gene in the context of the method according to the invention are, for example, the bacterial promoters of cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5, T3, gal, trc, ara, SP6, 1-PR or 1-PL promoter, or yeast promoters from ADC1, MFa, AC, P-60, CYC1, GAPDH or mammalian promoters from CaM-Kinasell, CMV, Nestin, L7, BDNF, NF, MBP, NSE, beta-globin, GFAP, GAP43, tyrosine hydroxylase, kainate receptor subunit 1 or the glutamate receptor subunit B. In principle, all natural promoters can with their regulatory sequences, such as those mentioned above, for an expression vector according to the invention.
Ggf . kann der Expressionsvektor auch für mindestens ein weiteres Gen codieren, bspw. für ein Reporter-Gen (bspw. EGFP) oder ein Resistenz-Gen (bspw. ein Antibiotika- Resistenz-Gen) ) . Alternativ können derartige weitere Gene jedoch auch auf mindestens einem weiteren separaten Expressionsvektor in das Wirtszellsystem eingeführt werden.Possibly . the expression vector can also code for at least one further gene, for example for a reporter gene (for example EGFP) or a resistance gene (for example an antibiotic resistance gene)). Alternatively, such additional genes however, they can also be introduced into the host cell system on at least one further separate expression vector.
Alternativ zu derartigen Wirtzellsystemen kann das oben beschriebene Verfahren jedoch auch mit Zellextrakten durchgeführt werden. Hierzu werden nach dem Fachmann geläufigen Verfahren Zellextrakte bereitgestellt, ggf. wird der Zellaufschluß mit einer Zellfraktionierung verbunden sein, bspw. einer Isolierung der cytosolischen Fraktion und/oder einer Fraktion des Zellkerns. In einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch bspw. eine Signalkaskade in vitro rekonstituiert werden, so daß weder Wirtszellen noch Zellextrakte zum Einsatz gelangen. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Verfahrensschrittes (a) , insbesondere geeignet zur Zelltoddetektion in Verfahrensschritt (b) , kann ein Nematode, der pip92 oder Varianten, bspw. Fragmente von pip92, exprimiert, als Wirtsorganismus zur Verfügung gestellt werden und gemäß Verfahrensschritt (b) Veränderungen des Zelltods in diesem transgenischen Wirtsorganismus im Vergleich zur Kontrolle detektiert wird. Hierbei erlaubt bspw. der Nematode C. elegans die Untersuchung jeder einzelnen Zelle im Wirtsorganismus.As an alternative to such host cell systems, the method described above can also be carried out with cell extracts. For this purpose, cell extracts are provided according to methods familiar to the person skilled in the art; if necessary, the cell disruption will be connected to a cell fractionation, for example isolation of the cytosolic fraction and / or a fraction of the cell nucleus. In a further alternative embodiment of the method according to the invention, for example, a signal cascade can also be reconstituted in vitro, so that neither host cells nor cell extracts are used. In a further alternative embodiment of method step (a), particularly suitable for cell death detection in method step (b), a nematode which expresses pip92 or variants, for example fragments of pip92, can be made available as a host organism and according to method step (b) Changes in cell death in this transgenic host organism compared to the control is detected. Here, for example, the nematode C. elegans allows the examination of every single cell in the host organism.
Das gemäß Verfahrensschritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens (Screening-Verfahren) bereitgestellte Testsystem erlaubt die Identifizierung einer Verbindung, die als Wirkstoff, bspw. für die Indikation ischämischer Infarkt, insbesondere Schlaganfall, in Betracht käme, in einer bevorzugten Ausführungsform durch die Detektion eines biologischen Signals, das apoptotische Ereignisse indiziert. Als Signal kann jede strukturelle oder funktionelle Veränderung von Proteinen, die durch eine pip92- (Über) expression ausgelöst werden, erfindungsgemäß in Betracht kommen. Insbesondere handelt es sich dabei um solche Proteine, die weiter stromabwärts in der von pip92- vermittelten Signalkaskade stehen. Als strukturellen oder funktioneilen Veränderungen wären bspw. zu nennen: proteolytische Spaltung von Proteinen, Aktivierung von Proteinen durch kovalente oder non-kovalente Veränderungen (bspw. Anlagerung von Phosphatgruppen, Glykosylierung, Anlagerung weiterer Proteinliganden zur Bildung vonThe test system provided according to method step (a) of the method according to the invention (screening method) allows the identification of a compound which could be considered as an active ingredient, for example for the indication of ischemic infarction, in particular stroke, in a preferred embodiment by the detection of a biological Signal that indicates apoptotic events. Any structural or functional signal can be used as a signal Modification of proteins which are triggered by a pip92 (over) expression can be considered according to the invention. In particular, these are proteins that are further downstream in the signal cascade mediated by pip92. Structural or functional changes include: proteolytic cleavage of proteins, activation of proteins by covalent or non-covalent changes (e.g. addition of phosphate groups, glycosylation, addition of additional protein ligands to form
Proteinkomplexen, Homodi- oder oligomerisierung) ,Protein complexes, homodi- or oligomerization),
Veränderung des Expressionsmusters von nachgeschaltetenChange in the expression pattern of downstream
Proteinen, Veränderung der Zellokalisation von ProteinenProteins, change in cell localization of proteins
(bspw. vom Cytoplasma in den Zellkern, bspw. GADPH, in das ER oder Sekretion) und/oder Veränderungen der Proteinstruktur (bspw. strukturellen Umlagerungen durch sog. „Hinge"-Regionen) .(For example, from the cytoplasm into the cell nucleus, for example. GADPH, into the ER or secretion) and / or changes in the protein structure (for example structural rearrangements by so-called “hinge” regions).
Ganz besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang Detektion von proteolytisch gespaltenen Proteinen der pip92- vermittelten Signalkaskade als „Marker" für entsprechende apoptotische Ereignisse, bspw. die PARP-Spaltung oder die Detektion von DNA-Histon-Bruchstücken (bspw. durch einen „cell-death" ELISA,' insbesondere durch das System von Röche Diagnostics, (Mannheim, DE) ) . Im Falle der PARP-Spaltung wird insbesondere die Anwesenheit und/oder die Intensität der Spaltprodukte detektiert. Ein unterbliebenes oder ein im Vergleich zur Kontrolle schwaches Signal für ein PARP- Spaltprodukt indiziert hierbei die Wirksamkeit einer Testverbindung bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Detektion eines Spaltprodukts, vorzugsweise eines ca. 89 kDa- Spaltprodukts von PARP (oder speziesabhängig anderer entsprechender Spaltprodukte) , kann bspw. durch Verwendung von spezifischen, das oder die Spaltprodukte erkennenden Antikörpern, insbesondere eines Antikörpers, der die PARP-Bindungsdomäne, vor allem deren C- Ter inus, erkennt, erfolgen.In this context, detection of proteolytically cleaved proteins of the pip92-mediated signal cascade as a “marker” for corresponding apoptotic events, for example PARP cleavage or the detection of DNA histone fragments (for example by “cell death "ELISA, ' particularly through the system from Röche Diagnostics, (Mannheim, DE)). In the case of PARP cleavage, in particular the presence and / or the intensity of the cleavage products is detected. A signal which is absent or weak in comparison to the control for a PARP cleavage product indicates the effectiveness of a test compound when carrying out a method according to the invention. The detection of a cleavage product, preferably an approximately 89 kDa cleavage product from PARP (or, depending on the species, other corresponding cleavage products) can For example, by using specific antibodies that recognize the cleavage product or products, in particular an antibody that recognizes the PARP binding domain, especially its C terinus.
Die folgenden Verfahren sind als Nachweisverfahren für gespaltenes PARP oder Spaltprodukten von anderen Proteinen auf der Basis von anti- (PARP) -Spaltprödukt-Antikörpern zur quantitativen oder qualitativen Detektion von Spaltprodukten in einer Probe im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere bevorzugt.The following methods are particularly preferred as detection methods for cleaved PARP or cleavage products from other proteins based on anti (PARP) cleavage product antibodies for the quantitative or qualitative detection of cleavage products in a sample within the scope of the method according to the invention.
Die biologische Probe wird nach Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise auf einem Festphasenträger, wie z. B. Nitrocellulose oder auf einem anderen Trägermaterial, aufgetragen, so daß die Zellen, Zellteile, Zellfraktionen oder löslichen Proteine immobilisiert werden. Der Träger kann dann mit einem geeigneten Puffer ein- oder mehrfach gewaschen werden, wobei nachfolgend mit einem detektierbar markierten Antikörper nach der vorliegenden Erfindung behandelt wird. Der Festphasenträger kann danach mit dem Puffer ein zweites Mal gewaschen werden, um nicht-gebundenen Antikörper zu beseitigen. Die Menge an gebundener Markierung auf dem Festphasenträger kann dann mit einem herkömmlichen Verfahren bestimmt werden.The biological sample is preferably carried out on a solid phase support, such as. B. nitrocellulose or on another carrier material, so that the cells, cell parts, cell fractions or soluble proteins are immobilized. The carrier can then be washed one or more times with a suitable buffer, with subsequent treatment with a detectably labeled antibody according to the present invention. The solid phase support can then be washed with the buffer a second time to remove unbound antibody. The amount of bound label on the solid phase support can then be determined using a conventional method.
Als Träger eignen sich insbesondere Glas, Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen, Dextran, Nylon-Amylasen, natürliche oder modifizierte Zellulosen, Polyacrylamide und Magnetit. Der Träger kann entweder bedingt löslichen oder unlöslichen Charakters sein, um die Bedingungen nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. Das Trägermaterial kann beliebige Formen einnehmen, z. B. in Form von Kügelchen ("beads") , oder zylindrisch oder sphärisch sein, wobei Polystyrol-Kügelchen als Träger bevorzugt sind.Glass, polystyrene, polypropylene, polyethylene, dextran, nylon amylases, natural or modified celluloses, polyacrylamides and magnetite are particularly suitable carriers. The carrier can be either partially soluble or insoluble in character to the conditions as appropriate of the present invention. The carrier material can take any shape, e.g. B. in the form of beads, or cylindrical or spherical, with polystyrene beads are preferred as a carrier.
Eine detektierbare Antikörpermarkierung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Antikörper an ein Enzym gebunden werden, wobei das Enzym schließlich in einem Immunoassay (EIÄ) eingesetzt werden kann. Das Enzym kann dann später mit einem entsprechenden Substrat reagieren, so daß eine chemische Verbindung entsteht, die auf eine dem Fachmann geläufige Art und Weise detektiert und ggf. quantifiziert werden kann, z. B. durch Spektrophotometrie, Fluorometrie oder andere optische Verfahren. Bei dem Enzym kann es sich um Malat- Dehydrogenase, Staphylokokken-Nuklease, delta-5-Steroid Isomerase, Hefe-alkohol-Dehydrogenase, alpha- Glycerophosphat-dehydrogenase, Triosephosphatisomerase, Meerrettich-Peroxidase, alkalische Phsophatase, Aspariginase, Glucoseoxidase, beta-Galactosidase, Ribonuklease, Urease, Katalase, Glucose-6-phosphat- Dehydrogenase, Glucoamylase oder Acetylcholinesterase handeln. Die Detektion wird dann über ein chromogenes Substrat, das spezifisch für das für die Markierung eingesetzte Enzym ist, ermöglicht und kann schließlich z.B. über Sichtvergleich des durch die Enzymreaktion umgesetzten Substrats im Vergleich zu Kontrollstandards erfolgen.Detectable antibody labeling can be done in different ways. For example, the antibody can be bound to an enzyme, which enzyme can finally be used in an immunoassay (EIÄ). The enzyme can then react later with a corresponding substrate, so that a chemical compound is formed which can be detected in a manner familiar to the person skilled in the art and, if necessary, quantified, e.g. B. by spectrophotometry, fluorometry or other optical methods. The enzyme can be malate dehydrogenase, staphylococcal nuclease, delta-5 steroid isomerase, yeast alcohol dehydrogenase, alpha-glycerophosphate dehydrogenase, triose phosphate isomerase, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, aspartic acid, galactosidase, glucose oxidase Act, ribonuclease, urease, catalase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glucoamylase or acetylcholinesterase. The detection is then enabled via a chromogenic substrate that is specific for the enzyme used for the labeling and can finally be e.g. by visual comparison of the substrate converted by the enzyme reaction compared to control standards.
Weiterhin kann die Detektion durch andere Immunoassays sichergestellt werden, z.B. durch radioaktive Markierung der Antikörper oder Antikörperfragmente (also durch einen Radioimmunoassay (RIA; Laboratory Techniques and Biochemistry in Molecular. Biology, Work, T. et al. North Holland Publishing Company, New York ( 1978 ) . Das radioaktive Isotop kann dabei durch die Verwendung vonFurthermore, the detection can be ensured by other immunoassays, for example by radioactive labeling of the antibodies or antibody fragments (i.e. by a radioimmunoassay (RIA; Laboratory Techniques and Biochemistry in Molecular. Biology, Work, T. et al. North Holland Publishing Company, New York (1978). The radioactive isotope can by using
Szintillationszählern oder durch Autoradiographie detektiert und quantifiziert werden .Scintillation counters or by autoradiography can be detected and quantified.
Fluoreszierende Verbindungen können gleichfalls zur Markierung eingesetzt werden, beispielsweise Verbindungen wie Fluorescinisothiocyanat, Rhodamin, Phyoerythrin,Fluorescent compounds can also be used for labeling, for example compounds such as fluorescinisothiocyanate, rhodamine, phyoerythrin,
Phycocyanin, Allophycocyanin, b-Phthaldehyd undPhycocyanin, allophycocyanin, b-phthaldehyde and
Fluorescamin . Auch fluoreszensemittierende Metalle, wie z . B . 152E oder andere Metalle aus der Lanthanid-Gruppe, können eingesetzt werden . Diese Metalle werden an den Antikörper über Chelatgruppen, wie z . B .Fluorescamin. Also fluorescent-emitting metals, such as. B. 152 E or other metals from the lanthanide group can be used. These metals are attached to the antibody via chelate groups, such as. B.
Diethylentriaminpentaessigsäure (ETPA) oder EDTA angekoppelt . Weiterhin kann der er findungs gemäße Antikörper über eine mit Hilfe von Chemilumineszenz wirkende Verbindung angekoppelt werden. Die Gegenwart des Chemilumineszenz- markierten Antikörpers wird dann über die Lumineszenz, die im Verlauf einer chemischen Reaktion entsteht, detektiert . Beispiele für derartige Verbindungen sind Luminol, Isoluminol, Acridiniumester, Imidazol, Acridiniumsalz oder Oxalatester. Gleichermaßen können auch biolumineszente Verbindungen zum Einsatz kommen. Biolumineszenz ist eine Unterart der Chemilumineszenz, die bei biologischen Systemen vorgefunden wird, wobei ein katalytisches Protein die Effizienz der chemilumineszenten Reaktion verstärkt . Die Detektion des biolumineszenten Proteins erfolgt wiederum über die Lumineszenz, wobei als biolumineszente Verbindung beispielsweise Luciferin, Luciferase oder Aequorin in Betracht kommen.Diethylenetriaminepentaacetic acid (ETPA) or EDTA coupled. Furthermore, the antibody according to the invention can be coupled via a compound acting with the aid of chemiluminescence. The presence of the chemiluminescence-labeled antibody is then detected via the luminescence which arises in the course of a chemical reaction. Examples of such compounds are luminol, isoluminol, acridinium ester, imidazole, acridinium salt or oxalate ester. Similarly, bioluminescent compounds can also be used. Bioluminescence is a subspecies of chemiluminescence found in biological systems, where a catalytic protein increases the efficiency of the chemiluminescent reaction. The bioluminescent protein is in turn detected via luminescence, with luciferin, luciferase or aequorin, for example, being suitable as the bioluminescent compound.
