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Verwandte
Anmeldungen
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Diese
Anmeldung ist eine Continuation-in-part von S. N. 09/165.546, eingereicht
am 2. Oktober 1998, und S. N. 09/344.040, eingereicht am 25. Juni
1999, die hierin durch Verweis aufgenommen sind.
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft HLA-Bindungspeptide, die von einem Antigen abstammen,
das mit Krebs assoziiert ist. Diese Peptide binden sich an Klasse-II-MHC-Moleküle.
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Hintergrund
und Stand der Technik
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Es
ist durchwegs anerkannt, dass zahlreiche pathologische Leiden, wie
z.B. Infektionen, Krebs, Autoimmunerkrankungen und dergleichen,
durch ungeeignete Expression bestimmter Moleküle gekennzeichnet sind. Diese
Moleküle
dienen somit als "Marker" für bestimmte
pathologische oder abnormale Zustände. Abgesehen von ihrer Verwendung
als Diagnose-"Targets", d.h. als Materialien,
die es zu identifizieren gilt, um diese abnormalen Zustände zu diagnostizieren,
dienen die Moleküle
als Reagenzien, die verwendet werden können, um diagnostische und/oder
therapeutische Mittel zu entwickeln. Ein keineswegs einschränkendes
Beispiel hierfür
ist die Verwendung von Krebsmarkern, um Antikörper zu bilden, die für einen
bestimmten Marker spezifisch sind. Wiederum ein anderes, nicht einschränkendes
Beispiel ist die Verwendung eines Peptids, das mit einem MHC-Molekül Komplexe
bildet, um zytolytische T-Zellen gegen abnormale Zellen zu bilden.
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Die
Herstellung solcher Materialien setzt natürlich eine Quelle für die Reagenzien
voraus, die verwendet werden, um diese zu bilden. Die Reinigung
aus Zellen ist ein arbeitsaufwändiges
und keineswegs sicheres Verfahren hierfür. Ein anderes, bevorzugtes
Verfahren ist die Isolierung von Nucleinsäuremolekülen, die für einen bestimmten Marker kodieren,
gefolgt von der Verwendung des isolierten kodierenden Moleküls, um das gewünschte Molekül zu exprimieren.
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Bis
heute wurden zwei Vorgehensweisen zur Detektion solcher Antigene,
z.B. in menschlichen Tumoren, verwendet. Diese werden als genetischer
Ansatz und biochemischer Ansatz bezeichnet. Der genetische Ansatz
wird z.B. von dePlaen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 2275
(1988), hierin durch Verweis aufgenommen, dargestellt. In diesem
Ansatz werden mehrere hundert Pools von Plasmiden einer cDNA-Bibliothek, die
aus einem Tumor gewonnen wurde, in Rezipientenzellen wie z.B. COS-Zellen
oder in Antigen-negative Varianten von Tumorzelllinien, die auf
die Expression des spezifischen Antigens getestet werden, transfiziert.
Der biochemische Ansatz, der z.B. von O. Mandelboim et al., Nature
369, 69 (1994), beschrieben wird, basiert auf Säureelution von Peptiden, die
sich an MHC-Klasse-I-Moleküle
von Tumorzellen gebunden hatten, gefolgt von Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie
(HPLC). Antigene Peptide werden identifiziert, nachdem sie sich
an leere MHC-Klasse-I-Moleküle
von mutierten Zelllinien binden, die bezüglich Antigen-Verarbeitung defektiv
sind, und spezifische Reaktionen mit zytotoxischen T-Lymphozyten
induzieren. Diese Reaktionen umfassen die Induktion von CTL-Proliferation,
TNF-Freisetzung und Lyse von Targetzellen, die in einem MTT-Test
oder einem 51Cr-Release-Assay messbar sind.
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Diese
zwei Ansätze
zur molekularen Definition von Antigenen haben die folgenden Nachteile:
Erstens sind sie äußerst mühsam, zeitaufwendig
und kostspielig; und zweitens hängen
sie von der Erstellung zytotoxischer T-Zelllinien (CTLs) mit vorgegebener
Spezifität
ab.
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Die
den zwei bekannten Ansätzen
zur Identifikation und molekularen Definition von Antigenen innewohnenden
Probleme werden am besten durch die Tatsache aufgezeigt, dass beide
Verfahren bisher zur erfolgreichen Definition von nur sehr wenigen
neuen Antigenen in menschlichen Tumoren führten. Siehe z.B. van der Bruggen
et al., Science 254, 1643–1647
(1991); Brichard et al., J. Exp. Med. 178, 489–495 (1993); Coulie et al.,
J. Exp. Med. 180, 35–42
(1994); Kawakami et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 3515–3519 (1994).
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Darüber hinaus
hängen
die beschriebenen Verfahren von der Verfügbarkeit von erstellten, permanenten
Zelllinien des betreffenden Krebstyps ab. Es ist sehr schwierig,
Zelllinien bestimmter Krebstypen zu erstellen, wie z.B. von Oettgen
et al., Immunol. Allerg. Clin. North. Am. 10, 607–637 (1990),
gezeigt wird. Es ist auch bekannt, dass manche Epithelzelltyp-Krebsarten
in vitro gegenüber
CTLs nur wenig empfindlich sind, was eine Routineanalyse ausschließt. Diese
Probleme motivierten Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung, zusätzliche Methoden
zur Identifikation von Krebsassoziierten Antigenen zu entwickeln.
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Ein
Schlüsselverfahren
wird von Sahin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, 11810–11913 (1995),
beschrieben. Siehe auch das US-Patent Nr. 5.698.396 und die Patentanmeldung
mit der Seriennummer 08/479.328, eingereicht am 3. Januar 1996.
Zusammenfassend gesagt umfasst das Verfahren die Expression von
cDNA-Bibliotheken in einem prokaryotischen Wirt. (Die Bibliotheken
werden aus einer Tumorprobe gewonnen.) Die exprimierten Bibliotheken
werden dann mit absorbierten und verdünnten Seren immungescreent,
um jene Antigene zu detektieren, die humorale Antworten mit hohem
Titer hervorrufen. Dieses Verfahren ist als SEREX-Verfahren bekannt
("Serological identification
of antigens by Recombinant Expression Cloning"). Das Verfahren wurde eingesetzt, um
Expression von davor identifizierten, Tumorassoziierten Antigenen
zu bestätigen
sowie um neue zu detektieren. Siehe die oben angeführten Patentanmeldungen
und Sahin et al., s. o., sowie Crew et al., EMBO J. 144, 2333–2340 (1995).
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Das
SEREX-Verfahren wurde in einigen Fällen verwendet, um Krebs-assoziierte
Antigene zu identifizieren. Siehe z.B. PCT/US 99/06875, in dem ein
Krebs-assoziiertes Antigen beschrieben wird, von dem herausgefunden
wurde, dass es unter anderem von Ösophaguskarzinomen und Melanomen
exprimiert wird. Dieses Antigen wird als NY-ESO-1 bezeichnet. Siehe
U.S.-Patent Nr. 5.804.381 sowie Chen et al., Proc. Natl. Acad Sci
USA 92, 8125–8129
(1995). Zusätzlich
wurde unter Anwendung dieses Verfahrens eine Familie verwandter
Antigene, die "SSX"-Familie, identifiziert.
Siehe PCT/US 99/14493 sowie Seriennummer 09/105.839, eingereicht
am 26. Juni 1998, diesbezüglich.
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Nach
der Identifikation von Molekülen
voller Länge
als Krebs-assoziierte Antigene war der nächste Schritt die Identifikation
jener Abschnitte der Antigene, die als Bindungspartner für MHC- oder
HLA-Moleküle relevant
sind. Die resultierenden Komplexe dienen als Targets für die Identifikation
durch T-Zellen, die dann proliferieren und jene Zellen, die solche
Komplexe aufweisen, eliminierten.
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Frühe Forschungsarbeiten
fokussierten sich auf die Identifikation jener Peptidmoleküle, die
sich an Klasse-I-Moleküle
binden und die Proliferation von CD8+-T-Zellen
stimulieren. Siehe z.B. U.S.-Patent Nr. 5.925.729, worin dies für eine Antigenfamilie
aufgezeigt wird. Siehe ebenso PCT/US 99/06875 sowie PCT/US 99/14493
für weitere
Arbeiten über
die Identifikation von Peptiden, die sich an MHC-Moleküle binden.
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Die
Gegenwart von Antikörpern
gegen ein bestimmtes Molekül
legt nahe, dass ein anderes Verfahren als eine Präsentation
durch MHC-Klasse-I-Moleküle
involviert ist. In PCT/US 99/06875, s. o., wird belegt, dass das
NY-ESO-1-Molekül
zu Peptiden verarbeitet wird, die von MHC-Klasse-II-Molekülen präsentiert
werden.
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Diese
Forschungsarbeiten wurden fortgesetzt. Die folgende Offenbarung
zeigt, dass zusätzliche
Peptide identifiziert wurden, die sich an MHC-Klasse-II-Moleküle binden
und die Proliferation von CD4+-T-Zellen stimulieren.
Diese Peptide stammen sowohl von NY-ESO-1 als auch von SSX-2 ab.
Dieses und andere Merkmale der Erfindung werden in der folgenden
Offenbarung dargelegt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein isoliertes Polypeptid bereit, das
sich an MHC-Klasse-II-HLA-DR-Moleküle bindet
und 14 bis 16 Aminosäuren
enthält,
worin die Aminosäuresequenz
des Polypeptids eine Aminosäuresequenz
umfasst, die in einem Tumor-Abstoßungs-Antigenvorläufer gefunden
wurde, und worin das isolierte Polypeptid die Seq.-ID Nr. 31 oder
32 aufweist.
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Der
Tumor-Abstoßungs-Antigenvorläufer ist
vorzugsweise NY-ESO-1.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt das Expressionsmuster von RNA
für das
NY-ESO-1-Antigen in verschiedenen Gewebetypen.
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2 zeigt
Northern-Blot-Analyse von NY-ESO-1-mRNA, die in Hoden und der Zelllinie
SK-MEL-19, jedoch nicht in verschiedenen anderen Zell- und Gewebeproben,
gefunden wurde.
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3 zeigt
potenzielle Stellen für
die Modifikation der abgeleiteten Aminosäuresequenz von NY-ESO-1.
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4 ist
ein Diagramm der Hydrophilie von NY-ESO-1, das hydrophile Domänen im Aminoterminus und
einen langen, hydrophoben Abschnitt in der Nähe des Carboxyl-Endes zeigt.
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5 zeigt
die Resultate von CTL-Lyse-Untersuchungen unter Verwendung verschiedener
Zellen, die HLA-A2-positiv, NY-ESO-1-positiv, positiv bezüglich beider
oder positiv bezüglich
keines der beiden sind.
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6 stellt
Daten dar, die zeigen, dass HLA-A2 das präsentierende Molekül zur Präsentation
von von Seq.-ID Nr. 1 abgeleiteten Peptiden ist.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Beispiel 1
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Gesamt-RNA
wurde aus einem schockgefrorenen Muster von gut bis mäßig differenziertem
Plattenepithelkarzinom der Speiseröhre unter Verwendung von durchwegs
bekannten Verfahren extrahiert. Siehe z.B. Chomzynski, J. Analyt.
Biochem. 162, 156–159
(1987), für
ein Beispiel eines solchen Verfahrens. Diese RNA wurde verwendet,
um eine cDNA-Bibliothek herzustellen, die dann gemäß den Anweisungen des
Herstellers in λZAP-Phagenvektoren
transfiziert wurde. Die λZAP-Bibliothek
wurde dann in E. coli transfiziert, was 1,6 × 106 Primärisolate
ergab.
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Anschließend wurde
das SEREX-Verfahren von Sahin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA
92, 11810–11813
(1995) verwendet. Kurz zusammengefasst wurde autologes Serum von
Antikörpern
gegen Moleküle,
die für
E. coli endogen sind, durch Kombinieren des Serums mit Lysaten von
E. coli, das mit Phagen λZAP
transfiziert war, der die cDNA-Klone aus den Speiseröhrenkrebszellen
nicht enthielt, entfernt.
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Das
abgereicherte Serum wurde dann verdünnt und mit Nitrocellulosemembranen,
die Phagenplaques enthielten, vermischt. Die Plaques wurden über Nacht
bei Raumtemperatur inkubiert. Es folge ein Waschschritt, und dann
wurden die Filter mit an alkalische Phosphatase konjugierten, sekundären Ziege-Anti-Human-FCγ-Antikörpern inkubiert,
und reaktive Phagenplaques wurden durch Inkubieren mit 5-Brom-4-chlorindolylphosphat
und Nitroblau-Tetrazolium sichtbar gemacht. Insgesamt wurden 13
positive Klone gefunden.
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Beispiel 2
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Nach
der Identifikation wurden die reaktiven Klone bis zur Monoklonalität über Verdünnungsklonierung und
Testen mit menschlichem Serum subkloniert. Diese Klone wurden dann
gereinigt, in vitro ausgeschnitten und unter Einhaltung der Anweisungen
des Herstellers zu pBK-CMV-Plasmidformen umgesetzt. Die insertierte DNA
wurde dann unter Verwendung von EcoRI-XbaI-Restriktionskartierung
bewertet, um verschiedene Inserts zu bestimmen. Acht verschiedene
Inserts im Bereich von etwa 500 bis etwa 1,3 kbp wurden identifiziert.
Die Klone wurden unter Verwendung eines automatisierten ABI-PRISM-Sequenziergeräts sequenziert.
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Tabelle
1 fasst die Resultate zusammen. Ein Gen war durch vier überlappende
Klone vertreten, ein zweites durch drei überlappende Klone und die verbleibenden
sechs nur durch einen Klon.
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Eine
Homologiesuche zeigte auf, dass die Klone, die als NY-ESO-2, -3,
-6, -7 bezeichnet wurden, bereits bekannt waren. Siehe Elisei et
al., J. Endocrin. Invest. 16, 533–540 (1993); Spritz et al.,
Nucl. Acids Res. 15, 10373–10391
(1987); Rabbits et al., Nature Genetics 4, 175–180 (1993); Crozat et al.,
Nature 363, 640–644 (1993);
GenBank H18368 und D25606. Für
zwei der Klone (NY-ESO-3 und NY-ESO-6) wurde bereits davor gezeigt,
dass sie in verschiedenen normalen menschlichen Geweben exprimiert
werden. Es wurde kein Beweis für
Abstammungseinschränkung
gefunden. NY-ESO-6 (cDNA) scheint der untranslatierte 3'-Abschnitt des FUS/TLS-Gens zu sein. In
Versuchen, über
die hierin nicht berichtet wird, erbrachten Sequenzierung und Southern-Blot-Analyse
von NY-ESO-6 keinen Beweis für
Translokation oder Punktmutationen im Krebs. Vier der Klone, d.h.
NY-ESO-1, -4, -5 und -8, zeigten keine starke Homologie zu Sequenzen
aus der durchsuchten Datenbank und wurden somit näher untersucht.
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Tabelle
1. Gene, die aus einer Speiseröhrenkrebs-Bibliothek
durch Immunscreening mit autologem Serum isoliert wurden
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Beispiel 3
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Es
wurden Untersuchungen durchgeführt,
um mRNA-Expression der NY-ESO-1-, -4-, -5- und -8-Klone zu bewerten.
Hierzu wurden spezifische Oligonucleotidprimer für jede Sequenz entworfen, sodass
cDNA-Segmente mit 300–400
bp amplifiziert werden konnten und die Primer-Schmelztemperatur
im Bereich von 65–70°C lag. Reverse-Transkriptions-PCR
wurde anschließend
unter Verwendung von im Handel erhältlichen Materialien und Standard-Arbeitsvorschriften
durchgeführt.
Zahlreiche normale und Tumorzelltypen wurden getestet. Die Klone
NY-ESO-4 und NY-ESO-8 kamen überall
vor und wurden nicht näher
untersucht. NY-ESO-5 zeigte ein hohes Expressionsniveau im ursprünglichen
Tumor und im normalen Speiseröhrengewebe,
was darauf schließen
lässt,
dass es ein Differenzierungsmarker war.
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Für NY-ESO-1
wurde erkannt, dass es in Tumor-mRNA und in Hoden, jedoch nicht
in normalem Kolon-, Nieren-, Leber- oder Gehirngewebe exprimiert
wird. Dieses Expressionsmuster stimmt mit anderen Tumorabstoßungs-Antigenvorläufern überein.
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Beispiel 4
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Der
oben erläuterte
RT-PCR-Test wurde für
NY-ESO-1 an einer viel vollständigeren
Reihe von normalen und Tumorgeweben durchgeführt. Die Tabellen 2, 3 und
4 zeigen diese Resultate. Kurz zusammengefasst wurde für NY-ESO-1
erkannt, dass es in normalen Hoden- und Eierstockzellen stark exprimiert
wird. Ein geringes Ausmaß an
RT-PCR-Produktion wurde in normalem uterinem Myometrium und nicht
im Endometrium gefunden, doch die positiven Signale waren nicht
konsistent. Plattenepithel von verschiedenen Zelltypen, einschließlich normaler
Speiseröhre
und Haut, war auch negativ.
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Wurden
Tumoren von nicht verwandten Zelllinien getestet, so zeigten 2 von
11 Melanomzelllinien starke Expression, wie auch 16 von 67 Melanomproben,
6 von 33 Brustkrebsproben und 4 von 4 Blasenkrebsproben. Es wurde
auch sporadische Expression in anderen Tumortypen festgestellt.
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Tabelle
2: mRNA-Verteilung von NY-ESO-1 in normalen Geweben
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Tabelle
3: mRNA-Verteilung von NY-ESO-1 in Melanom- und Brustkrebszelllinien:
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Tabelle
4: NY-ESO-1-mRNA-Expression in verschiedenen menschlichen Tumoren
mittels RT-PCR
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Eine
weitere Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um festzustellen, ob die
Gegenwart von Anti-NY-ESO-1-Antikörper in Krebspatientenseren
mittels ELISA bestimmt werden konnte.
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Hierzu
wurde rekombinantes NY-ESO-1 in einer Lösung von Beschichtungspuffer
(15 mM Na2CO3, 30 mM
NaHCO3, pH 9,6, 0,02% NaN3)
in einer Konzentration von 1 μg/ml
an Mikrowellplatten adsorbiert (10 μl Lösung pro Well) und dann über Nacht
bei 4°C
gehalten. Die Platten wurden mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung gewaschen
und über
Nacht bei 4°C
mit 10 μl/Well
von 2% Rinderserumalbumin/phosphatgepufferter Kochsalzlösung blockiert.
Nach dem Waschen wurden 10 μl/Well
verdünntes
Serum in 2% Rinderserumalbumin zu den Wells zugesetzt. Nach zwei
Stunden Inkubation bei Raumtemperatur wurden die Platten gewaschen,
und 10 μl/Well
Konjugate zwischen Ziege-Anti-Human-IgG und alkalischer Phosphatase
wurden in einer Verdünnung
von 1:1.500 zugesetzt. Diese Lösung
wurde eine Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert, gefolgt von
Waschen und Zusatz einer Substratlösung für die alkalische Phosphatase
(10 μl/Well).
Nach 25 min bei Raumtemperatur wurden die Wells mit einem Fluoreszenzplattenleser
abgelesen. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle angeführt:
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Um
zu bestimmen, ob es einen Zusammenhang zwischen der Expression von
mRNA für
NY-ESO-1 in Tumoren und Antikörperantwort
auf das NY-ESO-1-Protein gab, wurden Daten von 62 Melanom-Patienten verglichen.
Alle Patienten, deren Serum mit NY-ESO-1-Protein reaktiv war (d.h.
Antikörper
gegen NY-ESO-1 enthielt), wiesen auch NY-ESO-1-positive Tumoren
auf, während
keine Patienten mit NY-ESO-1-negativen Tumoren Antikörper gegen
NY-ESO-1 in ihrem Serum zeigten. Es gab einen Prozentsatz an NY-ESO-1-positiven Patienten,
denen der Antikörper
fehlte. Angesichts dessen, dass etwa 20–40% der Melanome NY-ESO-1
exprimierten und nur Patienten mit NY-ESO-1-positiven Tumoren Antikörper aufweisen,
lassen die Daten darauf schließen,
dass ein hoher Prozentsatz an Patienten mit NY-ESO-1-positiven Tumoren
Antikörper
gegen das Protein entwickelt, was einen breit angelegten Test nahe
legen würde,
der für
die Diagnose und das Ansprechvermögen auf eine Behandlung nützlich wäre.
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Beispiel 5
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Northern-Blot-Analyse
wurde anschließend
durchgeführt,
um die Größe des NY-ESO-1-Transkripts
zu untersuchen und um Gewebeexpressionsmuster zu bestätigen. Das
Verfahren von Ausubel et al., Current Protocols In Molecular Biology
(John Wiley & Sons,
1995), wurde verwendet. Im Detail beschrieben wurden 20 μg von Gesamt-RNA
pro Spur in einem Formamid- und Formaldehyd-hältigen Puffer gelöst, auf
65°C erhitzt
und dann auf einem 1,2%igen Agarosegel mit 3% Formaldehyd getrennt,
gefolgt von Transfer auf Nitrocellulosepapier. Hybridisierung wurde
dann unter Verwendung einer 32P-markierten
Sonde ausgeführt,
woraufhin ein Waschschritt unter hochstringenten Bedingungen erfolgte.
Der abschließende
Waschschritt erfolgte bei 0,1 × SSC,
0,1% SDS, 60°C,
15 min lang.
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RNA
aus Hoden und einer Melanomzelllinie (SK-MEL-19), die in den vorangehenden
Tests für NY-ESO-1
positiv war, zeigte ein RNA-Transkript mit etwa 0,8–0,9 kb.