Ein erfindungsgemäßer Antikörper kann für die Verwendung in einem immunometrischen. Assay, auch bekannt als "two-site" oder "sandwich" Assay, zur Anwendung gelangen. Typische immunometrische Assay-Systeme schließen sog. "Vorwärts"- Assays ein, die sich dadurch auszeichnen, daß erfindungsgemäße Antikörper an ein Festphasensystem gebunden sind und daß der Antikörper mit der Probe, die untersucht wird, auf diese Weise in Kontakt gebracht wird. Derart wird das Antigen aus der Probe durch die Bildung eines binären Festphasen-Antikörper-Antigen-Komplexes aus der Probe isoliert. Nach einer geeigneten Inkubationszeit wird der feste Träger gewaschen, um den verbleibenden Rest der flüssigen Probe zu beseitigen, einschließlich des ggf. nicht gebundenen Antigens, und daraufhin mit einer Lösung in Kontakt gebracht, die eine unbekannte Menge an markiertem Detektionsantikörper enthält. Der markierte Antikörper dient hierbei als sog. Reporter-Molekül. Nach einer zweiten Inkubationszeit, die es den markierten Antikörper erlaubt, mit dem an die Festphase gebundenen Antigen zu assoziieren, wird der Festphasenträger erneut gewaschen, um markierte Antikörper, die nicht reagiert haben, zu beseitigen.An antibody of the invention can be used in an immunometric. Assay, also known as a "two-site" or "sandwich" assay. Typical immunometric assay systems include so-called "forward" assays, which are characterized in that antibodies according to the invention are bound to a solid phase system and in that the antibody is brought into contact with the sample being examined. In this way, the antigen is isolated from the sample by the formation of a binary solid phase-antibody-antigen complex from the sample. After an appropriate incubation period, the solid support is washed to remove the remainder of the liquid sample, including any unbound antigen, and then contacted with a solution containing an unknown amount of the labeled detection antibody. The labeled antibody serves as a so-called reporter molecule. After a second incubation period that allows the labeled antibody to associate with the antigen bound to the solid phase, the solid phase support is washed again to remove unreacted labeled antibodies.
In einer alternativen Assay-Form kann auch ein sog. "sandwich"-Assay zum Einsatz kommen. Hierbei kann ein einziger Inkubationsschritt ausreichen, wenn der an die Festphase gebundene Antikörper und der markierte Antikörper beide gleichzeitig auf die zu testende Probe aufgebracht werden. Nach Abschluß der Inkubation wird der Festphasenträger gewaschen, um Rückstände der flüssigen Probe und der nicht-assoziierten markierten Antikörper zu beseitigen. Die Anwesenheit von markiertem Antikörper auf dem Festphasenträger wird genau so bestimmt, wie bei den konventionellen "Vorwärts"-Sandwich-Assay. Bei dem sog. reversen Assay wird schrittweise zunächst eine Lösung des markierten Antikörpers zur Flüssigprobe hinzugefügt, gefolgt von der Beimischung von nicht-markiertem Antikörper, gebunden an einen Festphasenträger, nach Ablauf einer geeigneten Inkubationszeit. Nach einem zweiten Inkubationsschritt wird der Festphasenträger in herkömmlicher Weise gewaschen, um ihn von Probenüberresten und von markiertem Antikörper, der nicht reagiert hat, zu befreien. Die Bestimmung des markierten Antikörpers, der mit. dem Festphasenträger reagiert hat, wird dann, so wie oben beschrieben, durchgeführt.In an alternative assay form, a so-called "sandwich" assay can also be used. A single incubation step can be sufficient if the antibody bound to the solid phase and the labeled antibody are both applied to the sample to be tested at the same time. After the incubation is complete, the solid phase support is washed to remove residues of the liquid sample and the non-associated labeled antibodies. The presence of labeled antibody on the solid phase support is determined in the same way as in the conventional "forward" sandwich assay. In the so-called reverse assay, a solution of the labeled antibody is first gradually added to the liquid sample, followed by from the addition of unlabeled antibody bound to a solid phase support after a suitable incubation period. After a second incubation step, the solid phase support is washed in a conventional manner in order to free it from sample residues and from labeled antibody which has not reacted. Determination of the labeled antibody with. the solid phase carrier has reacted, is then carried out as described above.
Besonders bevorzugt sind Western-Blot-Techniken zur Identifizierung von Spaltprodukten, insbesondere PARP- Spaltprodukten, wobei auch alle vorgenannten Detektionsmöglichkeiten, einschließlich aller Methoden, die ausschließlich auf Molekulargewichtsbestimmungen beruhenWestern blot techniques for identifying cleavage products, in particular PARP cleavage products, are particularly preferred, all of the aforementioned detection options including all methods which are based exclusively on molecular weight determinations
(bspw. durch Gelelektrophorese ohne Einsatz von Antikörpern,(e.g. by gel electrophoresis without the use of antibodies,
Gelfiltration, ggf. chromatographische Methoden) , zumGel filtration, if necessary chromatographic methods) to
Einsatz kommen können. Alternativ können auch massenspektrometrische Verfahren zum Einsatz kommen (bspw. MALDI-TOF) , wobei die Signalintensität des entsprechenden Spaltprodukts (mit bekanntem Molekulargewicht) , bspw. auch des PARP-Spaltprodukts, im Verhältnis zur Signalintensität des nicht gespaltenen Proteins das bestimmt wird.Can come into play. Alternatively, mass spectrometric methods can also be used (for example MALDI-TOF), the signal intensity of the corresponding cleavage product (with known molecular weight), for example also of the PARP cleavage product, being determined in relation to the signal intensity of the uncleaved protein.
Aber auch morphologische Veränderungen, die mit der Apoptose einhergehen, können als biologisches Signal in einem erfindungsgemäßen Assay herangezogen werden, um auf diese Weise als „Marker" für die Wirksamkeit für die pip92- vermittelte apoptotische Signalkaskade dienen zu können. So etwa können Veränderungen der Zellmembran, der Zellmorphologie, der DNA-Morphologie, insbesondere Veränderungen der Chromatinstruktur (bspw. auch eine DNA- Fragmentierung), erfaßt werden. Hierbei kann die Detektion über die folgenden Systeme erfolgen: Herstellung eines Virus, mit dem z.B. Neurone, infiziert werden können, und so eine mRNA, die pip92 codiert in Neurone geschleust wird. Die Detektion der Kernkondensation nach einer solchen Überexpression von pip92 in Neuronen kann üner eine DAPI- Färbung, die der DNA-Fragmentierung mittels TUNEL-Färbung und der PARP-Spaltung mittels spezifischer Antikörper für gespaltenes PARP erfolgen.However, morphological changes associated with apoptosis can also be used as a biological signal in an assay according to the invention, in order in this way to be able to serve as a “marker” for the effectiveness for the pip92-mediated apoptotic signal cascade. Changes in the cell membrane, for example, can , cell morphology, DNA morphology, in particular changes in the chromatin structure (for example also DNA fragmentation) can be detected via the following systems: Production of a virus, with which, for example, neurons can be infected, and thus an mRNA, which is coded pip92 and is channeled into neurons. The detection of the nuclear condensation after such an overexpression of pip92 in neurons can be done via DAPI staining, DNA fragmentation using TUNEL staining and PARP cleavage using specific antibodies for cleaved PARP.
Eine weitere Möglichkeit, apoptotische Ereignisse zu bestimmen und diese als Systeme als Marker für Kandidatensubstanzen in einem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen, besteht in der Anfärbung mit Annexin (bspw. durch das Verfahren von Fa. Röche Diagnostics, Mannheim, DE) . Entsprechend kann auch über eine FACS-Analyse („Fluorescence Activated Cell Sorting") eine Messung apoptotischer Ereignisse vorgenommen werden, indem bspw. entweder über Anfärbung der betroffenen Zellen, durch Reaktion mit Fluoreszenz-markierten Antikörpern oder auch durch Kotransfektion mit bspw. GFP eine Fraktionierung von Zellen vorgenommen werden.Another possibility of determining apoptotic events and using these as systems as markers for candidate substances in a method according to the invention is staining with annexin (for example by the method from Röche Diagnostics, Mannheim, DE). Correspondingly, a measurement of apoptotic events can also be carried out via FACS analysis ("Fluorescence Activated Cell Sorting"), for example by fractionation either by staining the affected cells, by reaction with fluorescence-labeled antibodies or by cotransfection with, for example, GFP be made by cells.
Ein Verfahren der erfindungsgemäßen Art kann auch als sog. Hochdurchsatz- (HTS) -Screening-Verfahren zur Identifizierung entsprechender Verbindungen ausgestaltet sein. Die beschriebenen Testsysteme erlauben daher das Durchsuchen von chemischen Bibliotheken nach Substanzen, die hemmende oder aktivierende Wirkungen auf pip92, bspw. durch Wirkung auf dessen Transkription, dessen Translation, dessen biologische Funktion (bspw. auf dessen DNA- oder Proteinbindungsfähigkeit oder dessen enzymatische Eigenschaften) , haben. Die Identifizierung solcher Substanzen stellt den ersten Schritt auf dem Weg zur Identifizierung neuartiger Medikamente dar, die spezifisch auf die pip92-vermittelte Signaltransduktion, insbesondere zur Auslösung der Apoptose, aber auch bspw. in Hinblick auf etwaiges pip92-vermitteltes Zellwachstums, Zellproliferation und/oder Zellplastizität, wirken.A method of the type according to the invention can also be designed as a so-called high-throughput (HTS) screening method for identifying corresponding connections. The test systems described therefore allow chemical libraries to be searched for substances which have inhibitory or activating effects on pip92, for example by acting on its transcription, its translation, its biological function (for example on its DNA or protein binding capacity or its enzymatic properties), to have. The identification of such substances represents the first step on the way to Identify new types of drugs that act specifically on pip92-mediated signal transduction, in particular to trigger apoptosis, but also, for example, with regard to any pip92-mediated cell growth, cell proliferation and / or cell plasticity.
Da die Induktion von Apoptose ggf. auch Stimulus-spezifisch sein kann, werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise mehrere Streß-Situationen als externe Stimuli zugrundegelegt, z.B. Hitzeschock, Hypoxiebedingungen und/oder Cytokin-Behandlungen (z.B. 11-1, 11-6, TNF-alpha, Staurosporin, H202-Behandlung) . Auf diese Weise können Kandidatenverbindungen in mehreren parallelen erfindungsgemäßen Ansätzen auf ihre Wirksamkeit hin untersucht werden.Since the induction of apoptosis may also be stimulus-specific, in a method according to the invention, several stress situations are preferably used as external stimuli, for example heat shock, hypoxic conditions and / or cytokine treatments (for example 11-1, 11-6, TNF) -alpha, staurosporine, H 2 0 2 treatment). In this way, candidate compounds can be tested for their effectiveness in several parallel approaches according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt (c) der Bindungsplatz der nach Maßgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens pharmazeutisch wirksamen Verbindung auf pip92 durch ein geeignetes biochemisches oder strukturbiologisches Verfahren ermittelt (Rationales Drug Design (Böhm, Klebe, Kubinyi, 1996, Wirkstoffdesign, Spektrum-Verlag, Heidelberg) ) .In a preferred embodiment of the present method, in a process step (c) the binding site of the pharmaceutically active compound on pip92 according to the method according to the invention is determined by a suitable biochemical or structural biological method (rational drug design (Böhm, Klebe, Kubinyi, 1996, drug design, Spectrum publishing house, Heidelberg)).
Nach Identifizierung selektiver wirksamer Substanzen nach vorgenanntem erfindungsgemäßen Verfahren können die Bindungsplätze dieser Substanzen an pip92 bspw. mit Hilfe des two-hybrid Systems oder anderen Assays biochemisch oder strukturbiologisch ermittelt werden, d.h., daß die für die Interaktion erantwortlichen Aminosäuren eingegrenzt werden. Auf diese Weise können auch Substanzen aufgefunden werden, mit denen die Interaktion zwischen pip92 und etwaigen nativen intrazellulären Interaktionspartnern derselben beeinflußt, insbesondere inhibiert, werden kann. Derartige Verfahren werden typischerweise in einem Verfahrensschritt (c) durchgeführt . Hierdurch wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Auffinden von Substanzen mit spezifischer Bindungsaffinität zum Protein pip92 offenbart .After identification of selective active substances according to the aforementioned method according to the invention, the binding sites of these substances on pip92 can be determined biochemically or structurally, for example with the aid of the two-hybrid system or other assays, ie the amino acids responsible for the interaction are limited. In this way it is also possible to find substances with which the interaction between pip92 and any native intracellular interaction partners thereof can be influenced, in particular inhibited. such Processes are typically carried out in process step (c). In this way, a method for finding substances with specific binding affinity for the protein pip92 is disclosed according to the invention.