Eine Speiseröhrenkarzinom-Probe
zeigte eine Unschärfe
im Bereich von 0,4–0,9
kb, was auf teilweisen Abbau hinweist. RNA aus zusätzlichen
getesteten Geweben oder Zelllinien wies kein Transkript auf.
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Um
cDNA zu erhalten, die für
das vollständige
Transkript kodiert, wurde die Speiseröhren-cDNA-Bibliothek unter
Verwendung von Plaque-Hybridisierung und des ursprünglichen
cDNA-Klons als Hybridisierungssonde erneut gescreent. Als 3 × 105 Klo ne gescreent wurden, wurden sechs positive
gefunden. Die drei längsten
Klone wurden sequenziert. Eine Analyse von offenen Leserastern zeigte,
dass alle drei die gesamte Kodierregion und untranslatierte 5'-Regionen unterschiedlicher
Größe enthielten.
Der längste
Klon mit einer Länge
von 755 Basenpaaren (ausschließlich
polyA) enthält
eine 543 Basenpaare umfassende Kodierregion zusammen mit 53 untranslatierten
Basen am 5'-Ende
und 151 untranslatierten Basenpaaren am 3'-Ende. Siehe Seq.-ID Nr. 1 (siehe auch 3).
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Der
lange ORF wies darauf hin, dass die abgeleitete Sequenz von NY-ESO-1-Protein
180 Aminosäuren
umfasst. Der einzelne immunopositive Klon enthielt eine Sequenz,
die für
173 davon kodiert. Das daraus abgeleitete Molekulargewicht beträgt 17.995
Da.
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Eine
Analyse zeigt, dass es ein Übermaß an Glycinresten
im N-terminalen Abschnitt (30 unter den ersten 80, 4 in den verbleibenden
100) gibt. Hydrophilie-Analyse wies darauf hin, dass es hydrophile
antigene Sequenzen in der N-terminalen Hälfte des Moleküls mit alternierenden
hydrophoben und hydrophilen Sequenzen gab, die mit einem langen,
C-terminalen hydrophoben Schwanz (Aminosäuren 152–172), gefolgt von einem kurzen
hydrophilen Schwanz, endeten. Dieses Muster lässt auf eine Transmembrandomäne schließen. Es
gibt mehrere potenzielle N-Myristorylierungsstellen, 3 Phosphorylierungsstellen
und keinen Hinweis auf N-Glykosylierungsstellen.
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Beispiel 6
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Eine
Melanomzelllinie "NW-MEL-38" wurde im Jahr 1995
aus einem Patienten, der an einem malignen Melanom erkrankt war,
erstellt. Serumproben, periphere Blutlymphozyten und Tumorproben
wurden der Person entnommen und eingefroren, bis die hierin beschriebene
Arbeit daran durchgeführt
wurde. Vorausblickend, dass die Antitumor-T-Zellen-Antwort in diesem
Patienten bewertet werden soll, wurde der Patient als HLA-A1 und
HLA-A2 HLA-typisiert.
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Um
zu bestimmen, ob das Melanom aus diesem Patienten NY-ESO-1 exprimierte,
wurde Gesamt-RNA sowohl aus Tumorproben als auch aus der Zelllinie
NW-MEL-38 unter Verwendung von Standardverfahren isoliert. Anschließend wurden
2 μg Gesamt-RNA
aus jeder Probe, wiederum unter Verwendung von Standardverfahren,
cDNA-Synthese unterzogen.
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Die
cDNA wurde dann in RT-PCR-Versuchen unter Verwendung der folgenden
Primer verwendet:
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Diese
Primer sollten ein Segment von Seq.-ID Nr. 1 amplifizieren, das
die Nucleotide 271 bis 599 überspannt.
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Amplifikation
wurde über
35 Zyklen unter Verwendung einer Anellierungstemperatur von 60°C durchgeführt. Die
PCR-Produkte wurden mittels Ethidiumbromidfärbung auf 1,5%igem Agarosegel
sichtbar gemacht.
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Die
Resultate wiesen darauf hin, dass sowohl der Tumor als auch die
Zelllinie Seq.-ID
Nr. 1 exprimierten. Die Zelllinien- und Tumorproben wurden in späteren Versuchen
verwendet.
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Beispiel 7
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Das
oben erläuterte
isolierte cDNA-Molekül
wurde dann verwendet, um rekombinantes Protein zu bilden. Detailliert
beschrieben wurde die cDNA mittels PCR unter Anwendung herkömmlicher
Verfahren amplifiziert und wurde anschließend in einen im Handel erhältlichen
Plasmidvektor, nämlich
pQE9, kloniert, der His-Markierungen enthielt. In einer hierin nicht
näher ausgeführten Arbeit
wurde auch ein zweiter Vektor, pQE9K, verwendet. Dieser unterscheidet
sich von pQE9 darin, dass durch pQE9K Kanamycinresistenz und nicht
Ampicillinresistenz verliehen wird.
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Der
Plasmidvektor wurde in E.-coli-Stamm XL1-Blue transformiert, und
positive Transformanten wurden über
Restriktionskartierung und DNA-Sequenzierung identifiziert. Die
Produktion von rekombinantem Protein wurde unter Verwendung von
Isopropyl-β-D-thiogalactosid
induziert, und das Protein wurde an einer Ni2+-Ionenchromatographiesäule nach
gut bekannten Verfahren gereinigt. Das Protein wurde, als es mittels 15%
SDS-PAGE und Silberfärbung
analysiert wurde, als Protein mit einem Molekulargewicht von etwa
22 kDa identifiziert. Dies stimmt mit der aufgrund seiner Sequenz
erwarteten Größe des Proteins überein.
Zwei andere Formen des rekombinanten Proteins wurden ebenfalls identifiziert.
Diese bestanden aus den Aminosäuren 10–180 und
10–121
der in Seq.-ID Nr. 1 gezeigten Aminosäuresequenz. Sie weisen mittels
SDS-PAGE, wie oben beschrieben durchgeführt, Molekulargewichte von
etwa 14 kD bzw. 20 kD auf.
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Eine
zusätzliche
Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um NY-ESO-1 in Baculovirus
zu exprimieren. Detailliert beschrieben wurde das NY-ESO-1-cDNA-Insert
aus dem pQE9-Vektor durch Spalten mit BamHI und HindIII freigesetzt.
Dieses Insert wurde dann in einen handelsüblichen Baculovirusvektor subkloniert,
der mit denselben Enzymen gespalten worden war. Positive Klone wurden
unter Anwendung von Standardverfahren bestimmt und in Rezipienten-Sf9-Zellen
transfiziert. Rekombinante Viren wurden dann verwendet, um Insektenzellen
unter Verwendung eines Standardmediums (IPL-41), ergänzt mit
10% fötalem
Rinderserum, zu infizieren. Die Infektionsmultiplizität betrug
dabei 20. Expression von rekombinantem Protein wurde wie oben beschrieben
bestimmt. Das in diesem Vektor produzierte rekombinante Protein
trägt eine
His-Markierung, und so wurde es an Ni2+-Affinitätssäulen gereinigt,
die ebenfalls bereits oben beschrieben wurden. Das Protein besteht
aus den Aminosäuren
10–180
und weist ein mittels SDS-PAGE ermitteltes Molekulargewicht von
20 kD auf.
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Anschließend wurden
zusätzliche
eukaryotische Transfektanten erzeugt. Hierzu wurde die NY-ESO-1-Kodiersequenz
aus dem oben beschriebenen pQE9-Vektor isoliert und dann in BamHI-HindIII-Stellen
von eukaryotischer Expressionsvektor-pcDNA 3.1 kloniert. Als Nächstes wurden
COS-7-Zellen mit diesem Vektor durch Kontaktieren von Zellproben
mit 150 ng des zuvor erläuterten
Plasmids und 150 ng von Plasmid- pcDNA
1 Amp, das entweder cDNA für
HLA-A2.1 oder cDNA für
HLA-A1 enthielt, transfiziert. Es wurde das durchwegs bekannte DEAE-Dextranchloroquinverfahren
eingesetzt. Die Zellen wurden dann bei 37°C 48 h lang inkubiert, wonach
sie in einem CTL-Stimulationstest getestet wurden. Im Besonderen
wurde hierzu der Test gemäß Traversari
et al., Immunogenetics 35, 145–148
(1992), hierin durch Verweis aufgenommen, eingesetzt. Kurz zusammengefasst
wurden 2.500 CTLs (NW38-IVS-1,
siehe Beispiel 9, unten) in 100 μl
RPMI, ergänzt
mit 100% menschlichem Serum, und 25 E/ml rekombinantes IL-2 zu Mikrowells,
die COS-7-Transfektanten (20.000 Zellen/Well) enthielten, zugesetzt.
Nach 24 h wurden 50 μl Überstand
aus jedem Well abgenommen, und TNF-α-Levels wurden in einem Standardtest,
d.h. in einem, in dem Zytotoxizität gegen WEHI-164-Klon-13-Zellen
getestet wurde, unter Verwendung von MTT bestimmt. Positive Zellen
wurden in der Western-Blot-Analyse, die im nachfolgenden Beispiel
beschrieben wird, eingesetzt.
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Die
verwendeten CTLs waren CTL NW38-IVS-1, hergestellt gemäß Knuth
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 3511–3515 (1984). Im Detail wurden
gemischte Lymphozyten-T-Zellen-Kulturen durch Kombinieren von 105 autologen NW38-MEL-1-Tumorzellen und 106 peripheren Blutlymphozyten, die der Person
entnommen wurden, erstellt. Das Cytokin IL-2 wurde zugesetzt, und
die gemischte Kultur wurde eine Woche lang bei 37°C inkubiert.
Tumorzellen wurden entfernt, und eine neue Aliquote von 5 × 104 Tumorzellen wurde zusammen mit IL-2 zugesetzt.
Dieser Vorgang wurde wöchentlich
wiederholt, bis eine starke Antwort beobachtet werden konnte, wenn
gegen 51Cr-markierte NW-MEL-38-Zellen getestet
wurde. Die Antwort-T-Zellen wurden gesammelt und eingefroren, bis
sie in weiteren Versuchen eingesetzt wurden.
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Beispiel 8
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Western-Blot-Analyse
wurde dann unter Verwendung der oben beschriebenen Serumproben sowie der
oben beschriebenen Zelllysate, die aus der Zelllinie NW-MEL-38 entnommen wurden,
und den oben beschriebenen COS-7-Transfektanten und dem gereinigten
rekombinanten Protein, ebenfalls oben beschrieben, durchgeführt. Serumproben
wurden zu verschiedenen Zeitpunkten der Therapie des Patienten entnommen. Es
gab keinen Unterschied in den Resultaten.