Alternativ zu den oben offenbarten biochemischen Verfahren oder ergänzend zu diesen kann die Struktur oder eine Teilstruktur von pip92 nach Zugabe der Kandidaten- Verbindung, d.h. komplexiert mit dieser, über NMR- oder Röntgenkristallographie-Verfahren (nach entsprechenderAs an alternative to or in addition to the biochemical methods disclosed above, the structure or a partial structure of pip92 after the addition of the candidate compound, i.e. complexed with this, via NMR or X-ray crystallography methods (according to the corresponding
Kristallisierung oder Kokristallisierung (z.B. nach derCrystallization or cocrystallization (e.g. after the
Methode des „hängenden Tropfens) oder „Soaking"-Techniken"Method of "hanging drop" or "soaking" techniques "
(Zugabe der Kandidaten-Verbindung zum pip92-Kristall) ermittelt werden. Liegt die 3D-Struktur von pip92 nach Röntgenkristallisation bereits vor, so kann nach der Aufnahme des Beugungsmusters von Kristall und Kandidaten- Verbindung im Komplex die Phaseninformation der 3D-Struktur von pip92 allein zur Strukturberechnung eingesetzt werden. Mit Unterstützung von Molecular Modelling Programmen/Methoden (SYBIL-Programmpaket, 0, X-PLORE) können nach Aufklärung der Interaktionen zwischen Kandidaten- Verbindung und pip92, die als Agonisten oder Antagonisten wirkenden Verbindungen so modifiziert werden, daß bspw. eine noch höhere Affinität der modifizierten Kandidaten- Verbindung zu pip92 die Folge sein sollte. Derart können bspw. die chemischen Charakteristika der Testverbindung durch Veränderung der sterischen Anordnung funktioneller Gruppen, der Modifikation der funktioneilen Gruppen, der Veränderung des Hydrophobizitätsprofils der Verbindung und/oder seines Wasserstoffbrücken-bindungspotential etc., durch in silico Methoden, insbesondere in einem Verfahrensschritt (d) , modifiziert werden. Die insoweit modifizierte Verbindung kann erneut dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Verfahrensschritten (a) , (b) , (c) und/oder (d) unterzogen und auf diese Weise iterativ optimiert werden, wobei als Zielfunktion insbesondere eine Optimierung der biologischen Eigenschaften der Testverbindung eingesetzt wird, bspw. die Inhibition der pip92-vermittelten Apoptose.(Addition of the candidate compound to the pip92 crystal) can be determined. If the 3D structure of pip92 is already available after X-ray crystallization, after the diffraction pattern of the crystal and candidate compound in the complex has been recorded, the phase information of the 3D structure of pip92 can be used solely for structure calculation. With the support of molecular modeling programs / methods (SYBIL program package, 0, X-PLORE), after clarifying the interactions between the candidate compound and pip92, the compounds acting as agonists or antagonists can be modified so that, for example, an even higher affinity of the modified candidate connection to pip92 should result. In this way, for example, the chemical characteristics of the test compound can be changed by changing the steric arrangement of functional groups, modifying the functional groups, changing the hydrophobicity profile of the compound and / or its hydrogen bonding potential, etc. by using silico methods, in particular in one process step (i.e. ), can be modified. The compound modified to this extent can again be subjected to the method according to the invention with method steps (a), (b), (c) and / or (d) and can be iteratively optimized in this way, the objective function in particular being an optimization of the biological properties of the test compound the inhibition of pip92-mediated apoptosis.
Nach struktureller Optimierung der ursprünglichen Leitstruktur der Kandidaten-Verbindung kann diese in weiteren in vitro Assays oder in einem Tiermodell auf ihre Wirksamkeit bspw. gegen Schlaganfall getestet werden, bevor entsprechende klinischen Untersuchungen durchgeführt werden können.After structural optimization of the original lead structure of the candidate compound, it can be tested in further in vitro assays or in an animal model for its effectiveness, for example against stroke, before appropriate clinical tests can be carried out.
Einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise vor der Bereitstellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 ein Ligandenbindungsassay vorausgehen. In einem derartigen Primärassay wird die Bindungsfähigkeit von Kandidatensubstanzen, bspw. erhältlich aus Substanzbibliotheken oder Syntheseverfahren der kombinatorischen Chemie, an pip92 untersucht, insbesondere die Bindungskonstante ermittelt. Derartige Bindungsassays können nach allen dem Fachmann geläufigen Verfahren durchgeführt werden, bspw. mit Hilfe von BIACORE-Geräten, wobei mittels eines Sensorchips, der bspw. pip92 immobilisiert enthält, die Massenzunahme gemessen wird, die sich ergibt, wenn ein Ligand (bspw. die Testsubstanz) durch die Durchflußzelle am Sensorchip vorbeifließt. Auch kalorimetrisch kann die Bindungskonstante bestimmt werden, bspw. mit Hilfe von Differentiellen „Scanning" Kalorimetern. Alternativ kann die Ligandenbindung auch in silico simuliert werden, indem das Bindungsvermögen entsprechender Kandidatensubstanzen, deren räumliche Struktur aufgeklärt oder durch semiquantenmechanische Verfahren berechnet worden ist, an die pip92-3D-Struktur unter Einsatz entsprechender „Docking"-Programme untersucht wird (bspw. „Dock, Kuntz et al. 1982 J. Mol. Biol. 161, S. 269 ff.; Sybyl/Base-Programm „FLEX-X" des TRIPOS-Programmpakets, s. Rarey et al., J. Mol. Biol. 261, S. 470 ff., 1996). Hierbei werden in einem in silico Primärassay geeignete Kandidatensubstanzen identifiziert (bspw. Substanzen aus einer Datenbank: CCDC (Cambridge Crystal Data Centre, 12 Union Road, Cambridge, GB; oder auch die bei TRIPOS erhältlichen Datenbanken (bspw. Derwent WORLD Drug Index) ) und anschließend erfindungsgemäß auf ihre biologischen Eigenschaften untersucht.A preferred method according to the invention will preferably be preceded by a ligand binding assay before the provision of a method according to claim 1. In a primary assay of this kind, the binding ability of candidate substances, for example obtainable from substance libraries or synthesis processes in combinatorial chemistry, to pip92 is examined, in particular the binding constant is determined. Such binding assays can be carried out according to all methods familiar to the person skilled in the art, for example with the aid of BIACORE devices, the mass increase which results when a ligand (for example the test substance) being measured being measured by means of a sensor chip which contains, for example, pip92 immobilized ) flows through the flow cell past the sensor chip. The binding constant can also be determined calorimetrically, for example with the aid of differential “scanning” calorimeters. Alternatively, the binding of ligands can also be simulated in silico, in that the binding capacity is more appropriate Candidate substances, the spatial structure of which has been elucidated or calculated by semi-quantum mechanical methods, to which the pip92-3D structure is investigated using corresponding “docking” programs (for example “Dock, Kuntz et al. 1982 J. Mol. Biol. 161, P. 269 ff .; Sybyl / Base program "FLEX-X" of the TRIPOS program package, see Rarey et al., J. Mol. Biol. 261, p. 470 ff., 1996). Suitable candidates are identified in a silico primary assay (e.g. substances from a database: CCDC (Cambridge Crystal Data Center, 12 Union Road, Cambridge, GB; or also the databases available from TRIPOS (e.g. Derwent WORLD Drug Index)) and then examined according to the invention for their biological properties.
Erfindungsgemäß können auch weitere biologische Untersuchungen einem erfindungsgemäßen verfahren vor- oder nachgeschaltet sein, bspw. kann die Zelltoxizität, das Membrandurchtrittsvermögen oder auch Metabolisierungs- eigenschaften gemessen werden.According to the invention, further biological tests can also be carried out upstream or downstream of a method according to the invention, for example cell toxicity, membrane permeability or metabolism properties can be measured.
Erfindungsgemäße Verfahren finden insbesondere in der in vitro Diagnostik Anwendung, wobei Krankheiten, Störungen oder pathologische Zustände, die durch Zelltodereignisse charakterisiert sind, insbesondere ischämische Infarkte (bspw. auch Schlaganfall oder Herzinfarkt) , diagnostiziert werden können. Auf der Basis der Aktivität von pip92Methods according to the invention are used in particular in in vitro diagnostics, diseases, disorders or pathological conditions which are characterized by cell death events, in particular ischemic infarcts (for example also a stroke or heart attack), being able to be diagnosed. Based on the activity of pip92
(Überexpression von pip92) (bspw. detektierbar durch pip92- mRNA oder das Protein) oder auf der Basis einer Aktivierung der nachgeschalteten Proteine der Signalkaskade, bspw. der proteolytischen Spaltung, insbesondere der PARP-Spaltung, kann ein diagnostischer Assay ausgestaltete sein. Alle oben im Rahmen der Offenbarung von Verfahren zur Identifizierung von Liganden genannten Detektionsmöglichkeiten für ein biologisches Signal können auch im Zuge eines in vitro Verfahrens zum Einsatz kommen. Grundsätzlich wird erfindungsgemäß eine Überexpression von pip92 als diagnostischer Marker für auf hyperapoptotischen Störungen beruhenden Erkrankungen, bspw. ischämischem Infarkt, offenbart. Erfindungs- und verfahrensgemäß kann bereits prognostisch der durch pip92-Überexpression hervorgerufene Risikofaktor für die Manifestation von degenerativen Erkrankungen, ischämischen Infarkten, bspw. Schlaganfall, etc. ermittelt werden. Aber auch posttraumatisch kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterstützung einer klinischen Diagnose, bspw. einer Schlaganfall-Diagnose, eingesetzt werden. Grundsätzlich werden daher erfindungsgemäß Verfahren zur in vitro Diagnose von Erkrankungen, die auf pip92-vermittelter Fehlsteuerung von Signalkaskaden, insbesondere apoptotischer Signalkaskaden beruhen, offenbart, wobei (a) eine Patientenprobe, bspw. in Form einer durch Biopsie gewonnenen Gewebeprobe, entnommen wird und/oder entnommene Zellen von Patienten in vitro kultiviert werden, und (b) ein zur Beobachtung der pip92- vermittelten Funktion, insbesondere ein zur Beobachtung der Apoptose, des Zellwachstums, der Zeilproliferation und/oder der Zellplastizität geeigneter Parameter im Vergleich zur Kontrolle für die gemäß (a) erhaltenen Probe in einem geeigneten Testsystem gemessen wird. Bevorzugt sind dabei Verfahren, bei denen in Verfahrensschritt (b) die Spaltung des Proteins PARP, die Anfärbung von Zellen mit Annexin und/oder eine Apoptose-Signal durch FACS-Analyse detektiert wird.(Overexpression of pip92) (for example detectable by pip92 mRNA or the protein) or on the basis of an activation of the downstream proteins of the signal cascade, for example the proteolytic cleavage, in particular the PARP cleavage, a diagnostic assay can be designed. All of the detection possibilities for a mentioned above within the scope of the disclosure of methods for the identification of ligands biological signals can also be used in the course of an in vitro process. In principle, overexpression of pip92 as a diagnostic marker for diseases based on hyperapoptotic disorders, for example ischemic infarction, is disclosed according to the invention. According to the invention and the method, the risk factor for the manifestation of degenerative diseases, ischemic infarcts, for example stroke, etc., which is caused by pip92 overexpression, can already be determined. However, the method according to the invention can also be used post-traumatically to support a clinical diagnosis, for example a stroke diagnosis. In principle, therefore, methods according to the invention for in vitro diagnosis of diseases based on pip92-mediated incorrect control of signal cascades, in particular apoptotic signal cascades, are disclosed, with (a) a patient sample, for example in the form of a tissue sample obtained by biopsy, being taken and / or removed cells from patients are cultivated in vitro, and (b) a parameter suitable for observing the pip92-mediated function, in particular one for observing apoptosis, cell growth, cell proliferation and / or cell plasticity in comparison to the control for the according to (a ) sample obtained is measured in a suitable test system. Methods are preferred in which in step (b) the cleavage of the protein PARP, the staining of cells with annexin and / or an apoptosis signal is detected by FACS analysis.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind solche Verbindungen, die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden oder erhältlich sind, deren Eignung als Arzneimittel bzw. Verfahren zum therapeutischen Einsatz derartiger Verbindungen, insbesondere zur Behandlung der erfindungsgemäß genannten Indikationen.The present invention furthermore relates to those compounds which are obtained or obtainable with the aid of a process according to the invention, their Suitability as a medicament or method for the therapeutic use of such compounds, in particular for the treatment of the indications mentioned according to the invention.
Vorzugsweise wird es sich bei diesen im Rahmen des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens zu testenden Verbindungen um organisch-chemische Verbindungen, mit einem Molekulargewicht von <5000, insbesondere <3000, vor allem <1500 handeln, die typischerweise physiologisch gut verträglich ist und vorzugsweise die Blut-Hirn-Schranke passieren können, insbesondere auch zumindest unilateral hydrophile Gruppen aufweisen. Besonders bevorzugt als Kandidaten-Substanz in einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein organisches Molekül dann sein, wenn die Bindungskonstante (die im Rahmen eines primären Ligandenbindungsassay bestimmt wird) für die Bindung an pip92 mindestens 107 mol-1 beträgt. Die erfindungsgemäße Verbindung wird vorzugsweise so beschaffen sein, daß sie die Zellmembran passieren kann, sei es durch Diffusion oder über (intra)membranöse Transportproteine, ggf. nach entsprechender Modifikation (bspw. Glykosylierung) . Insbesondere werden derartige Verfahrens- und erfindungsgemäß selektierte Verbindungen Positionen auf der Oberfläche von pip92 besetzen (und dadurch dessen Bindungs- oder enzymatische Aktivität bspw. blockieren) oder bei pip92 einen lokalen Konformationswechsel hervorrufen, so daß die Bindung eines nativen Bindungspartners von pip92 verhindert wird. Neben der transkriptionellen Regulation, d.h. Regulation der mRNA-Menge von pip92 in der Zelle, kann eine erfindungsgemäße pharmazeutisch wirksame Verbindung auch in andere Kontrollprozesse der Zelle eingreifen, die bspw. die Expressionsrate des Proteins pip92 beeinflussen können (z.B. Translation, Spleißvorgänge, native Derivatisierung von pip92, bspw. Phosphorylierungen, oder Regulation der Degradation von pip92) . Insbesondere kann auch die Wirkung der Kandidaten-Verbindung durch Bindung an die Regulationssequenz des pip92-Gens oder durch Bindung an einen das pip92-Gen steuernden Transkriptionsfaktor hervorgerufen werden.These compounds to be tested in the context of the present method according to the invention will preferably be organic chemical compounds with a molecular weight of <5000, in particular <3000, especially <1500, which is typically physiologically well tolerated and preferably the blood brain Barrier can pass, in particular also have at least unilateral hydrophilic groups. An organic molecule will be particularly preferred as a candidate substance in a method according to the invention if the binding constant (which is determined in the context of a primary ligand binding assay) for the binding to pip92 is at least 10 7 mol -1 . The compound according to the invention will preferably be such that it can pass through the cell membrane, be it by diffusion or via (intra) membranous transport proteins, if appropriate after appropriate modification (for example glycosylation). In particular, such process and compounds selected according to the invention will occupy positions on the surface of pip92 (and thereby block its binding or enzymatic activity, for example) or cause a local conformational change in pip92, so that the binding of a native binding partner of pip92 is prevented. In addition to the transcriptional regulation, ie regulation of the mRNA amount of pip92 in the cell, a pharmaceutically active compound according to the invention can also intervene in other control processes of the cell, which can influence, for example, the expression rate of the protein pip92 (eg translation, splicing processes, native derivatization of pip92, for example phosphorylation, or regulation of the degradation of pip92). In particular, the effect of the candidate compound can also be brought about by binding to the regulatory sequence of the pip92 gene or by binding to a transcription factor controlling the pip92 gene.
Schließlich kann der Wirkungsmechanismus erfindungsgemäßer Substanzen auch auf einer Modulation der PARP-Spaltung beruhen, bspw. können erfindungsgemäße Substanzen die PARP- Spaltung inhibieren, bspw. durch Zugabe eines nicht-nativen Oligopeptids (Peptidomimetikum) , das die Spaltungssequenz (proteolytische Schnittstelle) von PARP enthält, bspw. ein Dekamer mit (mindestens) 5 AS N-terminal und (mindestens) 5 AS C-terminal von der Spaltungsstelle oder als Peptidomimetikum diese abbildet.Finally, the mechanism of action of substances according to the invention can also be based on a modulation of the PARP cleavage, for example substances according to the invention can inhibit the PARP cleavage, for example by adding a non-native oligopeptide (peptidomimetic) which contains the cleavage sequence (proteolytic interface) of PARP , for example, a decamer with (at least) 5 AS N-terminal and (at least) 5 AS C-terminal from the cleavage site or as a peptidomimetic, this image.