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In
diesen Tests wurden 1 μg
rekombinantes NY-ESO-1-Protein oder 5 μl Zelllysate von jedem Typ in SDS
verdünnt
und fünf
Minuten lang gekocht und anschließend an einem 15%-SDS-Gel Elektrophorese
unterzogen. Nach dem Blotting über
Nacht auf Nitrocellulose (0,45 μm)
und Blockieren mit 3% BSA wurden die Blots mit Serum, verdünnt auf
1:1.000, 1:10.000 und 1:100.000, oder mit einem monoklonalen Antikörper gegen
NY-ESO-1, verdünnt
auf 1:50, als positive Kontrolle inkubiert. Der monoklonale Antikörper wurde
gemäß Chen et
al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 5915–5919 (1996), wie folgt beschrieben
hergestellt. BALB/C-Mäuse wurden
mittels fünf
subkutaner Injektionen von rekombinantem NY-ESO-1-Protein in 2-
bis 3-Wochen-Intervallen immunisiert. Die Immunisierungsformulierung
umfasste 50 μg
rekombinantes Protein in Adjuvans. Bei der ersten Injektion wurde
komplettes Freundsches Adjuvans verwendet, und inkomplettes Freundsches
Adjuvans wurde danach verwendet. Milzzellen wurden den immunisierten
Mäusen
entnommen und mit Maus-Myelomzelllinie SP2/0 fusioniert, um Hybridome
zu bilden. Das repräsentative
Hybridom E978 wurde zur Bildung von mAbs verwendet.
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Nachdem
Hybridome gebildet waren, wurden sie kloniert, und ihre Überstände wurden
gegen rekombinantes Protein unter Verwendung eines Standard-Festphasen-ELISA an Mikrotiterplatten
gescreent. Der Test erfolgte gemäß Dippold
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 6114–6118 (1980). Eine Reihe von
negativen Kontrollen wurden unter Verwendung von rekombinantem NY-ESO-1
ebenfalls durchgeführt.
Serumantikörper, die
sich an rekombinantes Protein banden, produziert durch E. coli wie
oben beschrieben, wurden unter Verwendung von Ziege-Anti-Human-IgG,
markiert mit alkalischer Phosphatase bei einer 1:10.000-Verdünnung, sichtbar
gemacht und wurden dann mit NBT-Phosphat sichtbar gemacht. Nicht
transfizierte COS-7-Zellen wurden auch als Kontrolle verwendet.
Serum aus einer gesunden Person wurde ebenfalls als Kontrolle verwendet.
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Starke
Reaktivität
gegen das rekombinante Protein wurde bei Serumverdünnungen
bis hinunter zu 1:100.000 erkannt, und es wurde auch Reaktivität gegen
Lysat von NW-MEL-38 beobachtet. Es wurde keine Reaktivität gegen
die nicht transfizierten COS-7-Zellen gefunden, und das Serum aus
einer gesunden Person zeigte auch keine Reaktivität.
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Beispiel 9
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Vier
verschiedene Formen von NY-ESO-1 werden oben beschrieben, d.h. die
durch Seq.-ID Nr. 1 in E. coli produzierte Form sowie eine, die
aus den Aminosäuren
10–180
besteht, eine, die aus den Aminosäuren 10–121 besteht, und eine Form,
die im oben erläuterten
Baculovirus-Vektorsystem exprimiert wird und aus den Aminosäuren 10–180 besteht.
Jede Form wurde in ELISAs gemäß der oben
beschriebenen Arbeitsvorschriften eingesetzt. Alle Formen des Proteins
erwiesen sich als gleich reaktiv mit Antikörpern, die verschiedenen Patienten
entnommen wurden, sowie mit den oben erläuterten murinen monoklonalen
Antikörpern.
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Beispiel 10
-
Bei
der Untersuchung der COS-7-Transfektanten, siehe oben, und den in
diesem Beispiel erläuterten Tests
wurde eine zytolytische T-Zelllinie "NW38-IVS-1" verwendet. Diese "CTL" wurde über In-vitro-Stimulation der
oben erwähnten
peripheren Blutlymphozyten unter Verwendung der Tumorzelllinie NW-MEL-38
gebildet. Dies erfolgte unter Verwendung von Standardverfahren.
-
Die
CTL wurde in einem Zytotoxizitätstest
mit NW-MEL-38 (die NLA-A1-, -A2-positiv und NY-ESO-1-positiv war)
zusammen mit zwei allogenen Zelllinien, die NY-ESO-1- und NLA-A2-positiv
waren (SK-MEL-37 und MZ-MEL-19), einer Zelllinie, die MHC-Klasse-1-negativ
ist (SK-MEL-19), einer Zelllinie, die HLA-A2-positiv, jedoch NY-ESO-1-negativ ist (NW-MEL-145),
zusammen mit Kontrollzelllinien K562 und autologen, Phytohämagglutinin-stimulierten
Blasten verwendet. Verschiedene Effektor/Target- Verhältnisse
wurden verwendet, und Lyse von 51Cr-markierten
Targetzellen war der gemessene Parameter. 5 zeigt
dies.
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Die
Resultate wiesen darauf hin, dass die CTL NW38-IVS-1 sowohl die
autologe Zelllinie NW MEL-38 als auch die allogenen Zelllinien,
die HLA-A2- und ESO-1-positiv waren, lysierte. Somit war die CTL
mit allogenen Materialien reaktiv. Siehe 6.
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Beispiel 11
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Da
Patient NW38 HLA-A1- und HLA-A2-positiv war, wurden Versuche durchgeführt, um
zu bestimmen, welches MHC-Molekül
das präsentierende
Molekül
war.
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Derselbe
Versuch, der oben mit COS-7-Zellen beschrieben wurde, wurde durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass in diesen Versuchen darauf geachtet wurde, separate
Gruppen von Co-Transformanten sicherzustellen, die entweder mit
HLA-A1-cDNA oder mit HLA-A2-cDNA, jedoch nicht mit beiden, transformiert
worden waren. Diese Resultate zeigen, dass die CTL-NW38-IVS-1 ausschließlich COS-7-Transfektanten,
die sowohl NY-ESO-1 als auch HLA-A2 enthielten, lysierten. Siehe 6.
Die Arbeit bestätigte
auch die Spezifität der
CTL, da die NY-ESO-1-negativen, HLA-A2-positiven Zellen, die in
Beispiel 9 beschrieben wurden, bezüglich anderer Moleküle positiv
waren, die dafür
bekannt sind, zu Peptiden verarbeitet zu werden, die von HLA-A2-Molekülen präsentiert
werden.
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Beispiel 12
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Nachdem
das präsentierende
MHC-Molekül
als HLA-A2 identifiziert worden war, wurde unter Verwendung des
Modells von D'Amaro
et al., Human Immunol. 43, 13–18
(1995), und Drijfhout et al., Human Immunol. 43, 1–12 (1995),
ein Screening der Aminosäuresequenz
auf NY-ESO-1 durchgeführt,
um alle Peptide zu identifizieren, die diesem Motiv entsprechen.
Peptide, die allen der dadurch abgeleiteten Aminosäuresequenzen entsprechen,
wurden unter Verwendung herkömmlicher
Verfahren synthetisiert und wurden anschließend in Zytotoxizitätstests
gemäß Knuth
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 3511–3515 (1984), verwendet. Im
Detail wurde die Zelllinie CEMX721.174.T2 (nachstehend als "T2" bezeichnet) verwendet,
da sie keine Antigene gegen Peptide im Komplex mit MHC verarbeitet,
was sie ideal für
Versuche des hierin beschriebenen Typs macht. Proben von T2-Zellen
wurden mit 100 μCi
von Na(51Cr)O4 unter
Verwendung von Standardverfahren markiert und wurden dann dreimal
gewaschen, woraufhin inkubation mit 10 μg/ml Peptid und 2,5 μg/ml β2-Mikroglobulin folgte.
Die Inkubation dauerte eine Stunde bei Raumtemperatur. Dann wurden
Antwortzellen (100 μl
einer Suspension von CTL NW38-IVS-1) in einem Verhältnis Effektor:Target
von 90:1 zugesetzt und vier Stunden lang in einer wassergesättigten
Atmosphäre
mit 5% CO2 bei 37°C inkubiert. Anschließend wurden
die Platten bei 200 × g
fünf Minuten
lang zentrifugiert, 100 μl Überstand
wurden entfernt, und Radioaktivität wurde gemessen. Der Prozentsatz
an 51Cr-Freisetzung wurde gemäß bekannter
Vorgehensweisen bestimmt. Es wurde erkannt, dass die Peptide SLLMWITQCFL
(Seq.-ID Nr. 4), SLLMWITQC (Seq.-ID Nr. 5) und QLSLLMWIT (Seq.-ID
Nr. 6) die drei besten Stimulatoren von CTLs waren. Vergleichbare
Resultate wurden erhalten, wenn NW-MEL-38 und die Zelllinien SK-MEL-37
und MZ-MEL-19 als Targets verwendet wurden, wie oben bereits gezeigt
wurde.
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Beispiel 13
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Es
wurden Untersuchungen durchgeführt,
um zu bestimmen, ob CD4+-Helfer-T-Zellen
Komplexe von MHC-Klasse-II-Molekülen
und von NY-ESO-1 abstammenden Peptiden erkannten.
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Tumorzelllinie
MZ-MEL-19 wurde als HLA-DR53-positiv typisiert. Somit wurde NY-ESO-1 unter Einbezug
von Futaki et al., Immunogenetics 42, 299–301 (1995), die Bindungsmotive
für NLA-DR53
beschrieben, gescreent. Insgesamt achtundzwanzig Peptide, die sich
theoretisch an HLA-DR53 binden würden,
und Antigene, die Zellen alleine präsentieren.
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Periphere
Blutlymphozyten ("PBLs") wurden aus zwei
Patienten mit metastatischem Melanom isoliert, die als HLA-DR53-positiv
typisiert worden waren.
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Das
Typisieren erfolgte unter Verwendung von herkömmlichen, im Handel erhältlichen
Reagenzien. Ein Patient wurde als positiv bezüglich HLA-DRB1 (Allele 1501–05, 1601–1603, 1605
und 0701), HLA DRB4* (Allele 0101–0103) und DRB5* (Allele 0101)
typisiert, während
der zweite Patient als positiv für
HLA-DRB1* (Allele 1401, 1407, 1408 und 0901), HLA-DRB3* (Allele
0201–0203)
und DRB4* (Allele 0101–0103)
typisiert wurde. Alle Allele von HLA-DRB4* werden gemäß Bodmer
et al., Human Immunol. 34, 4–18
(1992), als HLA-DR53 bezeichnet.
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Die
PBLs wurden mit magnetischen Kügelchen,
beschichtet mit geeigneten Antikörpern,
um CD4+- und CD8+-T-Lymphozyten
zu verarmen, behandelt. Die verbleibenden Zellen wurden in 24-Well-Platten
bei 4 × 106 Zellen/Well überimpft und wurden an den
Kunststoff der Wells 24 h lang anhaften gelassen. Jegliche nicht anhaftende
Zellen wurden entfernt, und die verbleibenden Zellen wurden als
Antigen-präsentierende
Zellen verwendet. Diese Zellen wurden mit GM-CSF (1.000 E/ml) und
IL-4 (1.000 E/ml) 5 Tage lang in flachbödigen 96-Well-Nitrocellulose-Platten,
die über
Nacht bei 4°C
mit 5 μg/ml
Anti-γ-Interferon-Antikörpern beschichtet worden
waren, stimuliert. Die Zellen wurden bei 3,5 × 105 Zellen/Well überimpft.
-
Die
Zellen wurden dann mit 4 μg/Well
Testpeptid oder 2 μg/Well
des kompletten NY-ESO-1-Proteins als
Kontrolle gepulst.
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Anschließend wurden
CD4+-T-Zellen (1 × 105 Zellen/Well)
in RPMI-1640-Medium, ergänzt
mit 10% menschlichem Serum, L-Asparagin (50 mg/l), L-Arginin (242
mg/l) und L-Glutamin (300 mg/l), zusammen mit 2,5 ng/ml IL-2 in
einem Endvolumen von 100 μl
zugesetzt.
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Dieses
Gemisch wurde 48 h lang bei 37°C
in einer wassergesättigten
Atmosphäre
inkubiert. Dann wurden die Platten sechsmal mit einer Lösung von
0,05% Tween 20/ PBS gewaschen, und anschließend wurde biotinylierter Anti-Interferon-γ-Antikörper in
0,5 μg/ml
zugesetzt. Der Antikörper
wurde 2 h lang bei 37°C
inkubiert, wonach die Platten mit Standardreagenzien 1 h lang entwickelt
wurden. Das Substrat 3-Ethyl-9-aminocarbazol
wurde zugesetzt und 5 min lang inkubiert, wobei Positive als rote
Punkte dargestellt sind. Die Anzahl an roten Punkten/Well wies auf
die Häufigkeit
von CD4+-T-Lymphozyten hin, die Komplexe
von Peptid und HLA-DR53 oder HLA-DR53
und einem Peptid, das aus rekombinantem NY-ESO-1-verarbeitet war,
erkannte. Als Kontrollen wurden Tests unter Verwendung von Reagenzien
alleine (d.h. CD4+-Zellen alleine und dem Farbstoff
alleine) durchgeführt.
-
Für die folgenden
Peptide wurde erkannt, dass sie die CD4+-T-Lymphozyten
so sensibilisieren, dass sie γ-Interferon
freisetzen.
-
-
Diese
drei Peptide entsprechen dem Motiv für Bindung an HLA-DR53, das
von Futaki et al., s. o., beschrieben wird und das ein Ankerrest
von Tyr, Phe, Trp oder Leu, gefolgt von Ala oder Ser drei Reste
stromab, ist.
-
Für zusätzliche
Peptide wurde erkannt, dass sie sich an HLA-DR53 binden. Diese Peptide
sind:
-
-
Beispiel 14
-
Eine
menschliche Hoden-cDNA-Expressionsbibliothek wurde erhalten und
mit Serum eines Melanompazienten, identifiziert als MZ2, gescreent.
Siehe z.B. Stammanmeldung U.S.-Patent Nr. 5.804.381; siehe auch
U.S.-Patent Nr. 5.698.396; Sahin et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 92, 11810–11813
(1995). Dieses Serum wurde unter Anwendung der in diesen Verweisen
beschriebenen Verfahren behandelt. Kurz gesagt wurde das Serum 1:10
verdünnt
und anschließend
mit transfiziertem E.-coli-Lysat vorabsorbiert. Nach diesem Vorabsorptionsschritt
wurde das absorbierte Serum auf eine Endverdünnung von 1:100 1:10 verdünnt. Nach
der letzten Verdünnung
wurden die Proben über
Nacht bei Raumtemperatur mit Nitrozellulosemembranen, die Phagenplaques
enthielten, die unter Anwendung der oben beschriebenen Verfahren
hergestellt wurden, inkubiert. Die Nitrozellulosemembranen wurden
gewaschen, mit mit alkalischer Phosphatase konjugierten sekundären Ziege-Anti-Human-FCγ-Antikörpern inkubiert,
und die Reaktion wurde mit den Substraten 5-Brom-4-chlor-3-indolylphosphat
und Nitroblau-Tetrazolium beobachtet. In einem zweiten Screening
wurden jegliche Phagemide, die für
menschliches Immunglobulin kodierten, eliminiert.
-
Insgesamt
wurden 3,6 × 105 pfus gescreent, was zu acht positiven Klonen
führte.
Es wurden Standardsequenzierungsreaktionen durchgeführt, und
die Sequenzen wurden mit Sequenzbanken bekannter Sequenzen verglichen.
-
Von
den acht Klonen wurde herausgefunden, dass zwei für bekannte,
mit Autoimmunerkrankungen assoziierte Moleküle kodierten, d.h. Golgin-95
(Fritzler et al., J. Exp. Med. 178, 49–62 (1993)), sowie den menschlichen
Bindungsfaktor stromauf (Chan et al., J. Exp. Med. 174, 1239–1244 (1991)).
Von drei anderen Klonen wurde herausgefunden, dass sie für Proteine
kodierten, die weitgehend in menschlichem Gewebe exprimiert werden,
d.h. ribosomalen Rezeptor, Kollagentyp-VI-Globulardomäne und rapamycinbindendes
Protein. Von den verbleibenden drei Sequenzen wurde von einer herausgefunden,
dass sie zu keiner bekannten Sequenz homolog war, jedoch ubiquitär in menschlichen
Geweben exprimiert wurde (dies wurde mittels RT-PCR-Analyse herausgefunden,
es werden hierin jedoch keine Details bereitge stellt). Von den verbleibenden
zwei wurde herausgefunden, dass sie identisch zu HOM-MEL-40 voller
Länge waren,
beschrieben in 08/479.328, während
vom achten Klon herausgefunden wurde, dass er beinahe identisch
mit "SSX3" war, wie von DeLeeuw
et al., Cytogenet. Cell Genet 73, 179–183 (1996), beschrieben, und
sich von diesem lediglich durch zwei Basenpaarunterschiede in der
kodierenden Region unterschied. Diese Unterschiede sind in ihrer Natur
wahrscheinlich künstlich;
der Klon umfasste jedoch auch eine untranslatierte 3'-Region aus 43-Basenpaaren.
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Beispiel 15
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Um
die unten beschriebenen Southern-Blotting-Versuche durchzuführen, wurden
die SSX-Gene unter Anwendung von RT-PCR amplifiziert.
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Dazu
wurden unter Verwendung der veröffentlichten
SSX2-Sequenz zwei Primer hergestellt, nämlich
-
-
Siehe
Crew et al., EMBO J. 14, 2333–2340
(1995). Danach wurde die Amplifikation unter Verwendung von 0,25
U Taq-Polymerase in 25 μl
Reaktionsflüssigkeitsmenge
und einer Annealingtemperatur von 60°C durchgeführt. Es wurden insgesamt 35
Zyklen durchgeführt.
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Beispiel 16
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Das
oben beschriebene RT-PCR-Verfahren wurde mit Hoden-Gesamt-RNA durchgeführt und
das Amplifikationsprodukt wurde in Southern-Blotting-Versuchen eingesetzt.
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Es
wurde genomische DNA aus nicht neoplastischen Gewebeproben extrahiert,
dann unter Verwendung von BamHI, Eco-RI oder HindIII in separaten
Experimenten Restriktionsenzymverdau unterzogen und schließlich auf
einem 0,7%igen Agarosegel getrennt, gefolgt von Blotting auf Nitrozellulosefiltern.
Die oben beschriebenen Amplifikationsprodukte wurden unter Verwendung
von bekannten Verfahren mit 32P markiert,
und die markierten Materialien wurden schließlich als Sonden unter Bedingungen
hoher Stringenz (65°C,
wässriger Puffer)
eingesetzt, gefolgt von Waschvorgängen mit hoher Stringenz, und
endeten mit einem Endwaschvorgang mit 0,2 × SSC, 0,2% SDS, 65°C.
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Der
Southern-Blotting-Test ergab in jedem Fall mehr als 10 Banden (d.h.
jedes der BamHI-, EcoRI- und HindIII-Verdauprodukte), was sehr stark
darauf hindeutete, dass es eine SSX-Genfamilie gibt, die mehr als
die drei zuvor identifizierten enthält. Angesichts dieser Beobachtung
wurde ein Ansatz kreiert, der sowohl PCR-Klonierung als auch Restriktionskartenanalyse
kombinierte, um andere SSX-Gene zu identifizieren.
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Beispiel 17
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Wurden
die Sequenzen von SSX1, -2 und -3 verglichen, so wurde herausgefunden,
dass sie stark konservierte 5'-
und 3'-Regionen
gemeinsam hatten, was erklärte,
warum die Oligonucleotide von Seq.-ID Nr. 13 und 14 fähig waren,
alle drei Sequenzen unter den angegebenen Bedingungen zu amplifizieren,
und nahe legte, dass diese Homologie von der SSX-Genfamilie, unabhängig von
der Größe, geteilt
wurde. Daher wären
die Oligonucleotide der Seq.-ID Nr. 13 und 14 ausreichend, um die
anderen Mitglieder der SSX-Genfamilie zu amplifizieren.
-
Eine
Analyse der Sequenzen von SSX1, -2 und -3 ergab, dass SSX1 und -2
eine BglII-Stelle enthielt, die von SSX3 nicht geteilt wurde. Ähnlichermaßen enthielt
SSX3 eine EcoRV-Stelle, die von anderen Genen nicht geteilt wurde.
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Angesichts
dieser Information wurde Hoden-cDNA unter Verwendung der Seq.-ID
Nr. 13 und 14 wie oben beschrieben amplifiziert und dann einem BglII-Verdau
unterzogen. Jegliche BglII-resistente Sequenzen wurden dann kloniert,
sequenziert und mit den bekannten Sequenzen verglichen.
-
Dies
führte
zur Identifikation von zwei zuvor unidentifizierten Sequenzen, die
hiernach als SSX4 und SSX5 bezeichnet wurden. Durch eine Suche in
der GenBank-Datenbank wurden zwei Klone gefunden, die mit den Zugriffsnr.
N24445 und W00507 identifiziert wurden, die beide aus einem von
Sequenz-Markierung abstammenden cDNA-Segment bestanden. Der mit
N24445 identifizierte Klon enthielt die untranslatierte 3'-Region von SSX4
und einen Teil von dessen kodierender Sequenz, während der als W00507 identifizierte
Klon ein kürzeres
Fragment der untranslatierten 3'-Region
von SSX4 und einen längeren
Abschnitt der kodierenden Sequenz enthielt. Im Speziellen besteht
N24445 aus der Base 344 von SSX4, durch das 3-Ende, plus 319 Basen
3' von Stoppcodon.
Die W00507-Sequenz besteht aus einer 99-Basenpaar-Sequenz, die keine
Homologie zu den SSX-Genen aufweist, die von einer Region gefolgt
werden, die identisch zu den Nucleotiden 280 bis zum Ende von SSX4
bis 67 Basen 3' vom
Stoppcodon des Moleküls
sind.
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Es
wurden zwei Formen von SSX4 identifiziert. Einer davon fehlten die
Nucleotide 331 bis 466, sie war jedoch ansonsten mit SSX4, wie oben
beschrieben, identisch. Weiters ist d e kürzere Form eine alternativ
gespleißte
Variante.