Alternativ zu den vorgenannt offenbarten organischchemischen Verbindungen kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erfindungsgemäße Verbindung, bspw. erhältlich aus einem erfindungsgemäßen Verfahren, ein Antikörper, vorzugsweise ein gegen pip92 gerichteter Antikörper, ein gegen die zugrundeliegende pip92-mRNA gerichteter Antikörper, oder auch ein gegen einen Transkriptionsfaktor von pip92 gerichteter Antikörper sein, der vorzugsweise ex vivo in retransplantierte Wirtszellen oder durch gentherapeutische in vivo Verfahren in Wirtszellen eingeschleust wird und dort als "intrabody" nicht sekretiert wird, sondern intrazellulär seine Wirkung entfalten kann. Durch derartige "Intrabodies" als Verbindungen können die Zellen vor einer fehlgeleiteten apoptotischen Reaktion, bspw. durch Überexpression des Proteins pip92, geschützt werden. Eine derartige Vorgehensweise wird typischerweise für Zellen jener Gewebe in Betracht kommen, die beim Patienten ein pathophysiologisch übersteigertes apoptotisches Verhalten zeigen, insbesondere bei Neuronen. Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Testung derartiger Antikörper werden die Wirtszellsysteme gleichzeitig auch mit einem entsprechenden Expressionsvektor für einen oben beschriebenen Antikörper transfiziert (vorzugsweise gekoppelt an einen induzierbaren Promotor) und dessen Wirksamkeit für die Beobachtung oder Nicht-Beobachtung eines biologischen Signals (wie oben beschrieben) , bspw. der PARP- Spaltung, untersucht. Als weitere potentielle Verbindungen, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren getestet werden können, sind zu nennen: anti-sense Oligonukleotide (bspw. gegen pip92-mRNA) oder Ribozyme, die bspw. pip92-mRNA schneiden können.As an alternative to the previously disclosed organic chemical compounds, in another preferred embodiment of the present invention a compound according to the invention, for example obtainable from a method according to the invention, an antibody, preferably an antibody directed against pip92, an antibody directed against the underlying pip92 mRNA, or also be an antibody directed against a transcription factor of pip92, which is preferably introduced ex vivo into retransplanted host cells or by gene therapy in vivo procedures into host cells and is not secreted there as "intrabody", but can develop its effect intracellularly. By means of such “intrabodies” as compounds, the cells can be protected against a misdirected apoptotic reaction, for example by overexpression of the pip92 protein. Such The procedure will typically be considered for cells of those tissues that show pathophysiologically exaggerated apoptotic behavior in the patient, especially in neurons. To carry out a method according to the invention for testing such antibodies, the host cell systems are simultaneously transfected with an appropriate expression vector for an antibody described above (preferably coupled to an inducible promoter) and its effectiveness for the observation or non-observation of a biological signal (as described above) , for example the PARP cleavage. Other potential compounds which can be tested in a method according to the invention are: anti-sense oligonucleotides (for example against pip92 mRNA) or ribozymes which can cut for example pip92 mRNA.
In einer weiteren Alternative der erfindungsgemäß identifizierten Verbindungen kann es sich um eine inhibitorisch wirkende Variante von pip92 handeln, bspw. um ein Fragment oder eine biologisch inaktive VarianteIn a further alternative of the compounds identified according to the invention, it can be an inhibitory variant of pip92, for example a fragment or a biologically inactive variant
(Mutante, mit Substitutionen oder Deletionen in biologisch aktiven Bereichen von pip92) oder ein Peptidomimetikum, wobei der Wirkungsmechanismus auf Ko petition mit nativem pip92 in Zellen beruht.(Mutant, with substitutions or deletions in biologically active areas of pip92) or a peptidomimetic, the mechanism of action being based on co-petition with native pip92 in cells.
Insgesamt können Verbindungen, die aus einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind oder erhalten werden, als Arzneimittel Verwendung finden. Hierbei sind als Verbindungen alle vorgenannten Varianten eingeschlossen, also bspw. organisch-chemische Verbindungen oder anti-sense- Oligonukleotide oder , „Intrabody"-Antikörper. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Verbindung (zur Herstellung eines Arzneimittels) zur Behandlung von Erkrankungen, für die zumindest tw. eine pathologische hyperapoptotische oder hypernekrotische oder ggf. auch inflammatorische Reaktionen kausal oder symptomatisch ist, geeignet. Damit kann eine erfindungsgemäß identifizierte Substanz, bspw. ein Inhibitor der pip92-vermittelten Signalkaskade, also bspw. der apoptotischen Reaktion, als Arzneimittel und ganz besonders bei der Behandlung der folgenden Erkrankungen bzw. zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung der folgenden Erkrankungen eingesetzt werden: Tumorerkrankungen, Autoimmunerkrankungen, insbesondere Diabetes, Psoriasis, multiple Sklerose, rheumatoide Arthritis oder Asthma, virale Infektionserkrankungen (bspw. HIV) , degenerativen Erkrankungen, insbesondere neurodegenerativen Erkrankungen, bspw. Morbus Alzheimer oder Morbus Parkinson, Epilepsie oder Muskeldystrophien, GvHD (bspw. Leber, Niere oder Herz) , ischämischer Infarkt, vor allem Schlaganfall oder Herzinfarkt, Hypoxie, Schädel-Hirn-Trauma.Overall, compounds which are obtainable or obtained from a process according to the invention can be used as medicaments. Here, all of the aforementioned variants are included as compounds, that is to say, for example, organic chemical compounds or anti-sense oligonucleotides or “intrabody” antibodies. In particular is a compound of the invention (for the manufacture of a medicament) for the treatment of diseases for which at least tw. a pathological hyperapoptotic or hypernecrotic or possibly also inflammatory reactions is causal or symptomatic. A substance identified according to the invention, for example an inhibitor of the pip92-mediated signal cascade, for example the apoptotic reaction, can thus be used as a medicament and very particularly in the treatment of the following diseases or for the manufacture of a medicament for the treatment of the following diseases: tumor diseases , Autoimmune diseases, especially diabetes, psoriasis, multiple sclerosis, rheumatoid arthritis or asthma, viral infectious diseases (e.g. HIV), degenerative diseases, especially neurodegenerative diseases, e.g. Alzheimer's or Parkinson's disease, epilepsy or muscular dystrophies, GvHD, e.g. liver or heart), ischemic infarction, especially stroke or heart attack, hypoxia, traumatic brain injury.
Die vorgenannten apoptoseinhibitorischen erfindungsgemäß identifizierten Substanzen können auch Bestandteil einer pharmazeutischen Zusammensetzung sein, die weitere pharmazeutische Träger- Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthalten kann, um derartige Zusammensetzungen für die therapeutische Verabreichung bspw. zu stabilisieren, die biologische Verfügbarkeit und/oder die Pharmakodynamik zu verbessern. Erfindungsgemäße Verbindungen oder Zusammensetzungen, enthaltend derartige Verbindungen, können nasal, oral, intraperitoneal, okular, topisch, intravenös, intraarteriell und/oder subkutan eingesetzt werden. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft Verfahren zur Identifizierung von zellulären Interaktionspartnern von pip92, insbesondere von Proteinen, die an der apoptotischen Signalweitergabe stromabwärts von pip92 beteiligt sind, insbesondere von Proteinen, die nach Aktivierung von pip92 an der Spaltung von bspw. PARP beteiligt sind.The abovementioned apoptosis-inhibiting substances identified according to the invention can also be part of a pharmaceutical composition which can contain further pharmaceutical excipients and / or additives in order to stabilize such compositions for therapeutic administration, for example, to improve the bioavailability and / or the pharmacodynamics , Compounds or compositions according to the invention containing such compounds can be used nasally, orally, intraperitoneally, ocularly, topically, intravenously, intraarterially and / or subcutaneously. The present invention further relates to methods for identifying cellular interaction partners of pip92, in particular proteins which are involved in the apoptotic signal transmission downstream of pip92, in particular proteins which are involved in the cleavage of, for example, PARP after activation of pip92.
Es können demnach direkte (und auch - wie weiter unten beschrieben - mittelbare) Interaktionspartner von pip92 identifiziert werden, d.h. solche Proteine, die zu pip92 spezifische Bindungsaffinitäten aufweisen. Ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren bzw. die Verwendung von pip92 zur Durchführung derartiger Verfahren wird vorzugsweise mit Hilfe einer „Yeast-two-hybrid"-Durchmusterung (y2h- „Screens") allein oder in Kombination mit anderen biochemischen Verfahren durchgeführt (Fields and Song, 1989, Nature, 340, 245-6) . Derartige Screens finden sich auch bei Van Aelst et al. (1993, Proc Natl Acad Sei U S A, 90, 6213- 7) und Vojtek et al. (1993, Cell, 74, 205-14). Typischerweise können anstelle von Hefesystemen auch Säugetiersysteme zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, bspw. wie bei Luo et al. (1997, Biotechniques, 22, 350-2) beschrieben. Für einen y2h-Screen wird das offene Leseraster von pip92 (oder deren Varianten, bspw. Fragmente) bspw. in einen sog. bait-Vektor „in-frame" mit der GAL4-Bindungsdomäne kloniert (z.B. pGBTlO, Fa. Clontech) . Damit kann vorzugsweise eine sog. „prey-library" in einem Hefestamm nach gängigem Protokoll auf interagierende Proteine durchsucht werden.Accordingly, direct (and also - as described below - indirect) interaction partners of pip92 can be identified, i.e. those proteins which have binding affinities specific to pip92. Such a method according to the invention or the use of pip92 to carry out such methods is preferably carried out with the aid of a “yeast two hybrid” screening (y2h “screens”) alone or in combination with other biochemical methods (Fields and Song, 1989 , Nature, 340, 245-6). Such screens can also be found in Van Aelst et al. (1993, Proc Natl Acad Sei U S A, 90, 6213-7) and Vojtek et al. (1993, Cell, 74, 205-14). Typically, instead of yeast systems, mammalian systems can also be used to carry out a method according to the invention, for example as in Luo et al. (1997, Biotechniques, 22, 350-2). For a y2h screen, the open reading frame of pip92 (or its variants, for example fragments) is cloned, for example, into a so-called bait vector “in-frame” with the GAL4 binding domain (for example pGBT10, from Clontech) a so-called “prey library” can preferably be searched for interacting proteins in a yeast strain according to the usual protocol.
Erfindungsgemäß können Interaktionspartner auch über Co- Immunpräzipitationen aus mit pip92- (bzw. deren native Varianten) Expressionsvektoren transfizierten Zellen zu benutzen, um daran bindende Proteine auf zureinigen, und über Proteinsequenzierungsmethoden (z . B . MALDI-TOF, ESI-tandem- MALDI) nachfolgend die dazugehörigen Gene zu identifizieren .According to the invention, interaction partners can also be co-immunoprecipitated with pip92- (or their native Variants) to use expression vectors from transfected cells in order to purify proteins which bind to them, and subsequently to identify the associated genes by means of protein sequencing methods (for example MALDI-TOF, ESI-tandem-MALDI).
Ferner werden gemäß vorliegender Erfindung Sequenzen offenbart, wie in den Figuren 6 bis 14 wiedergegeben,, einschließlich solcher Sequenzen, die mit den in den Figuren 6 bis 14 abgebildeten Sequenzen zu mindestens 90%, vorzugsweise zu mindestens 95% und noch stärker bevorzugt zu mindestens 97% homolog sind oder im Falle der DNA-Sequenzen mit de abgebildeten DNA-Sequenzen unter bspw. mäßig stringenten Bedingungen hybridisieren. Mit der Offenbarung der DNA-Sequenzen gemäß Figuren 6, 7 , 9, 10, 12 und 13 werden auch entsprechende Express ionsvektoren undFurthermore, according to the present invention, sequences are disclosed, as shown in FIGS. 6 to 14, including those sequences which are at least 90%, preferably at least 95% and even more preferably at least 97, with the sequences shown in FIGS. 6 to 14 % are homologous or, in the case of the DNA sequences, hybridize with the depicted DNA sequences under, for example, moderately stringent conditions. With the disclosure of the DNA sequences according to FIGS. 6, 7, 9, 10, 12 and 13, corresponding expression vectors and
Wirtszellen, die mit diesen DNA-Sequenzen oder mit entsprechenden Expressionsvektoren transfi ziert sind, mitoffenbart . Sowohl für die vorgenannten DNA-Sequenzen bzw. Proteinssequenzen als auch für Expressionsvektoren und Wirts Zeilen wird deren Verwendung zur (Herstellung eines Arzneimittels zur) Behandlung von Tumorerkrankungen, Autoimmunerkrankungen, insbesondere Diabetes, Psoriasis, multiple Sklerose, rheumatoide Arthritis oder Asthma, virale Infektionserkrankungen (bspw. HIV) , degenerativen Erkrankungen, insbesondere neurodegenerativen Erkrankungen, bspw. Morbus Alzheimer oder Morbus Parkinson, Morbus Huntington, Epilepsie oder Muskeldystrophien, Senilität, GvHD (bspw. Leber, Niere oder Herz) , ischämischer Infarkt, vor allem Schlaganfall oder Herzinfarkt, Hypoxie, Schädel- Hirn-Trauma, spinobulbare muskuläre Atrophie, Machoado- Joseph-Syndrom. Insbesondere wird hierbei auf die entsprechenden therapeutischen Verfahren der in vivo oder ex vivo (bspw. Transfektion von Knochenmarkszellen) Gentherapie verwiesen.Host cells that are transfected with these DNA sequences or with corresponding expression vectors are also disclosed. Both for the aforementioned DNA sequences or protein sequences as well as for expression vectors and host lines, their use for the (production of a medicament for) treatment of tumor diseases, autoimmune diseases, in particular diabetes, psoriasis, multiple sclerosis, rheumatoid arthritis or asthma, viral infectious diseases (e.g. HIV), degenerative diseases, in particular neurodegenerative diseases, for example Alzheimer's or Parkinson's disease, Huntington's disease, epilepsy or muscular dystrophies, senility, GVHD (for example liver, kidney or heart), ischemic infarction, especially stroke or heart attack, hypoxia, Skull-brain trauma, spinobulbar muscular atrophy, Machoado-Joseph syndrome. In particular, the corresponding therapeutic methods of in vivo or ex vivo (e.g. transfection of bone marrow cells) gene therapy.