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In
der folgenden Tabelle 1 werden die Nucleotid- und Aminosäuresequenzen
der 5 bekannten Mitglieder der SSX-Familie verglichen. In der Tabelle
ist horizontal die Nucleotidhomologie und vertikal die Aminosäurehomologie
angegeben.
-
Tabelle
1: Nucleotid- und Aminosäurehomologie
unter Mitgliedern der SSX-Familie
-
Daher
weisen SSX1 und SSX4 89,4%ige Homologie auf Nucleotidebene und 79,3%-ige Homologie auf
Aminosäureebene
auf.
-
Wird
die trunkierte Form von SSX4 analysiert, so weist sie aufgrund von
alternierendem Spleißen
und Verschieben eines stromab gelegenen offenen Leserasters eine
zu anderen vollkommen unterschiedliche Aminosäuresequenz auf. Das mutmaßliche Protein
ist 153 Aminosäuren
lang, und die 42 carboxyterminalen Aminosäuren zeigen keine Homologie
zu den anderen SSX-Proteinen.
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Beispiel 18
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Anschließend wurde
die genomische Organisation der SSX2-Gene studiert. Dazu wurde eine
genomische menschliche Plazentabibliothek (in Lambda-Phage) unter
Verwendung derselben, oben in der Abhandlung über die Southern-Blotting-Arbeit
beschriebenen Arbeitsvorschriften und Sonden gescreent. Jegliche
positive Primärklone
wurden durch zwei zusätzliche
Klonierungsrunden gereinigt.
-
Es
wurden mehrere positive Klone isoliert, wobei einer davon partiell
sequenziert wurde und als genomischer Klon von SSX2 identifiziert
wurde. Eine Reihe von Experimenten, in der Standard-Subklonierungs- und
Sequenzierungsarbeiten durchgeführt
wurden, folgte, um die Exon-Intron-Grenzen zu definieren.
-
Die
Analyse zeigte, dass das SSX2-Gen sechs Exons enthielt und zumindest
8 Kilobasen umfasste. Von allen definierten Grenzen wurde herausgefunden,
dass sie die Consensus-Sequenz von Exon/Intron-Verbindungsstellen,
d.h. GT/AG, einhielten.
-
Von
der oben beschriebenen alternierenden Spleißvariante von SSX4 wurde herausgefunden,
dass ihr das fünfte
Exon in der kodierenden Region fehlte. Dies wurde durch einen Vergleich
desselben mit dem genomischen SSX2-Klon und durch die daraus resultierenden
Korrelationen ermittelt.
-
Beispiel 19
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Danach
wurde die Expression von individuellen SSX-Genen in normalen und
Tumorgeweben untersucht. Dazu war die Konstruktion von spezifischen
Primern, basierend auf den bekannten Sequenzen, notwendig, wobei
diese als Seq.-ID Nr. 15–24
folgen:
-
Tabelle
2: Genspezifische PCR-Primersequenzen für einzelne SSX-Gene
-
Die
Spezifität
der Klone wurde durch Amplifizieren der zuvor identifizierten cDNA
für SSX1
durch SSX5 bestätigt.
Es wurde Taq-Polymerase bei 60°C
für SSX1
und –4
und 65°C
für SSX2,
-3 und -5 verwendet. Für
jeden Satz von Primerpaaren wurde herausgefunden, dass es spezifisch
ist, außer
dass für
die SSX2-Primer herausgefunden wurde, dass sie geringe (weniger
als 1/20 von SSX2) Mengen an SSX3-Plasmid-DNA amplifizieren.
-
Sobald
die Spezifität
bestätigt
war, wurden die Primer verwendet, um Hoden-mRNA unter Anwendung der
oben dargelegten RT-PCR-Arbeitsvorschriften zu analysieren.
-
Die
erwarteten PCR-Produkte wurden in allen 5 Fällen gefunden, und eine Amplifikation
mit dem SSX4-Paar führte
tatsächlich
zu zwei Amplifikationsprodukten, die alternativen Spleißvarianten
entsprechen.
-
Danach
wurde die Expression von SSX-Genen in kultivierten Melanozyten studiert.
Es wurde eine RT-PCR unter Anwendung der oben dargelegten Arbeitsvorschriften
durchgeführt.
Es wurde kein PCR-Produkt gefunden. Reamplifikation führte zu
einer kleinen Menge an SSX4-Produkt, das beide alternativen Formen
umfasste, was darauf hindeutete, dass die SSX4-Expression in kultivierten
Melanozyten inkonsistent ist und, wenn sie stattfindet, dies in
sehr geringem Ausmaß tut.
-
Diese
Analyse wurde dann auf ein Panel von zwölf Melanom-Zelllinien ausgedehnt.
Diese Resultate werden in der folgenden Tabelle gezeigt.
-
Tabelle
3: SSX-Expression in Melanom-Zelllinien, nachgewiesen durch RT-PCR*
-
*Positiv
(+) bedeutet starke Expression. Schwach positive Ergebnisse wurden
inkonsistent in SK-MEL-30
für SSX1,
-2 und -4 beobachtet, was wahrscheinlich ein geringes Expressionsausmaß darstellt.
-
Beispiel 20
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Zusätzliche
Experimente wurden durchgeführt,
um die Expression der Mitglieder der SSX-Familie in verschiedenen
Tumoren zu analysieren. Dazu wurde gesamtzelluläre DNA aus gefrorenen Gewebeproben
unter Verwendung von Guanidiumisothiocyanat zur Denaturierung extrahiert,
gefolgt von saurer Phenolextraktion und Isopropanolfällung, wie
von Chomczynski et al., Ann. Biochem 162, 156–159 (1987) beschrieben. Proben von
Gesamt-RNA (4 μg)
wurden mit OligodT(18)-Primern geprimt und nach Standardverfahren
revers transkribiert. Die Integrität der so erhaltenen cDNA wurde
durch Amplifizieren von B-Acin-Transkripten mittels Standard-PCR
mit 25 Zyklen getestet, wie von Tureci et al., Canc. Res. 56, 4766–4772 (1996)
beschrieben.
-
Um
die PCR-Analysen durchzuführen,
wurden die oben als Seq.-ID Nr. 15–24 sowie die als Seq.-ID Nr.
25–26
gelisteten Primer verwendet, nämlich:
-
-
Diese
beiden Sequenzen wurden jeweils zusammen mit sowohl Seq.-ID Nr.
15 als auch 18 verwendet, um das von dem für Synovialsarkom von Clark
et al., s.o., und Crew et al., s.o., berichtete SYT/SSX-Fusionstranskript
nachzuweisen. Die Amplifikation wurde durch Amplifizieren von 1 μl Erststrang-cDNA
mit 10 pMol jedes dNTP und 1,67 mN MgCl2 in
einer 30-μl-Reaktion
durchgeführt.
Nach 12 Minuten bei 94°C,
um das Enzym zu aktivieren, wurden 35 PCR-Zyklen durchgeführt. Jeder
Zyklus bestand aus 1 Minute zum Annealing (56°C für die Seq.-ID Nr. 15 & 16; 67°C für die Seq.-ID
Nr. 17 & 18;
56°C für die Seq.-ID
Nr. 19 & 20;
60°C für die Seq.-ID
Nr. 21 & 22;
66°C für die Seq.-ID
Nr. 23 & 24;
60°C für die Seq.-ID
Nr. 25 & 26 und
26 & 18), gefolgt von
2 Minuten bei 72°C;
1 Minute bei 94°C
und einem letzten Verlängerungsschritt
bei 72°C
8 Minuten lang. Eine 15-μl-Aliquote
jeder Reaktion wurde auf 2%igem Agarosegel größenfraktioniert, mit Ethidiumbromidfärbung sichtbar
gemacht und auf die erwartete Größe untersucht.
Die erwarteten Größen waren
421 Basenpaare für
Seq.-ID Nr. 15 & 16;
435 Basenpaare für
Seq.-ID Nr. 17 & 18;
381 Basenpaare für
Seq.-ID Nr. 19 & 20; 413
Basenpaare für
Seq.-ID Nr. 21 & 22
und 324 Basenpaare für
Seq.-ID Nr. 23 & 24.
Die gewählten
Bedingungen waren stringent, um ein Kreuzannealing der Primer an
andere Mitglieder der SSX-Familie zu verhindern. Es wurden auch
zusätzliche
Schritte unternommen, um sicherzustellen, dass die RT-PCR-Produkte von der
cDNA und nicht der kontaminierenden DNA abstammten. Jedes Experiment
wurde in dreifacher Ausführung
durchgeführt.
Eine Gesamtmenge von 325 Tumorproben wurde analysiert. Die Resultate
werden in den nun folgenden Tabellen 4 & 5 angeführt.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass, während
die meisten der SSX-positiven Tumoren lediglich ein Mitglied der
SSX-Familie exprimierten, einige Tumorarten Co-Expression zweier
oder mehrerer Gene aufwiesen.
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Die
Expression von SSX-Genen in Synovialsarkom wurde analysiert, da
die Literatur davon berichtet, dass von allen analysierten Synovialsarkomfällen gezeigt
wurde, dass sie entweder die SYT/SSX1- oder SYT/SSX2-Translokation
an Bruchstellen, flankiert von den hierin beschriebenen Primersätzen tragen,
d.h. Seq.-ID Nr. 25/Seq.-ID
Nr. 16; Seq.-ID Nr. 25/Seq.-ID Nr. 18; Seq.-ID Nr. 25/Seq.-ID Nr.
16; Seq.-ID Nr. 26/Seq.-ID Nr. 18. Die oben beschriebene PCR-Arbeit
zeigte, dass SYT/SSX1-Translokationen
in drei der getesteten Synovialsarkomproben gefunden wurden, während SYT/SSX2
in einer gefunden wurde. Die eine, in der sie gefunden wurde, war
auch eine, in der SYT/SSX1 gefunden wurde. Die Expression von SSX
schien unabhängig
von der Translokation zu sein.
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Tabelle
4: Expression von SSX-Genen durch menschliche Neoplasmen
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Tabelle
5: Expressionsmuster einzelner SSX-Gene in SSX-positiven Tumorproben
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Beispiel 21
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Dieses
Beispiel beschreibt im Detail weitere Versuche, die so ausgelegt
waren, dass zusätzliche
Peptide identifiziert wurden, die sich an HLA-A2-Moleküle binden
und die CTL-Proliferation stimulieren.
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Zuerst
wurden einkernige periphere Blutzellen (hiernach "PBMCs") unter Verwendung
von Standard-Ficoll-Hypaque-Verfahren aus dem Blut von gesunden
HLA-A*0201*-Spendern
isoliert. Diese PBMCs wurden dann behandelt, um anhaftende Monozyten
von nicht anhaftenden peripheren Blutlymphozyten ("PBLs") durch Inkubieren
der Zellen 1–2
Stunden lang bei 37°C
auf Kunststoffoberflächen
zu trennen. Alle nicht anhaftenden PBLs wurden gefrierkonserviert,
bis sie in weiteren Versuchen benötigt wurden. Die anhaftenden
Zellen wurden stimuliert, um zwischen dendritischen Zellen zu differenzieren,
und zwar durch Inkubieren dieser in AIMV-Medium, das mit 1000 U/ml
IL-4 und 1000 U/ml GM-CSF ergänzt
war. Die Zellen wurden 5 Tage lang inkubiert.
-
Sieben
Tage nach Beginn der Inkubation wurden Proben der dendritischen
Zellen (8 × 105) mit 50 μg/ml
exogen hinzugefügtem
Peptid beladen. (Details über
die Peptide werden später
bereitgestellt). Das Beladen dauerte 2 Stunden bei 37°C in einem
Medium, das 1000 U/ml TNF-α und
10.000 U/ml IL-1β enthielt.
Die peptidgepulsten dendritischen Zellen wurden dann zwei Mal in überschüssigem peptidfreiem
Medium gewaschen. Autologe PBLs wurden, wie oben beschrieben erhalten,
aufgetaut, und 4 × 107 PBLs wurden schließlich mit 8 × 105 peptidbeladenen dendritischen Zellen in
einem Medium, das 5 ng/ml IL-7 und 20 U/ml IL-2 enthielt, kombiniert
(Verhältnis
50:1). Die Kulturen wurden dann bei 37°C inkubiert.
-
Lymphozytenkulturen
wurden an den Tagen 14, 21 und 28 erneut stimuliert, auf dieselbe
Art und Weise, wie dies im Rahmen des Experiments nach 7 Tagen durchgeführt wurde.
An den Tagen 14, 21 und 28 wurden Cytotoxizitätstests unter Verwendung eines
Europium-Freisetzungstests durchgeführt, wie von Blomberg et al.,
J. Immunol. Meth. 114, 191–195
(1988), beschrieben, oder aber mittels eines im Handel erhältlichen ELISPOT-Tests,
der die IFN-γ-Freisetzung
misst.
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Die
getesteten Peptide stammten alle von der Aminosäuresequenz NY-ESO-1 ab, wie
dies im U.S.-Patent Nr. 5.804.381 beschrieben ist, Chen et al.,
oder von den Aminosäuresequenzen
SSX-4. Die getesteten Peptide waren:
die beide von NY-ESO1 abstammen,
und
das von SSX-4 abstammt. Die
zwei von NY-ESO1 abstammenden Peptide wurden in ELISPOT-Tests getestet. Die
Resultate folgen. Zusammenfassend gesagt wurden drei Experimente
durchgeführt.
Die Resultate werden hinsichtlich der Anzahl der gesicherten Punkte
(Positiva) präsentiert,
wenn HLA-A2-positive Zellen mit dem Peptid gepulst wurden, abzüglich der
Anzahl der erhaltenen Punkte, die nicht gepulste Zellen verwendeten. Wie
angegeben wurden Messungen an den Tagen 14, 21 und 28 vorgenommen.
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Folgende
Resultate ergaben sich für
das Peptid RLLEFYLAM.
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Tag
der Messung (Gepulste
Zellen – Ungepulste
Zellen)
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Beispiel 22
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In
nachfolgenden Versuchen wurden die oben beschriebenen T-Zellkulturen
auf beiden COS-Zellen, die mit HLA-A*0201-kodierender cDNA transfiziert
wurden, getestet und wie oben beschrieben mit endogenem Peptid gepulst
oder mit COS-Zellen, die sowohl mit HLA-A*0201- und NY-ESO1- kodierenden
Sequenzen transfiziert wurden. Es wurde erneut für beide Typen von COS-Transfektanten
der ELISPOT-Test verwendet. Es wurden sechs verschiedene Kulturen
an T-Zellen in zwei Versuchen pro Kultur getestet.
-
-
Die
Tatsache, dass das endogene NY-ESO-1 zu Lyse führte, legt nahe, dass NY-ESO-1 von HLA-A2-positiven
Zellen zu diesem Peptid verarbeitet wird.
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Ähnliche
Versuche wurden mit dem zweiten von NY-ESO-1 abstammenden Peptid,
d.h. SLAQDAPPL, durchgeführt.
Diese Ergebnisse folgen nun:
-
-
Beispiel 23
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In
weiteren Versuchen wurde die Spezifität der im vorhergehenden Versuch
generierten CTLs durch Kombinieren dieser CTLs mit COS-Zellen, transfiziert
mit HLA-A*0201-kodierenden
Sequenzen, getestet, die dann mit Peptid gepulst wurden. Zuerst
wurde das Peptid RLLEFYLAM in drei Versuchen getestet, und dann wurde
SLAQDAPPL in sechs Versuchen getestet. Die Europium-Freisetzung
wurde, wie oben beschrieben, gemessen, und der Prozentsatz der lysierten
Targetzellen wurde bestimmt. Es folgen nun die Resultate:
-
-
In
zusätzlichen
Versuchen erkannten und lysierten die für RLLEFYLAM/HLA-A2-Komplexe spezifischen
CTLs ebenso die Melanomzelllinie SK-Mel-37, von der bekannt ist,
dass sie sowohl HLA-A2 als auch NY-ESO-1 lysiert. Diese Erkennung
wurde durch Vorinkubieren der Targetzellen mit einem HLA-A2-bindenden monoklonalen
Antikörper,
BB7.2, inhibiert. Das bestätigte,
dass die CTLs HLA-A2-spezifisch für die Komplexe aus dem Peptids
und HLA-A2 waren.
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Beispiel 24
-
Ein
zusätzliches,
von SSX-4 abstammendes Peptid, d.h. STLEKINKT (Seq.-ID Nr. 29) wurde
ebenso getestet, und zwar auf dieselbe Art und Weise, wie das von
NY-ESO-1 abstammende
Peptid getestet wurde. Zuerst wurden ELISPOT-Tests unter Verwendung
von COS-Zellen, die NLA-A*0201 exprimierten, durchgeführt und
die entweder SSX-4 voller Länge
exprimierten, aufgrund von Transfektion mit cDNA, die für das Protein
kodiert, oder die mit dem Peptid gepulst waren. In zwei Versuchen
wurden drei Kulturen getestet. Die Resultate folgen nun:
-
-
Weiters
wurde die Spezifität
der CTLs, so wie bei den NY-ESO-1-Peptiden, unter Verwendung desselben
oben beschriebenen Tests bestätigt,
d.h. durch Kombinieren der generierten CTLs gegen die Komplexe mit
COS-Zellen, transfiziert mit NLA-A*0201
und gepulst mit Peptid. Es wurde der oben beschriebene Europium-Freisetzungstest
eingesetzt. Es folgen nun die Resultate:
-
-
Wie
bei den von NY-ESO-1 abstammenden Peptiden wurde die CTL-Erkennung
durch Vorinkubation mit dem monoklonalen Antikörper BB7.2 inhibiert, was die
Spezifität
der CTL für
Komplexe aus HLA-A2 und Peptiden bestätigt.
-
Beispiel 25
-
Zusätzliche
Versuche wurden mit von SSX-2 abstammenden Peptiden, nämlich KASEKIFYV
(Seq.-ID Nr. 30) und mit von NY-ESO-1 abstammenden Peptiden, nämlich SLLMWITQCFL,
SLLMWITQC und QLSLLMWIT (Seq.-ID Nr. 4–6), durchgeführt.
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In
jedem Fall wurde dieselbe Art von Tests durchgeführt, wie sie in den Beispielen
8–11 durchgeführt wurden.
Die Ergebnisse waren vergleichbar, da für jedes Peptid CTL generiert
wurden, die für
den jeweiligen Peptid/HLA-A2-Komplex spezifisch waren.
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Beispiel 26
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HLA-DR-Moleküle stellen
mehr als 90% der Klasse-II-Moleküle
dar, die an der Oberfläche
von antigenpräsentierenden
Zellen präsentiert
werden. Es gibt daher ein Interesse daran, Peptide zu bestimmen,
die sich an HLA-DR-Moleküle
binden. Weiters gibt es ein Interesse daran, so genannte "promiskuitive" Peptide zu identifizieren,
die sich an Untergruppen dieser Moleküle binden, genauso wie Peptide,
die für
nur ein bestimmtes HLA-DR-Molekül
spezifisch sind.
-
Hammer
et al., J. Exp. Med. 180, 2353–2358,
präsentieren
ein Verfahren zum Bestimmen solcher Peptide. Dieses Verfahren wird
ebenso unter www.tepitope.com und in Hammer et al., Techniques To
Identify The Rules Governing Class II MHC-Peptide Interaction, und in Fernandez
et al., (Hrsg.), MHC Volume 2 A Practical Approach, Oxford University
Press, 197–219
(1998) beschrieben. Weiters wird in einer Arbeit von Sturniolo et al.,
Nature Biotechnology 17, 555–567
(1999) ein Verfahren zur Herstellung von Peptidsequenzen beschrieben,
die sich an spezielle HLA-Klasse-II-Moleküle binden
könnten.
Diese Verfahren wurden in Verbindung mit der oben beschriebenen
Aminosäuresequenz
von NY-ESO-1 und mit HLA-DR-Molekülen eingesetzt. Diese Peptide
wurden dann unter Anwendung von Standardverfahren synthetisiert.
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Die
Peptide wurden dann mit autologen dendritischen Zellen kombiniert.
Diese wurden durch Isolieren mononuklearer peripherer Blutzellen
(hiernach "PBMCs") von HLA-DR+-Spendern unter Verwendung von FicolI-Hypaque-Verfahren
erhalten. Diese PBMCs wurden dann 1–2 Stunden lang bei 37°C auf Kunststoffoberflächen inkubiert.
Anliegende Monozyten wurden anschließend 5 Tage lang in Medium
kultiviert, das mit IL-4 und GM-CSF ergänzt war. Zur weiteren Ausführung wurde
AIMV-Me dium, ergänzt
mit 1000 U/ml IL-4, und 1000 U/ml GM-CSF verwendet. Diese Inkubation
stimuliert die Differenzierung zu dendritischen Zellen.
-
Danach
wurden Proben dendritischer Zellen (8 × 105)
mit 50 μg/ml
endogen hinzugefügtem
Peptid beladen. Das Beladen dauerte 2 Stunden bei 37°C in einem
Medium, das mit 1000 U/ml TNF-∝ und
10.000 U/ml IL-1β ergänzt war.
Peptidgepulste dendritische Zellen wurden dann zwei Mal in überschüssigem peptidfreiem Medium
gewaschen. Danach wurden autologe periphere Blutlymphozyten (4 × 107) mit 8 × 105 peptidbeladenen
dendritischen Zellen (Verhältnis
von 50:1) in einem Medium, das 5 ng/ml IL-7 und 20 U/ml IL-2 enthielt, kombiniert.
Die Inkubation wurde bei 37°C
durchgeführt.
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Die
Kulturen wurden wöchentlich
erneut mit peptidbeladenen, bestrahlten PBMCs stimuliert.