Darüber hinaus können die in den Figuren 6 bis 14 dargestellten Sequenzen, deren Homologe i.S. der obigen Definition (oder Fragmente derselben von mindestens 40 Nukleotiden bzw. mindestens 25 AS Länge) oder die offenbarten Expressionsvektoren oder Wirtszellen in einem der erfindungsgemäßen Verfahren zur Identifizierung von Interaktionspartners oder zur Identifizierung von WirkstoffSubstanzen zum Einsatz kommen.In addition, the sequences shown in Figures 6 to 14, their homologs i.S. the above definition (or fragments thereof of at least 40 nucleotides or at least 25 AS in length) or the disclosed expression vectors or host cells are used in one of the methods according to the invention for the identification of interaction partners or for the identification of active substance substances.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren näher erläutert:The present invention is explained in more detail by the following figures:
Figur la zeigt einen Ausschnitt eines RMDD-Gels, auf dem die regulierte Sequenz 13C5 identifiziert wurde. Die neun Spuren repräsentieren Hirn-RNA aus einem Modell des Schlaganfalls bei Mäusen, middle cerebral artery occlusion (MCAO) . Hier wurden 90 min Okklusion der A. cerebri edia durchgeführt (die linke Hirnhemisphäre ist jeweils die ischämische), gefolgt von 2, 6 oder 20 h Reperfusion. Auftragsordnung: linke Hemisphäre (L) , rechte Hemisphäre (R) , und sham- operierte Tiere (S, linke Hemisphäre) , jeweils für die unterschiedlichen Reperfusionszeiten.Figure la shows a section of an RMDD gel on which the regulated sequence 13C5 was identified. The nine lanes represent brain RNA from a model of stroke in mice, middle cerebral artery occlusion (MCAO). The cerebral artery was occluded for 90 min (the left hemisphere is ischemic), followed by 2, 6 or 20 h reperfusion. Order order: left hemisphere (L), right hemisphere (R), and sham-operated animals (S, left hemisphere), each for the different reperfusion times.
Im Ergebnis zeigt sich eine Regulation zu allen 3 Zeitpunkten, wobei mit zunehmender Reperfusionszeit die Spezifität der Regulation auf der ischämischen Seite zunimmt. Dieses Verhalten teilt das Protein 13C5 (pip92) mit einer Anzahl weiterer sog. „immediate early genes" in diesem Modell. Figur 1b bestätigt die Hochregulation von 13C5 durch quantitative PCR mit Hilfe des LightCycler Systems. Hierbei wurde die Expression von 13C5 (relativ zum Standard Cyclophilin) jeweils gegenüber sham-operierten Tieren (1/sham, grau schraffiert) und im Vergleich beider Hemisphären zueinander (1/r, schwarz) gemessen. Auch hier bestätigt sich die initiale Beobachtung aus der RMDD-Membran (s. Figur la) einer zunehmend spezifischeren Regulation im beobachteten Zeitfenster. Besonders deutlich ist der Effekt nach 20 h Reperfusion.The result shows a regulation at all 3 points in time, the specificity of the regulation on the ischemic side increasing with increasing reperfusion time. The protein 13C5 (pip92) shares this behavior with a number of so-called “immediate early genes” in this model. Figure 1b confirms the upregulation of 13C5 by quantitative PCR using the LightCycler system. The expression of 13C5 (relative to the standard cyclophilin) was measured against sham-operated animals (1 / sham, shaded in gray) and in comparison of the two hemispheres with each other (1 / r, black). Here too, the initial observation from the RMDD membrane (see FIG. 1 a) of an increasingly more specific regulation in the observed time window is confirmed. The effect is particularly clear after 20 h of reperfusion.
In Figur 2 wird ein Westernblot von COSl-Zellen, die mit pip92 oder dem Leervektor als Kontrolle transfiziert wurden, dargestellt. Ein spezifischer Antikörper für gespaltenes PARP-Protein zeigt deutlich die Apoptose-induzierende Wirkung von pip92. Auch ohne Zugabe von Staurosporin läßt sich gespaltenes PARP beobachten.FIG. 2 shows a Western blot of COS1 cells that were transfected with pip92 or the empty vector as a control. A specific antibody for cleaved PARP protein clearly shows the apoptosis-inducing effect of pip92. Split PARP can also be observed without the addition of staurosporine.
Figur 3 gibt das Ergebnis einer Analyse kultivierter Zellen mittels eines ELISA, der Mono- und Oligonukleosomen imFigure 3 gives the result of an analysis of cultured cells using an ELISA, the mono- and oligonucleosomes in the
Zytoplasma apoptotischer Zellen nachweist, in Form einesDetects cytoplasm of apoptotic cells in the form of a
Balkendiagramms wieder. Zellen, die pip92 exprimiertenBar chart again. Cells that expressed pip92
(rechter Balken) , weisen mehr Mono- und Oligonukleosomen im(right bar), have more mono- and oligonucleosomes in the
Zytoplasma auf als stimulierte, mit dem Leervektor transfizierte Zellen (linker, wegen der rel. Angabe auf der y-Achse nicht eingezeichneter Balken) . Ähnliche Effekte sieht man bei Gabe von Staurosporin (0,2μM) auf Zellen, die mit dem Leervektor transfiziert wurden (mittlerer Balken) .Cytoplasm on stimulated cells transfected with the empty vector (left bar, not shown due to the relative indication on the y-axis). Similar effects can be seen when staurosporine (0.2μM) is administered to cells that have been transfected with the empty vector (middle bar).
In Fig.4 ist die Annexin V Bindung von EGFP und EGFP/pip92 exprimierenden Zellen dargestellt. COS-1 Zellen wurden durch4 shows the Annexin V binding of EGFP and EGFP / pip92 expressing cells. COS-1 cells were through
Elektroporation mit EGFP oder mit EGFP und pip92 transfiziert und 48 h nach der Transfektion der Anteil an apoptotischen (Annexin V-PE-positiven und Pl-negativen) Zellen (dunkel schraffiert) und bereits abgestorbenen (Annexin V-PE- und Pl-positiven) Zellen (hell schraffiert) für den EGFP positiven Zellpool durch FACS Analyse ermittelt. Im Ergebnis ist deutlich erkennbar, daß beide Fraktionen (Annexin V-PE- positiv und (i) Pl-negativ oder (ii) Pl-positiv) im Falle der pip92-Überexpression (rechter Balken) gegenüber der Kontrolle (linker Balken) signifikant erhöht sind.Electroporation with EGFP or with EGFP and pip92 and 48 h after transfection the proportion of apoptotic (Annexin V-PE positive and Pl negative) Cells (shaded hatched) and already dead (Annexin V-PE and Pl positive) cells (shaded hatched) for the EGFP positive cell pool determined by FACS analysis. The result clearly shows that both fractions (Annexin V-PE positive and (i) Pl negative or (ii) Pl positive) increased significantly in the case of pip92 overexpression (right bar) compared to the control (left bar) are.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse von Experimenten mit dem Annexin V-positiven Zellpool nach Staurosporin-Behandlung von EGFP und EGFP/pip92 exprimierenden Zellen. COS-1 Zellen wurden durch Elektroporation mit EGFP oder mit EGFP und pip92 transfiziert. 24 h nach der Transfektion wurden die Zellen mit PBS gewaschen und für weitere 24 h mit Staurosporin5 shows the results of experiments with the Annexin V-positive cell pool after staurosporine treatment of EGFP and EGFP / pip92-expressing cells. COS-1 cells were transfected by electroporation with EGFP or with EGFP and pip92. 24 hours after the transfection, the cells were washed with PBS and for a further 24 hours with staurosporine
(0,2-1,0 μM) in Vollmedium stimuliert. Kontrollen erhielten(0.2-1.0 μM) stimulated in complete medium. Received controls
Vollmedium ohne Staurosporin. 24 h nach Staurosporin-Zugabe wurde der Anteil an apoptotischen (Annexin V-PE-positiven und Pl-negativen) Zellen und bereits abgestorbenen (Annexin V-PE- und Pl-positiven) Zellen für den EGFP-positiven Zellpool durch FACS-Analyse ermittelt. Auch hier ist der Anteil der sterbenden Zellen aus dem Pool der EGFP- exprimierenden Zellen im Falle der Expression von pip92 gegenüber der Kontrolle deutlich erhöht.Complete medium without staurosporine. 24 hours after the addition of staurosporine, the proportion of apoptotic (Annexin V-PE-positive and Pl-negative) cells and already dead (Annexin V-PE and Pl-positive) cells for the EGFP-positive cell pool was determined by FACS analysis , Here, too, the proportion of dying cells from the pool of EGFP-expressing cells in the case of expression of pip92 is significantly increased compared to the control.
Die Figuren 6 bis 14 stellen verschiedene pip92-Sequenzen (DNA- oder AS-Sequenzen) humanen Ursprungs oder von Mäusen dar. Figur 6 zeigt die cDNA-Sequenz von pip92 der Maus, Figur 7 das offene Leseraster (ORF) von pip92 (s. Figur 6) der Maus, Figur 8 die AS-Sequenz von pip92 der Maus (221 AS) (s. Figur 7), Figur 9 das offene Leseraster einer kürzeren Spleißform von maus-pip92, Figur 10 ein alternatives Fragment aus Figur 7, das in Figur 9 fehlt, Figur 11 die AS-Sequenz entsprechend ORF aus Figur 9, Figur 12 die cDNA-Sequenz des humanen pip92, Figur 13 das offene Leseraster (ORF) der humanen pip92-Sequenz (s. Figur 12) und Figur 14 die humane pip92-AS-Sequenz (223 AS) entsprechend ORF aus Figur 13.FIGS. 6 to 14 represent different pip92 sequences (DNA or AS sequences) of human origin or of mice. FIG. 6 shows the cDNA sequence of pip92 of the mouse, FIG. 7 shows the open reading frame (ORF) of pip92 (see FIG. 6) the mouse, FIG. 8 the AS sequence of pip92 the mouse (221 AS) (see FIG. 7), FIG. 9 the open reading frame of a shorter splice form of maus-pip92, FIG. 10 an alternative fragment from FIG. 7, the missing in Figure 9, 11 shows the AS sequence corresponding to ORF from FIG. 9, FIG. 12 shows the cDNA sequence of the human pip92, FIG. 13 shows the open reading frame (ORF) of the human pip92 sequence (see FIG. 12) and FIG. 14 shows the human pip92-AS Sequence (223 AS) corresponding to ORF from Figure 13.
Mittels eines ß-Gal-Assays konnte auch in primären,, kortikalen Kulturen die proapoptotische Wirkung von pip92 nach Überexpression nachgewiesen werden'. Gezeigt wird gemäß Figur 15 der Anteil lebender Zellen, gemessen als die MU- Freisetzung. Die Werte für mit leerem Vektor transfizierten Zellen wurden 1 gesetzt. Als positiv Kontrolle diente in diesem Experiment bax, ein beschriebenermaßen proapoptotisches Protein; pip92 reduzierte den Anteil lebender Zellen auf das 0,6fache der mit Leervektor transfizierten Kontrolle.The proapoptotic effects of pip92 after overexpression could also be demonstrated in primary 'cortical cultures using a ß-Gal assay ' . 15 shows the proportion of living cells measured as the MU release. The values for cells transfected with an empty vector were set to 1. In this experiment, bax, a described proapoptotic protein, served as a positive control; pip92 reduced the proportion of living cells to 0.6 times the control transfected with the empty vector.
Figur 16 zeigt die Abbildung einer in situ Hybridisierung auf einen horizontalen Schnitt durch ein Rattengehirn. Mit der eingesetzten radioaktiv markierten Sonde konnte die Expression von pip92 im Cerebellum, Hippocampus, Gyrus Dentatus und im Cortex, insbesondere im entorhinalen Cortex sichtbar gemacht werden. FIG. 16 shows the mapping of an in situ hybridization onto a horizontal section through a rat brain. Using the radioactively labeled probe, the expression of pip92 in the cerebellum, hippocampus, gyrus dentatus and in the cortex, in particular in the entorhinal cortex, could be visualized.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher charakterisiert:The present invention is characterized in more detail by the following exemplary embodiments:
Ausführungsbeispieleembodiments
Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1
A) Identifizierung von 13C5 (pip92)A) Identification of 13C5 (pip92)
1. Herbeiführen des Fadenmodells in Mäusen1. Establishing the thread model in mice
Zum Herbeiführen einer transienten fokalen cerebralenTo induce a transient focal cerebral
Ischämie in c57/bl6 Mäusen wurden 3 Monate alte Mäuse benutzt. Nach Herbeiführen einer Inhalationsnarkose (70%Ischemia in c57 / bl6 mice 3 month old mice were used. After induction of inhalation (70%
N20, 30% 02, 0,8 - 1 % Halothan) wurde ein 5-0 ProlenefadenN20, 30% 02, 0.8-1% halothane) became a 5-0 prolene thread
(Fa. Ethicon) , der mit 0.1% Poly-L-Lysin beschichtet war, über die A. carotis externa in die A. carotis interna bis zum Abgang der A. cerebri media vorgeschoben. Die richtige Position des Fadens wird durch einen Abfall des Laser- Doppler-Signals (Fa. Perimed) auf 10 - 20% des AusgangsSignals angezeigt. Nach Durchführung dieser Operation und gegebenenfalls Bestimmung zusätzlicher physiologischer Parameter (Blutdruck, Puls, Blutgase, Blutglukose) erwachen die Mäuse aus der Narkose. Nach 90 min Okklusionszeit werden die Mäuse wieder einer Narkose unterzogen, und der Faden zurückgezogen. Dadurch findet eine Reperfusion des Gewebes statt. Nach bestimmten Reperfusionszeiten (2 h, 6h und 20 h) werden die Mäuse durch intraperitoneale Injektion mit Rompun/Ketanest terminal betäubt, transcardial mit warmer NaCl-Lösung perfundiert, und das Gehirn sofort präpariert und auf Trockeneis weggefroren. Die Kontrolltiere („sham-operated") wurden ebenso einer Inhalationsnarkose und Eröffnung des Operationssitus unterzogen. 2. Präparation von mRNA aus den Hirnen(From Ethicon), which was coated with 0.1% poly-L-lysine, advanced over the external carotid artery into the internal carotid artery until the exit of the cerebral media. The correct position of the thread is indicated by a drop in the laser Doppler signal (from Perimed) to 10-20% of the output signal. After performing this operation and, if necessary, determining additional physiological parameters (blood pressure, pulse, blood gases, blood glucose), the mice awake from anesthesia. After an occlusion time of 90 min, the mice are subjected to anesthesia again and the thread is withdrawn. This causes tissue reperfusion. After certain reperfusion times (2 h, 6 h and 20 h), the mice are anesthetized by intraperitoneal injection with Rompun / Ketanest, transcardially perfused with warm NaCl solution, and the brain is immediately prepared and frozen on dry ice. The control animals ("sham-operated") were also subjected to inhalation anesthesia and opening of the surgical site. 2. Preparation of brain mRNA
Nach der Entfernung von Kleinhirn und Hirnstamm wurden die Hirnhälften getrennt und eine RNA-Präparation mit der Guanidinium-Isothiocyanat /saures Phenol Extraktion nach Chomczynski & Sacchi (Anal. Biochem. 162, S. 156ff., 1987). durchgeführt. Das Gewebe wurde mit einem Ultra-Turrax (IKA Labortechnik, Germany) homogenisiert. Danach erfolgte eine weitere . RNA-Aufreinigung (100 μg) über Silica-Columns (RNAeasy, Fa. Qiagen, Deutschland) . RNA Konzentrationen wurden mittels photometrischer Messungen bestimmt, und die Proben bei -80°C aufbewahrt.After the cerebellum and brain stem had been removed, the brain halves were separated and an RNA preparation with guanidinium isothiocyanate / acid phenol extraction according to Chomczynski & Sacchi (Anal. Biochem. 162, pp. 156ff., 1987). carried out. The tissue was homogenized with an Ultra-Turrax (IKA Labortechnik, Germany). Then there was another. RNA purification (100 μg) via silica columns (RNAeasy, Qiagen, Germany). RNA concentrations were determined by means of photometric measurements, and the samples were stored at -80 ° C.
3. Durchführung des RMDD Protokolls3. Implementation of the RMDD protocol
Dabei wurde im wesentlichen nach der Offenbarung der Druckschriften EP 0 743 367 A2 und US 5,876,932, die vollinhaltlich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sind, verfahren, mit der Änderung, daß 10 ug RNA für die Erststrangsynthese eingesetzt wurden. Nach Durchführung von Erststrangsynthese, Zweitstrangsynthese und Restriktionsverdau wird eine Adapterligation mit Adaptoren durchgeführt. Nach erfolgter PCR-Amplifikation mit Adapter- und cDNA-Primern werden die Amplifikationsprodukte auf ein denaturierendes Gel geladen und auf eine Nylonmembran geblottet (Fa. GATC) . Die Biotin-markierten Banden werden mit Hilfe einer gebräuchlichen Streptavidin-Peroxidase- Reaktion (Röche Molecular Biochemicals) visualisiert. Auf das Gel wurden jeweils PCR-Proben von der ischämischen und kontralateralen Hemisphäre und Kontrolltiere zusammen aufgetragen (2 h, 6h , 20 h Reperfusion) . Banden unterschiedlicher Intensität in der rechten oder .linken Hemisphäre werden ausgeschnitten, und eine Reamplifikation des entsprechenden PCR-Produktes durchgeführt. Erhaltene amplifizierte Produkte werden in den TOPO TA Vektor pcDNA 2.1 (Fa. Invitrogen) kloniert und mit T7 und Ml3rev-Primern sequenziert (ABI 3700 Kapillar-Elektrophorese-Sequencer) . Erhaltene Sequenzen werden mit der EMBL-Datenbank verglichen. Dabei ergab sich starke Ähnlichkeit . zu den Sequenzen M59821 und M33756 (pip92) .The procedure followed was essentially as described in EP 0 743 367 A2 and US 5,876,932, which form part of the present disclosure, with the change that 10 μg of RNA were used for the first-strand synthesis. After performing first strand synthesis, second strand synthesis and restriction digestion, adapter ligation with adapters is carried out. After PCR amplification with adapter and cDNA primers, the amplification products are loaded onto a denaturing gel and blotted onto a nylon membrane (GATC). The biotin-labeled bands are visualized using a common streptavidin-peroxidase reaction (Röche Molecular Biochemicals). PCR samples from the ischemic and contralateral hemisphere and control animals were applied to the gel in each case (2 h, 6 h, 20 h reperfusion). Bands of different intensities in the right or .left The hemisphere is cut out and the corresponding PCR product is reamplified. Amplified products obtained are cloned into the TOPO TA vector pcDNA 2.1 (Invitrogen) and sequenced with T7 and Ml3rev primers (ABI 3700 capillary electrophoresis sequencer). Sequences obtained are compared with the EMBL database. There was a strong similarity. to the sequences M59821 and M33756 (pip92).
Die Ergebnisse der gelelektophoretischen Analyse sind in Figur la dargestellt.The results of the gel electophoretic analysis are shown in Figure la.
B) Verifizierung der RegulationB) Verification of the regulation
Die Regulation von 13C5 wurde in cDNA aus MCAO-ProbenThe regulation of 13C5 was in cDNA from MCAO samples
(middle cerebral artery occlusion, Schlaganfallmodell) mittels quantitativer PCR verifiziert. Dazu wurde cDNA aus(middle cerebral artery occlusion, stroke model) verified by quantitative PCR. For this, cDNA was made
20 ug Gesamt-RNA mittels der Superscript II Reversen20 µg total RNA using Superscript II reverse
Transkriptase (Gibco Life Technologies) und oligo-dT Primern synthetisiert, und aufgereinigt mittels PCR-ReinigungssäulenTranscriptase (Gibco Life Technologies) and oligo-dT primers synthesized and purified using PCR cleaning columns
(Qiagen, Germany) . Die quantitative PCR wurde mit Hilfe des(Qiagen, Germany). The quantitative PCR was carried out using the
LightCycler Systems durchgeführt (Röche Diagnostics,LightCycler Systems carried out (Röche Diagnostics,
Mannheim, Germany) , wie bereits beschrieben (Brambrink et al., J. Cereb. Flow Metab. 20, 2000, S. 1425 ff.). Dabei wird die Bildung von doppelsträngigen Produkten durch Echtzeit-Fluoreszenzdetektion von interkaliertem SYBR-green gemessen. cDNAs wurden seriell 3-fach verdünnt, um 4 Konzentrationen für eine Standardkurve zu erhalten. Die Konzentration von 13C5 in verschiedenen cDNA Proben wurde normalisiert zu dem Standard-Gen Cyclophilin. 60°C wurden als Annealing-Temperatur gewählt. Cyclophilin und 13C5 wurden bei 84° C gemessen, um mögliche Primer-Dimere von der Messung auszuschließen. Folgende Primerpaare wurden für die PCR-Reaktion benutzt: cyc5, ACCCCACCGTGTTCTTCGAC; acyc300, CATTTGCCATGGACAAGATG (Cyclophilin, das Produkt ist 300 bp lang) pip92-s-newl, AAGCGGTCAGAGTTGCGTCAT; pip92-a-new-l, CACCGTGGGAAAAGTAAACAGA (13C5; das Produkt ist etwa 360 bp lang) .Mannheim, Germany), as already described (Brambrink et al., J. Cereb. Flow Metab. 20, 2000, p. 1425 ff.). The formation of double-stranded products is measured by real-time fluorescence detection of intercalated SYBR-green. cDNAs were serially diluted 3-fold to obtain 4 concentrations for a standard curve. The concentration of 13C5 in various cDNA samples was normalized to the standard gene cyclophilin. 60 ° C was chosen as the annealing temperature. Cyclophilin and 13C5 were measured at 84 ° C to identify possible primer dimers from the Exclude measurement. The following primer pairs were used for the PCR reaction: cyc5, ACCCCACCGTGTTCTTCGAC; acyc300, CATTTGCCATGGACAAGATG (cyclophilin, the product is 300 bp long) pip92-s-newl, AAGCGGTCAGAGTTGCGTCAT; pip92-a-new-l, CACCGTGGGAAAAGTAAACAGA (13C5; the product is approximately 360 bp long).
Die Spezifität der PCR-Reaktion wurde mittels Schmelzpunkt- Bestimmung und durch Agarose-Gelelektirophorese überprüft. Die gemessenen Werte wurden aus mindestens 3 Verdünnungen pro Wert gemittelt. Die Ergebnisse sind in Figur lb dargestellt, deren Fehlerbalken der Standardabweichung entsprechen.The specificity of the PCR reaction was checked by means of melting point determination and by agarose gel electophoresis. The measured values were averaged from at least 3 dilutions per value. The results are shown in FIG. 1b, the error bars of which correspond to the standard deviation.
Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2
1. Klonierung eines Expressionskonstruktes: Der kodierende Bereich der pip92 cDNA wurde unter Verwendung spezifischer Primer (pip92_m_Bl: 5'- GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCTACCATGGAAGTACAGAAAGAAGCGCAGCG -3'; pip92_m_B2: 5'-1. Cloning of an expression construct: The coding region of the pip92 cDNA was determined using specific primers (pip92_m_Bl: 5'- GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCTACCATGGAAGTACAGAAAGAAGCGCAGCG -3 '; pip92_m_B2: 5'-
GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTCTCAGAAGGCCACCACAGCTCGC-3' ) mittels einer PCR aus Maus-cDNA amplifiziert. Die verwendeten Primer enthalten an ihren Enden sogenannte B- Sites (sense-Primer, Bl-site: 5'-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTCTCAGAAGGCCACCACAGCTCGC-3 ') amplified by means of a PCR from mouse cDNA. The primers used contain so-called B sites at their ends (sense primer, Bl site: 5 '
GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCT-3' antisense-Primer, B2- Site: 5'-GGGGACCACTTT GTACAAGAAAGCTGGGTC-3' ) , um die PCR- Produkte via Gateway-System (INVITROGEN; Durchführung nach Herstellerangaben) in den Vektor pcDNA12.2 (INVITROGEN) ZU klonieren.GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCT-3 'antisense primer, B2 site: 5'-GGGGACCACTTT GTACAAGAAAGCTGGGTC-3') to convert the PCR products into the vector pcDNAGEN (INVITROGEN) using the gateway system (INVITROGEN; implementation according to manufacturer's instructions).
2. Elektroporation von COS-1 Zellen: COS-1 Zellen wurden mit Trypsin aus den Kulturschalen gelöst, abzentrifugiert und die Zellpellets in 300μl Elektroporationspuffer resuspendiert und anschließend mit 7,5μl IM MgS04-Lösung versetzt. Je 300μl dieser Zellsuspension wurden mit l-5μg Plasmid-DNA in 4mm- Elektroporationsküvetten (PEQLÄB) überführt. Die Elektroporation erfolgte mittels eines Gene-Pulser II (BIORAD) bei 500μF/230V. Die Zellen wurden mit 5ml COS-1 Medium im Brutschrank inkubiert.2. Electroporation of COS-1 cells: COS-1 cells were removed from the culture dishes with trypsin, centrifuged and the cell pellets resuspended in 300μl electroporation buffer and then mixed with 7.5μl IM MgS0 4 solution. Each 300μl of this cell suspension was transferred with 1-5μg plasmid DNA in 4mm electroporation cuvettes (PEQLÄB). The electroporation was carried out using a Gene-Pulser II (BIORAD) at 500μF / 230V. The cells were incubated with 5 ml of COS-1 medium in the incubator.
3. Nachweis der PARP-Spaltung3. Detection of the PARP cleavage
Zum Nachweis der Spaltung von PARP wurden COS-1 Zellen transient mit dem Expressionskonstrukt für pip92 oder dem. Leervektor transfiziert. Am 2. Tag nach der Transfektion wurden die Zellen fünf Stunden mit 0 oder 0,2μM StaurosporinTo detect the cleavage of PARP, COS-1 cells were transient with the expression construct for pip92 or the. Empty vector transfected. On the second day after the transfection, the cells were treated with 0 or 0.2 μM staurosporine for five hours
(CABIOCEM) im Medium stimuliert. Nach Ablauf der Zeit wurde der Überstand abgenommen und die übrigen Zellen mittels(CABIOCEM) stimulated in the medium. After the time had elapsed, the supernatant was removed and the remaining cells by means of
Abschaben von den Platten gelöst und in gekühltem (4°C) PBS mit Inhibitoren (Pepstatin [2,5mg/ml] und Aprotinin, beides SIGMA; 1:1000) aufgenommen. Die Zellen wurden abzentrifugiert (4min, 4000 rpm) und nochmals mit 1ml PBS mit Inhibitoren gewaschen. Die erhaltenen Pellets wurden in einem Volumen 2%SDS aufgenommen und je 5μl Benzonase-Lösung (40μl lOOmM MgCl2 + 9μl Benzonase, BOEHRINGER) zugegeben. Nachdem sich die Pellets bei Raumtemperatur gelöst hatten, wurden die Proben mit einem Volumen PBS versetzt. Je lμl jeder Probe wurde für eine Proteinbestimmung (BCA-Test, PIERCE, Durchführung nach Herstellerangaben) eingesetzt. Für anschließende Westernblot-Analysen wurden je lOOμg Protein eingesetzt und diese mit 5μl 4x Ladepuffer (Laemmli) versetzt. Die Proben wurden 5 min bei 95°C denaturiert und anschließend mittels 8%igen denaturierenden SDS-Polyacrylamid-Gelen bei 20mA pro Gel aufgetrennt. Die Proteine wurden mittels einer Semi-Dry- Blottingkammer (BIOMETRA) in Transferpuffer (25mM Tris-HCl, 150 mM Glycin, 10% Methanol, pH 8,3) für 60min auf Nitrozellulosemembranen (Protan BA79, SCHLEICHER & SCHÜELL) transferiert (ca. 150mA/Gel) . Die Membranen wurden zunächst mit 5% Magermilchpulver (frema Reform, NEUFORM) in PBS/0,02% Tween20 geblockt, dann 3x 5min mit PBS/0,02% Tween20 gewaschen und eine Stunde bei Raumtemperatur mit dem Erstantikörper inkubiert (COS-Zellen:" anti-cleaved-PARP- Antikörper, PROMEGA, 1:800). Nach dreimaligem Waschen mit PBS/Tween 20 wurden die Blots mit dem Zweitantikörper (antiKaninchen-Antikörper HRP-gekoppelt, Dianova, 1:5000) eine Stunde bei Raumtemperatur inkubiert. Die Detektion erfolgte mit dem SuperSignal Chemiluminiszens-System von PIERCE nach Herstellerangaben auf Hyperfilm-ECL (AMERSHAM PHARMACIA BIOTECH) .Scrapped from the plates and dissolved in chilled (4 ° C) PBS with inhibitors (pepstatin [2.5 mg / ml] and aprotinin, both SIGMA; 1: 1000). The cells were centrifuged off (4 min, 4000 rpm) and washed again with 1 ml PBS with inhibitors. The pellets obtained were taken up in a volume of 2% SDS and 5 .mu.l of benzonase solution (40 .mu.lOOmM MgCl 2 + 9 .mu.l benzonase, BOEHRINGER) were added. After the pellets had dissolved at room temperature, a volume of PBS was added to the samples. 1 μl of each sample was used for a protein determination (BCA test, PIERCE, implementation according to the manufacturer's instructions). For subsequent Western blot analyzes, 100 μg protein were used and 5 μl 4x loading buffer (Laemmli) were added. The samples were denatured for 5 min at 95 ° C. and then using 8% denaturing SDS-polyacrylamide gels at 20 mA per Gel separated. The proteins were transferred using a semi-dry blotting chamber (BIOMETRA) in transfer buffer (25mM Tris-HCl, 150mM glycine, 10% methanol, pH 8.3) to nitrocellulose membranes (Protan BA79, SCHLEICHER & SCHÜELL) for 60min (approx. 150mA / gel). The membranes were first blocked with 5% skimmed milk powder (frema Reform, NEUFORM) in PBS / 0.02% Tween20, then washed 3x 5min with PBS / 0.02% Tween20 and incubated for one hour at room temperature with the first antibody (COS cells: " anti-cleaved PARP antibody, PROMEGA, 1: 800). After washing three times with PBS / Tween 20, the blots were incubated with the second antibody (anti-rabbit antibody HRP-coupled, Dianova, 1: 5000) for one hour at room temperature. The detection was carried out with the SuperSignal chemiluminescent system from PIERCE according to the manufacturer's instructions on Hyperfilm-ECL (AMERSHAM PHARMACIA BIOTECH).
In den COS-1 Zellen, die mit der cDNA für pip92 transfiziert wurden, ließ sich - verglichen mit Zellen, die nur mit dem Leervektor transfiziert waren - eine vermehrte Spaltung von PARP nachweisen -sowohl ohne als auch nach Stimulation mit 0,2μM Staurosporin (CALBIOCEM) . (s. Figur 2)In the COS-1 cells, which were transfected with the cDNA for pip92, an increased cleavage of PARP could be detected compared to cells which were only transfected with the empty vector, both without and after stimulation with 0.2μM staurosporin ( CALBIOCEM). (see Figure 2)
Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3
Nachweis der DNA-Fragmentierung mittels Cell Death DetectionDetection of DNA fragmentation using cell death detection
ELISAPLÜS (RÖCHE)ELISA PLÜS (RÖCHE)
COS-1 Zellen wurden mit 3ml Trypsin aus Kulturschalen gelöst. Die Zellen wurden in 30ml COS-1 Medium aufgenommen und ein Aliquot 1:1 mit Trypanblau (Sigma) verdünnt. Die Zellzahl wurde unter Zuhilfenahme einer Neubauer-Zählkammer bestimmt. Die übrigen Zellen wurden abzentrifugiert und in 300μl Elektroporationspuffer resuspendiert . und anschließend 7 , 5μl IM MgS04-Lösung versetzt . Je 300μl dieser Zellsuspension wurden mit l-5μg Plasmid-DNA in 4mm- Elektroporationsküvetten ( PEQLÄB) überführt . DieCOS-1 cells were dissolved with 3 ml trypsin from culture dishes. The cells were taken up in 30 ml of COS-1 medium and an aliquot diluted 1: 1 with trypan blue (Sigma). The cell number was determined with the help of a Neubauer counting chamber. The remaining cells were centrifuged off and resuspended in 300 μl electroporation buffer. and subsequently 7, 5μl IM MgS0 4 solution added. Each 300μl of this cell suspension was transferred with 1-5μg plasmid DNA in 4mm electroporation cuvettes (PEQLÄB). The
Elektroporation erfolgte mittels eines Gene-Pulser II (BIORAD) bei 500μF/230V. Die Zellen wurden so ausplattiert, daß sich ca . 7500 Zellen mit lOOμl COS-1 Medium in einer Vertiefung einer 96-Loch-Platte (NUNC) befanden, und bei 37 °C im Brutschrank inkubiert . 7-16 Stunden nach der Elektroporation wurde das Medium gewechselt .Electroporation was carried out using a Gene-Pulser II (BIORAD) at 500μF / 230V. The cells were plated in such a way that approx. 7500 cells with 100 μl of COS-1 medium were in a well of a 96-well plate (NUNC), and incubated at 37 ° C. in the incubator. The medium was changed 7-16 hours after the electroporation.
Zum Nachweis der DNA-Fragmentierung wurden COS-1 Zellen transient mit dem Expressionskonstrukt für pip92 (s . Ausführungsbeispiel 2 ) oder einem Leervektor als Kontrolle transfiziert . Am 2. Tag nach der Transfektion wurden die Zellen fünf Stunden mit 0 oder 0 , 2 μM Staurosporin (CALBIOCEM) im Medium stimuliert . Nach Ablauf der Zeit wurde der Cell Death Detection ELISAPLUS (RÖCHE) nach Herstellerangaben durchgeführt .To detect the DNA fragmentation, COS-1 cells were transiently transfected with the expression construct for pip92 (see exemplary embodiment 2) or an empty vector as a control. On the second day after the transfection, the cells were stimulated for five hours with 0 or 0.2 μM staurosporine (CALBIOCEM) in the medium. After the time, the Cell Death Detection ELISA PLUS (RÖCHE) was carried out according to the manufacturer's instructions.
Die Messung der Absorption erfolgte in einemThe absorption was measured in one
Plattenlesegerät (platereader Fluostar; BMG) bei 390 nm und 485 nm. Der Anreicherungsfaktor an Mono- undPlate reader (platereader Fluostar; BMG) at 390 nm and 485 nm. The enrichment factor at mono- and
Oligonucleosomen im Zytoplasma wurde nach Herstellerangaben ermittelt, wobei die Werte auf 0 μM Staurosporin-behandelte, mit Leervektor transfizierte Zellen normalisiert wurden .Oligonucleosomes in the cytoplasm were determined according to the manufacturer's instructions, the values being normalized to 0 μM staurosporin-treated cells transfected with an empty vector.
Zellen, die pip92 exprimierten, zeigten einen signifikant höheren Anteil an Mono- und Oligonukleosomen im Zytoplasma . Vergleichbare Werte ließen sich durch die Gabe von 0 , 2 μM Staurosporin, einem Apoptoseauslöser, erreichen (s . Figur 3) . Ausführungsbeispiel 4Cells that expressed pip92 showed a significantly higher proportion of mono- and oligonucleosomes in the cytoplasm. Comparable values could be achieved by administering 0.2 μM staurosporine, an apoptosis trigger (see FIG. 3). Embodiment 4
Annexin-V-Phycoerythrin-Bindung von pip92-transfizierten COS-1 ZellenAnnexin-V-phycoerythrin binding of pip92-transfected COS-1 cells
COS-1-Zellen wurden mit dem in Ausführungsbeispiel 2 beschriebenen pip92-Expressionskonstrukt und einem Expressionskonstrukt für EGFP („Enhanced Green Fluorescence" Protein"; pEGFP-Nl) kotransfiziert. Kontrollen wurden entsprechend mit pEGFP-Nl und einem Leervektor (pcDNA3.1) kotransfiziert. Dazu wurden für eine Elektroporation 3,5xl06 Zellen nach Trypsinierung in 300 μl Elektroporationspuffer (50 itiM K2HP04, 20 mM CH3COOK, 20 mM KOH, pH 7.4) resuspendiert und die Pufferlösung mit 25 μl MgS04 (1 M) /ml Elektroporationspuffer versetzt. Die Zellsuspension wurde anschließend mit je 5,25 μg DNA (0,2 μg / μl) der jeweiligen Plasmide gemischt und in eine Elektroporationsküvette (EquiBio Küvette; 0,4 cm Elektrode) überführt. Die Elektroporation erfolgte mittels eines Gene Pulser II (BioRad) bei 500 μF und einer Spannung von 230 V. Die elektroporierte Zellsuspension wurde mit einer Zelldichte von 1-106 Zellen auf 6 cm Kulturschalen mit COS-Vollmedium (high-Glucose DMEM (Sigma) , 10% FCS, Penicillin / Streptomycin) ausplattiert.COS-1 cells were co-transfected with the pip92 expression construct described in Example 2 and an expression construct for EGFP ("Enhanced Green Fluorescence " Protein "; pEGFP-NI). Controls were cotransfected accordingly with pEGFP-NI and an empty vector (pcDNA3.1). For this purpose, 3.5 × 10 6 cells after trypsinization were resuspended in 300 μl electroporation buffer (50 itiM K 2 HP0 4 , 20 mM CH 3 COOK, 20 mM KOH, pH 7.4) and the buffer solution with 25 μl MgS0 4 (1 M). / ml electroporation buffer added. The cell suspension was then mixed with 5.25 μg DNA (0.2 μg / μl) of the respective plasmids and transferred into an electroporation cuvette (EquiBio cuvette; 0.4 cm electrode). The electroporation was carried out by means of a Gene Pulser II (BioRad) at 500 μF and a voltage of 230 V. The electroporated cell suspension was with a cell density of 1-10 6 cells on 6 cm culture dishes with full COS medium (high-glucose DMEM (Sigma) , 10% FCS, penicillin / streptomycin).
Als Kontrolle wurde statt des Konstruktes für pip92 ein Leervektor (pcDNA3.1) zusammen mit pEGFP-Nl kotransfiziert. Nach 24 h Kultivierung wurden die Zellen mit PBS gewaschen und mit Staurosporin (0,2-1,0 μM; Calbioche ) in Vollmedium stimuliert. Kontrollen erhielten Vollmedium ohne Staurosporin. 24 h nach Staurosporin-Zugabe wurde das Medium abgenommen, in ein 15 ml Falcon-Tube überführt und die Zellen lx mit PBS gewaschen. Die Waschlösung wurde mit dem Medium vereinigt. Nach Trypsinierung wurden die Zellen ebenfalls in das Falcontube überführt und nach Mischen ausgezählt. Je 3xl05 Zellen wurden bei 250 g für 5 min abzentrifugiert, in 300 μl Annexin V-Binding Buffer (10 mM HEPES pH 7,4; 150 mM NaCl; 2,5 mM CaCl2, ImM MgCl2, 4% BSA) resuspendiert und in ein 1,5 ml Eppendorf Tube überführt.. Anschließend wurde für 5 min bei 4°C mit 250 g zentrifugiert. Der Überstand wurde verworfen und die Zellen in 300 μl Annexin V-Binding Buffer mit 15 μl Phycoerythrin konjugiertem Annexin V (Annexin V-PE; PharMingen) resuspendiert. Die Zellsuspension wurde für 15 min im Dunkeln bei Raumtemperatur inkubiert und anschließend für 5 min bei 250 g zentrifugiert. Die Zellsedimente wurden in 3,00 μl eiskaltem Annexin V-Binding Buffer mit 5 μl Propidium Iodid (PI; 30 μg / μl; Oncogene) resuspendiert und in FACS- Röhrchen überführt. Die FACS Analyse wurde direkt im Anschluß durchgeführt, wobei die Röhrchen bis zur Messung auf Eis gehalten und dunkel gelagert wurden. Es wurden jeweils lxlO5 Zellen pro Ansatz mit einem FACSCalibur Gerät (Becton Dickinson) analysiert.As a control, an empty vector (pcDNA3.1) was co-transfected together with pEGFP-Nl instead of the construct for pip92. After 24 h of cultivation, the cells were washed with PBS and stimulated with staurosporine (0.2-1.0 μM; Calbioche) in complete medium. Controls were given full medium without staurosporine. 24 h after the addition of staurosporine, the medium was removed, transferred to a 15 ml Falcon tube and the Wash cells lx with PBS. The wash solution was combined with the medium. After trypsinization, the cells were also transferred to the Falcon tube and counted after mixing. 3 × 10 5 cells each were centrifuged at 250 g for 5 min, resuspended in 300 μl Annexin V binding buffer (10 mM HEPES pH 7.4; 150 mM NaCl; 2.5 mM CaCl 2 , ImM MgCl 2 , 4% BSA) and transferred into a 1.5 ml Eppendorf tube. The mixture was then centrifuged for 5 min at 4 ° C. with 250 g. The supernatant was discarded and the cells were resuspended in 300 μl Annexin V binding buffer with 15 μl phycoerythrin conjugated Annexin V (Annexin V-PE; PharMingen). The cell suspension was incubated for 15 min in the dark at room temperature and then centrifuged for 5 min at 250 g. The cell sediments were resuspended in 3.00 μl ice-cold Annexin V binding buffer with 5 μl propidium iodide (PI; 30 μg / μl; oncogene) and transferred into FACS tubes. The FACS analysis was carried out immediately afterwards, the tubes being kept on ice until the measurement and stored in the dark. 1 × 10 5 cells per batch were analyzed with a FACSCalibur device (Becton Dickinson).
Im Ergebnis wurde der Anteil der Annexin V-PE positiven und gleichzeitig PI negativen Zellen für die EGFP positive Zellfraktion ermittelt (s. Figuren 4 und 5).As a result, the proportion of Annexin V-PE positive and at the same time PI negative cells for the EGFP positive cell fraction was determined (see FIGS. 4 and 5).
Ausführungsbeispiel 5Embodiment 5
Nachweis der zelltodfördernden Wirkung von pip92 in primären neuronalen Kulturen mittels ß-Gal-assay Aus Embryonen des Stadiums E18 wurden 10-12 Cortices präpariert. Das Gewebe wurde mittels Trypsin [10mg/ml] /EDTA /DNase [5mg/ml] (Röche) in HBSS (BioWithakker) dissoziiert, die Reaktion mit 4 Teilen Medium (Neurobasalmedium + 1ml 50x B-27 Supplement (beides invitrogen) + 0,5mM L-Glutamin + 25μM Glutamat) gestoppt und anschließend bei Raumtemperatur 5min bei 800g zentrifugiert. Das Pellet wurde in 5ml Medium aufgenommen und die Zellzahl mittels Neubauerzählkämmer bestimmt. Die Zellen wurden so ausplattiert, dass 250 000 Zellen pro Vertiefung einer 24-Loch-Platte, die mit Poly-L- Lysin beschichtet waren, zu liegen kamen.Evidence of the cell death promoting effect of pip92 in primary neuronal cultures using a ß-Gal assay 10-12 cortices were prepared from stage E18 embryos. The tissue was dissociated using trypsin [10mg / ml] / EDTA / DNase [5mg / ml] (Röche) in HBSS (BioWithakker), the reaction with 4 parts medium (neurobasal medium + 1ml 50x B-27 supplement (both invitrogenic) + 0 , 5mM L-glutamine + 25μM glutamate) stopped and then centrifuged at room temperature for 5min at 800g. The pellet was taken up in 5 ml of medium and the cell number was determined using a Neubauer counting comb. The cells were plated so that 250,000 cells per well of a 24-hole plate coated with poly-L-lysine came to rest.
Am zweiten Tag nach der Präparation wurden vom Medium 250μl entnommen und 250μl des gleichen Mediums ohne Glutamat auf die Zellen gegeben. Weitere 24 Stunden später wurden die Zellen transfiziert.On the second day after the preparation, 250 μl were removed from the medium and 250 μl of the same medium without glutamate were added to the cells. The cells were transfected another 24 hours later.
Dazu wurden Plasmidgemische bereitet, die ein ß-Gal- Expressionskonstrukt (CMV-LacZ; 50ng/ Vertiefung) und a) eine Hintergrundkontrolle (Leervektor pDESTdelta) , b) eine Positivkontrolle (bax-Expressionskonstrukt) oder c) die Probe (pip92 Expressionskonstrukt) enhielten (jeweils 450ng/ Vertiefung) . Die Transfektion erfolgte nach E.C. Ohki et al.; Journal of Neuroscience Methods 112 (2001) 95-99.For this purpose, plasmid mixtures were prepared which contained a β-gal expression construct (CMV-LacZ; 50ng / well) and a) a background control (empty vector pDESTdelta), b) a positive control (bax expression construct) or c) the sample (pip92 expression construct) (450ng each / deepening). The transfection was carried out according to E.C. Ohki et al .; Journal of Neuroscience Methods 112 (2001) 95-99.
Am dritten Tag nach der Transfektion wurde das Medium abgesaugt und die Zellen ein Mal mit PBS gewaschen. Je Vertiefung wurde 500μl ß-Gal-Puffer (20mM TrisHCl, pH 8; lOOmM NaCl, ImM MgCl2; 0,2% Triton X-100; lOmM DTT, ImM MUG = 4-Methylumbelliferyl-ß-D-Galactopyranosid) auf die Zellen geben und 10min bei 4°C geschüttelt, anschließend 30min beiOn the third day after the transfection, the medium was aspirated and the cells were washed once with PBS. 500μl ß-Gal buffer (20mM TrisHCl, pH 8; 100mM NaCl, ImM MgCl 2 ; 0.2% Triton X-100; 10MM DTT, ImM MUG = 4-methylumbelliferyl-ß-D-galactopyranoside) was applied to the well Give cells and shake at 4 ° C for 10min, then at 30min
37°C inkubiert. Die Reaktion wurde mit je 500μl 0,4M Na2C03 Incubated at 37 ° C. The reaction was carried out with 500 μl 0.4M Na 2 CO 3 each
(4°C) abgestoppt. Anschließend wurde am Fluorimete.r die Menge freigesetzten 4-Methylumbelliferone gemessen (Excitation 364nm, Emission 440nm) , was ein Maß für die Zahl lebender Zellen ist.(4 ° C) stopped. Then the Amount of released 4-methylumbelliferone measured (excitation 364nm, emission 440nm), which is a measure of the number of living cells.
Mit diesen Versuchen konnte gezeigt werden, dass Pip92 auch in Neuronen nach Überexpression zu verstärktem Zelltod führt. (s. Figur 15)These experiments have shown that Pip92 leads to increased cell death in neurons after overexpression. (see Figure 15)
Ausführungsbeispiel 6Embodiment 6
Verteilung von pip92 im GehirnDistribution of pip92 in the brain
Mittels in-situ-Hybridisierung mit einer radioaktiv markierten Oligosonde wurde die Lokalisation des Transkriptes von pip92 untersucht. Dazu wurden 15 μm dicke Gehirnschnitte mit einem Kryostat bei -20° geschnitten, auf Poly-L-Lysin beschichtete Objektträger aufgezogen und in 4% Paraformaldehyd in PBS (pH 7.4) fixiert. Das Oligo pip92- is-3as (5'-ttg ctt ggt acc agt ccg gca tca cta ctg tcg ctc aaa tcg ctg ctg ct-3' ) wurde mittels Terminaler TransferaseThe localization of the transcript of pip92 was examined by in-situ hybridization with a radioactively labeled oligo probe. For this purpose, 15 μm thick brain sections were cut with a cryostat at -20 °, slides mounted on poly-L-lysine and fixed in 4% paraformaldehyde in PBS (pH 7.4). The oligo pip92-is-3as (5'-ttg ctt ggt acc agt ccg gca tca cta ctg tcg ctc aaa tcg ctg ctg ct-3 ') was transferred using terminal transferase
(Röche) mit a-35S-dATP radioaktiv markiert. Markierung wie anschließende Hybridisierung erfolgten nach einem Protokoll von Wisden & Morris {In situ-Hybridization Protocols for the brain, Academic Press 1994)(Röche) radioactively labeled with a- 35 S-dATP. Labeling and subsequent hybridization were carried out according to a protocol by Wisden & Morris {In situ Hybridization Protocols for the brain, Academic Press 1994)
Die Figur 15 zeigt eine Lokalisation von pip92 Transkript im Gyrus dentatus und Hippocampus. Neurone der CAl-Region sind besonders anfällig für verzögerten Neuronentod (Apoptose) nach einer Schädigung (z.B. (Hara , et al . , Stroke, 31 , 236-8, (2000) ) , zu einem geringeren Grad ebenfalls Neurone der CA4- Region. Der Gyrus dentatus scheint dagegen eher von einer nekrotischen Schädigung nach Ischämie betroffen. Der Gyrus dentatus wird mit Neuronenneubildung nach pathologischen Stimuli in Verbindung gebracht (Takagi , et al . , Brain Res, 831 , 283-7, (1999) ) (Parent, et al . , J Neurosci , 11, 3727- 38, (1997) ) .FIG. 15 shows a localization of pip92 transcript in the dentate gyrus and hippocampus. CA1 region neurons are particularly susceptible to delayed neuronal death (apoptosis) after damage (eg (Hara, et al., Stroke, 31, 236-8, (2000)), and neurons in the CA4 region are also to a lesser extent. The dentate gyrus, on the other hand, seems more like one necrotic damage after ischemia affected. The dentate gyrus is associated with new neuron formation after pathological stimuli (Takagi, et al., Brain Res, 831, 283-7, (1999)) (Parent, et al., J Neurosci, 11, 3727- 38, (1997 )).
Das Transkript ist weiterhin im Cerebellum sowie im Cortex, insbesondere im entorhinalen Cortex nachweisbar. Vom entorhinalen Cortex gehen Informationen" zum Hippocampus und tragen zu Lernen und Gedächtnis bei. Schäden des entorhinalen Cortex treten häufig in Patienten mit traumatischen Hirnschäden, Schlaganfall oder Alzheimer auf. Durch solche Schäden können Verhaltensänderungen auftreten, die mangelnde Verarbeitung sensorischer Eindrücke oder Lernschwächen einschließen. (Davis et. AI, Nurs Res 50 (2) 77-85 (2001)).The transcript is still detectable in the cerebellum and cortex, especially in the entorhinal cortex. Information " goes from the entorhinal cortex to the hippocampus and contributes to learning and memory. Damage to the entorhinal cortex often occurs in patients with traumatic brain damage, stroke or Alzheimer's disease. Such damage can lead to changes in behavior that include poor processing of sensory impressions or learning difficulties." Davis et al., Nurs Res 50 (2) 77-85 (2001)).
Diese in-situ Lokalisierung erhärtet einen Zusammenhang von pip92 mit neuronalem Zelltod, Neurogenese und Plastizität. This in-situ localization confirms a connection between pip92 and neuronal cell death, neurogenesis and plasticity.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Identifizierung einer pharmazeutisch wirksamen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß1. A method for identifying a pharmaceutically active compound, characterized in that
(a) ein geeignetes, insbesondere neuronales Wirtszellsystem, ein Wirtsorganismus oder ein(a) a suitable, in particular neuronal, host cell system, a host organism or a
Zellextrakt, insbesondere ein Extrakt aus neuronalen Zellen, zur Verfügung gestellt wird, undCell extract, in particular an extract from neuronal cells, is provided, and
(b) ein zur Beobachtung der pip92-vermittelten Funktion, insbesondere ein zur Beobachtung der(b) one for observing the pip92-mediated function, in particular one for observing the
Apoptose, des Zellwachstums, der Zeilproliferation und/oder der Zellplastizität geeigneter Parameter nach Zugabe einer Testverbindung im Vergleich zur Kontrolle ohne Zugabe einer Testverbindung für das gemäß (a) erhaltene Wirtszellsystem oderApoptosis, cell growth, cell proliferation and / or cell plasticity of suitable parameters after adding a test compound compared to the control without adding a test compound for the host cell system obtained according to (a) or
Zellextrakt in einem geeigneten Testsystem gemessen wird.Cell extract is measured in a suitable test system.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrensschritt (b) die Spaltung des Proteins2. The method according to claim 1, characterized in that in step (b) the cleavage of the protein
PARP, die Anfärbung von Zellen mit Annexin und/oder eine Apoptose-Signal durch FACS-Analyse detektiert wird.PARP, staining of cells with annexin and / or an apoptosis signal is detected by FACS analysis.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindungskonstante der3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the binding constant of
Testverbindung an pip92 in vivo, in vitro oder in silico ermittelt wird. Test compound on pip92 is determined in vivo, in vitro or in silico.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindungsplatz der pharmazeutisch wirksamen Verbindung auf dem Protein pip92 durch ein geeignetes biochemisches und/oder strukturbiologisches Verfahren, insbesondere in einem Verfahrensschritt (c) , ermittelt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the binding site of the pharmaceutically active compound on the protein pip92 is determined by a suitable biochemical and / or structural biological method, in particular in a process step (c).
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass "die 3-dimensionale Raumstruktur der gemäß Verfahrensschritt (b) identifizierten Verbindung im Komplex mit dem Protein pip92 bestimmt wird und nachfolgend die chemischen Charakteristika, insbesondere die sterische Anordnung funktioneller Gruppen, deren Hydrophobizität, das Wasserstoffbrückenbindungspotential etc., dieser Verbindung durch in silico Methoden, insbesondere in einem Verfahrensschritt (d) , modifiziert werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that " the 3-dimensional spatial structure of the compound identified according to process step (b) in the complex with the protein pip92 is determined and subsequently the chemical characteristics, in particular the steric arrangement of functional groups, their hydrophobicity , the hydrogen bond potential, etc., of this compound can be modified by in silico methods, in particular in a process step (d).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte (a) , (b) , (c) und/oder (d) iterativ durchgeführt werden, wobei als Zielfunktion insbesondere eine Optimierung der biologischen Eigenschaften der Testverbindung eingesetzt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the process steps (a), (b), (c) and / or (d) are carried out iteratively, the objective function in particular being an optimization of the biological properties of the test compound.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that according to the method step
(a) ein geeignetes Wirtszellsystem, insbesondere neuronale Wirtszellen, zur Verfügung gestellt wird, das mit einem pip92-exprimierenden Expressionsvektor und ggf« mindestens einem Expressionsvektor, der für mindestens ein Reporter-Gen codiert, transfiziert ist. (a) a suitable host cell system, in particular neuronal host cells, is made available which is transfected with a pip92-expressing expression vector and, if appropriate, at least one expression vector which codes for at least one reporter gene.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt (a) ein Nematode, der pip92 oder Varianten, bspw. Fragmente von pip92, exprimiert, als Wirtsorganismus zur Verfügung gestellt wird und gemäß Verfahrensschritt (b)8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that according to method step (a) a nematode that expresses pip92 or variants, for example fragments of pip92, is made available as a host organism and according to method step (b)
Veränderungen des Zelltods in diesem transgenischen Wirtsorganismus im Vergleich zur Kontrolle detektiert werden .Changes in cell death in this transgenic host organism compared to the control can be detected.
9. Verfahren zur in vitro Diagnose von Erkrankungen, die auf pip92-vermittelter Fehlsteuerung von9. Method for in vitro diagnosis of diseases that are caused by pip92-mediated malfunctioning
Signalkaskaden, insbesondere apoptotischerSignal cascades, especially apoptotic
Signal kaskaden beruhen, dadurch gekennzeichnet, dassSignal cascades are based, characterized in that
(a) eine Patientenprobe, bspw. in Form einer durch(a) a patient sample, for example in the form of a
Biopsie gewonnenen Gewebeprobe, entnommen wird und/oder entnommene Zellen von Patienten in vitro kultiviert werdenTissue sample obtained biopsy is taken and / or cells taken from patients are cultured in vitro
(b) ein zur Beobachtung der pip92-vermittelten(b) one to observe the pip92-mediated
Funktion, insbesondere ein zur Beobachtung der Apoptose, des Zellwachstums , der Zeilproliferation und/oder der Zellplastizität geeigneter Parameter im Vergleich zur Kontrolle für die gemäß (a) erhaltenen Probe in einem geeigneten Testsystem gemessen wird.Function, in particular a parameter suitable for observing apoptosis, cell growth, cell proliferation and / or cell plasticity in comparison to the control for the sample obtained in (a) is measured in a suitable test system.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrensschritt (b) die Spaltung des Proteins PARP, die Anfärbung von Zellen mit Annexin und/oder eine Apoptose-Signal durch FACS-Analyse detektiert wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that in step (b) the cleavage of the protein PARP, the staining of cells with annexin and / or an apoptosis signal is detected by FACS analysis.
11. Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 8 erhältlich ist.11. A compound, characterized in that it is obtainable from a process according to one of the preceding claims 1 to 8.
12. Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie die intrazelluläre Funktion des Proteins pip92, insbesondere die pip92-vermittelte Apoptose, moduliert, insbesondere inhibiert.12. A compound according to claim 11, characterized in that it modulates, in particular inhibits, the intracellular function of the pip92 protein, in particular the pip92-mediated apoptosis.
13. Verbindung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine organisch-chemische Verbindung mit einem Molekulargewicht von vorzugsweise < 3000, eine antisense-RNA, insbesondere eine anti- sense-RNA für die pip92-mRNA, ein gegen pip92 gerichteter Intrabody oder ein Ribozym, insbesondere mit Aktivität gegen die pip92-mRNA, ist.13. A compound according to claim 11 or 12, characterized in that it is an organic chemical compound with a molecular weight of preferably <3000, an antisense RNA, in particular an antisense RNA for the pip92 mRNA, an intrabody directed against pip92 or a ribozyme, in particular with activity against the pip92 mRNA.
14. Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Zellmembran durch Diffusion oder über membranöse Transportproteine passiert.14. Connection according to one of claims 11 to 13, characterized in that it passes through the cell membrane by diffusion or via membrane transport proteins.
15. Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 als Arzneimittel.15. A compound according to any one of claims 11 to 14 as a medicament.
16. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 zur Behandlung von (bzw. zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von) Tumorerkrankungen, Autoimmunerkrankungen, insbesondere Diabetes, Psoriasis, multiple Sklerose, rheumatoide Arthritis oder Asthma, virale Infektionserkrankungen (bspw. HIV) , degenerativen Erkrankungen, insbesondere neurodegenerativen Erkrankungen, bspw. Morbus Alzheimer oder Morbus Parkinson, Epilepsie oder Muskeldystrophien, GvHD (bspw. Leber, Niere oder Herz) , ischämischer Infarkt, vor allem Schlaganfall oder Herzinfarkt, Hypoxie und/oder Schädel-Hirn-Trauma.16. Use of a compound according to any one of claims 11 to 14 for the treatment of (or for the manufacture of a medicament for the treatment of) tumor diseases, autoimmune diseases, in particular diabetes, psoriasis, multiple sclerosis, rheumatoid arthritis or asthma, viral infectious diseases (for example HIV) , degenerative diseases, in particular neurodegenerative diseases, for example Alzheimer's disease or Parkinson's disease, epilepsy or Muscular dystrophy, GvHD (e.g. liver, kidney or heart), ischemic infarction, especially stroke or heart attack, hypoxia and / or traumatic brain injury.
17. Zusammensetzung, enthaltend mindestens eine Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, einschließlich pharmazeutisch verträglicher Hilfs-, Träger- oder Zusatzstoffe.17. A composition containing at least one compound according to any one of claims 11 to 14, including pharmaceutically acceptable auxiliaries, carriers or additives.
18. Verfahren zur Identifizierung eines zellulären Interaktionspartner des Proteins pip92 oder eines nativen Allels, Fragments oder Derivats desselben, wobei ein sog. "yeast-two-hybrid"-System oder Immunopräzipitationsmethoden eingesetzt wird/werden. 18. A method for identifying a cellular interaction partner of the pip92 protein or a native allele, fragment or derivative thereof, using a so-called "yeast-two-hybrid" system or immunoprecipitation methods.
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