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Die
Fähigkeit
der Peptide, Komplexe mit HLA-DR-Molekülen zu bilden und CD4+-Zellproliferation
zu stimulieren, wurde durch Messen der BrdU-Aufnahme gemessen.
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Die
Spezifität
der resultierenden CD4+-Zellen wurde anschließend durch
Kämmen
dieser mit autologen dendritischen Zellen getestet, die mit Peptid,
gemischt mit rekombinantem NY-ESO-1-Protein voller Länge, oder
mit einem nicht verwandten Protein beladen wurden.
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Die
Peptide
wurden
verwendet.
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Von
beiden Peptiden wurde herausgefunden, dass sie CD4+-Zellen
von zwei verschiedenen gesunden Spendern sensibilisieren und ausweiten.
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Beispiel 27
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Dieselbe
oben beschriebene Arbeitsvorschrift wurde anschließend eingesetzt,
um Peptidsequenzen von SSX-2 zu bestimmen, die sich an HLA-DR-Moleküle binden
könnten.
Die folgenden Peptide wurden unter Anwendung von Standardverfahren
identifiziert und synthetisiert.
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-
Diese
Peptide wurden dann in kompetitiven Bindungstests unter Verwendung
von gereinigten HLA-DR-Molekülen
getestet.
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Der
Test wird von Falcioni et al., Nature Biotechnology 17, 562–567 (1999),
beschrieben. Kurz gesagt ist der Test ein "Szintillationsproximitätstest" unter Verwendung
von HLA-DR-Molekülen,
die mittels eines monoklonalen Antikörpers affinitätsgereinigt wurden.
Die verwendeten HLA-DR-Moleküle
waren DR*0101, DR*1501, DR*0301, DR*1101, DR*0701 und DR*0801. Die
Peptide wurden auf ihre Fähigkeit,
mit dem Kontrollpeptid zu konkurrieren, getestet.
(Seq.-ID Nr. 38), die von
Falcioni et al., s.o., gezeigt wurde, bindet an andere HLA-DR-Moleküle. Die
Resultate werden unten stehend als Konzentration des Testpeptids
(nM) zusammengefasst, die notwendig ist, um die Bindung des Kontrollpeptids
um 50% zu inhibieren.
-
-
Beispiel 28
-
Die
oben dargestellten Resultate führten
zu zusätzlichen
Versuchen unter Verwendung von T-Zellen, die aus zwei Spendern auf
die oben beschriebene Art und Weise isoliert wurden. In diesen Versuchen
wurden autologe dendritische Zellen wie beschrieben hergestellt
und mit T-Zellen kombiniert, deren Proliferation in einem BrdU-Test bestimmt wurde.
In einer ersten Versuchsreihe wurden die 5 in Beispiel 27 beschriebenen
Peptide vermischt, und das Gemisch wurde mit einer gleichen Menge
des SSX-2-Proteins voller Länge
und einem irrelevanten Protein, "TALL", verglichen. TALL
stimulierte die Proliferation überhaupt
nicht. Das SSX-2-Molekül voller
Länge provozierte
lediglich eine Proliferation, die etwas geringer als 60% war, während das
Peptidgemisch etwa 85% Proliferation provozierte.
-
In ähnlicher
Weise wurden die zwei Peptide aus Beispiel 1 vermischt und mit NY-ESO-1-Protein voller Länge, dem "TALL"-Molekül und unbeladenen
dendritischen Zellen verglichen. Das Gemisch provozierte lediglich
unter 20% Proliferation und NY-ESO-1 lediglich unter 40%. Die anderen
zwei Testproben provozierten keine Proliferation. Auch die Tatsache,
dass CD4+-Zellen nach Kontakt mit Zellen,
die mit von NY-ESO-1 abstammenden Peptiden gepulst wurden und Zellen,
die mit dem Protein voller Länge
gepulst wurden, proliferieren, zeigt, dass die Peptide endogen durch
zelluläre
Prozesse produziert werden, d.h., dass das Molekül voller Länge (NY-ESO-1) zu den relevanten
Peptiden der Seq.-ID Nr. 31 und 32 verarbeitet wird. Das Erkennungsmuster
ist spezifisch, da es, wenn dendritische Zellen mit TALL vermischt
wurden, keine Erkennung gab, ebenso wie keine Erkennung ungepulster
dendritischer Zellen.
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Das
Gemisch der beiden Peptide wurde dann mit jedem alleine verwendeten
Peptid sowie ohne Peptid verglichen. In diesen Versuchen stimulierte
das Gemisch über
70% Proliferation, während
die einzelnen Peptide etwa 40% stimulierten. Ohne Peptid wurde keine
Proliferation beobachtet. Der T-Zellen-Spender in diesen Versuchen
war nicht auf HLA-DR-Moleküle
typisiert worden.
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In
einer zweiten Versuchsreihe wurden Zellen eines Spenders, der als
positiv bezüglich
HLA-DR*0101 und HLA-DR*1301 typisiert worden war, mit den einzelnen
Peptiden aus Beispiel 27, einer Mischung der Peptide, dem SSX-2-Molekül voller
Länge und
dem oben beschriebenen Tall-Protein getestet. Das Peptid der Seq.-ID
Nr. 33 provozierte eine stärkere
Proliferation als die anderen einzelnen Peptide oder das Gemisch
daraus und wies eine ebenso gute Leistung auf wie das Molekül voller
Länge.
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Sechs
einzelne Versuche wurden durchgeführt, und in allen Fällen gab
es eine durchgehend stärkere T-Zellen-Proliferation,
die von dendritischen Zellen, die mit Seq.-ID Nr. 33 oder SSX-2
voller Länge
gepulst worden waren, induziert wurde, als mit einem beliebigen
der anderen Peptide oder dem TALL-Molekül. Dies zeigt, dass das Molekül voller
Länge zu
zumindest einem Klasse-II-Molekül
verarbeitet wird und dass das Peptid der Seq.-ID Nr. 33 spezifische
CD4+-Zellen provozieren kann.
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Die
obigen Beispiele zeigen unter anderem, dass Tumor-Abstoßungsantigenvorläufer, wie
z.B. NY-ESO-1, SSX-2 und jedes solche Molekül, das durch das SEREX-Verfahren identifiziert
wird, zu Peptiden verarbeitet werden, die von MHC-Klasse-I-Molekülen und
ebenso MHC-Klasse-II-Molekülen
präsentiert
werden. Peptide, die an Klasse-II-Moleküle binden, um mit ihnen Komplexe
zu bilden, können
verwendet werden, um die Proliferation von CD4+-Zellen
zu stimulieren. Weiters können,
wie hierin gezeigt wurde, Moleküle,
die solche Sequenzen enthalten, verwendet werden, um die CD4+-Zellen ebenso zu provozieren. Die vorangehenden
Beispiele zeigen verschiedene Wege, anhand derer ein durchschnittlicher
Fachmann Moleküle
identifizieren kann, die sich an Klasse-II-Moleküle binden. Diese sollten nicht
als die einzigen Verfahren angesehen werden, nach denen solche Moleküle identifiziert
werden könnten.
Der Fachmann kennt auch andere Ansätze zu diesem Zweck.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung von Peptiden der
Seq.-ID Nr. 31 oder 32, die sich an ein MHC-Klasse-II-Molekül auf der
Oberfläche
der Tumorzellen eines Patienten binden, und zwar in einer Menge,
die ausreicht, damit sich die Peptide an die MHC-Moleküle binden,
um eine Lyse durch T-Zellen zu provozieren. Die oben dargelegte
Veranschaulichung für
HLA-DR-Moleküle
ist keineswegs die einzige Art dieser Verabreichung, die verwendet
werden kann. Es kann jede Kombination von Peptiden verwendet werden,
wie z.B. jene für
andere Klasse-II-Moleküle.
Diese Peptide, die alleine oder in Kombination verwendet werden
können,
sowie das ganze Protein oder immunreaktive Teile davon können einer
Person, die dies benötigt,
unter Verwendung einer der Standardverabreichungsarten, wie z.B.
intravenöse,
intradermale, subkutane, orale, rektale und transdermale Verabreichung,
verabreicht werden. Ebenso können
pharmazeutische Standardträger,
Adjuvanzien, wie z.B. Saponine, GM-CSF und Interleukine, etc. verwendet
werden. Weiters können
diese Peptide und Proteine mit dem gelisteten Material zu Vakzinen
formuliert werden, wie dies bei dendritischen Zellen oder anderen
Zellen, die relevante MHC/Peptid-Komplexe präsentieren, der Fall ist. Diese Peptide
können
ebenso verwendet werden, um multimere Komplexe aus HLA/Peptiden,
wie z.B. die von Dunbar et al., Curr. Biol. 8, 413–416 (1998)
beschriebenen, zu bilden, worin vier Peptid/MHC/Biotin-Komplexe
an ein Streptavidin- oder Avidin-Molekül gebunden sind. Solche Komplexe
können
verwendet werden, um T-Zellvorläufer
zu identifizieren und/oder zu stimulieren.
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In ähnlicher
Weise werden in der Erfindung Verwendungen überdacht, in denen das Nucleinsäuremolekül, das für eine oder
mehrere der Seq.-ID Nr. 31 oder 32 kodiert, in polytoper Form, in
einen Vektor, z.B. einen auf einem Adenovirus basierenden Vektor,
inkorporiert ist, um es in eukaryotische Zellen, wie z.B. menschliche
Zellen, transfizierbar zu machen.
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Tests,
die aus den oben dargestellten Resultaten entwickelt wurden, können ebenso
in Progressions/Regressions-Studien verwendet werden. Man kann den
Verlauf der Abnormität
im Bezug auf die Expression von Proteinen, wie z.B. NY-ESO-1 oder
SSX-2, durch einfaches Beobachten der Proteinlevels, der Proteinexpression
etc. unter Verwendung jeglicher oder aller der oben dargelegten
Verfahren beobachten, wie z.B.. durch Identifizieren der CD4+-Zellpräsenz
und/oder Levels mittels Antikörper,
Peptide etc..
-
Es
sollte klar sein, dass diese Verfahren ebenso angewandt werden können, um
die Wirksamkeit einer therapeutischen Behandlung nachzuweisen. Im
Wesentlichen kann man unter Verwendung eines jeden der oben beschriebenen
Tests einen Basiswert für
das Protein nehmen, einen bestimmten therapeutischen Wirkstoff verabreichen
und dann die Proteinmengen danach beobachten, wobei Veränderungen
der Proteinmengen als Indices für
die Wirksamkeit der Therapie angesehen werden.
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Wie
oben angegeben wurde, umfasst die Erfindung unter anderem die Erkennung
einer "integrierten" Immunantwort auf
die Moleküle
von Interesse. Eine Abzweigung davon ist die Fähigkeit, den Verlauf einer Krebstherapie
zu beobachten, wobei ein Patient, der die Therapie benötigt, eine
Impfung eines hierin beschriebenen Typs erhält. Solch eine Impfung führt z.B.
zu einer T-Zellen-Antwort gegen Zellen, die MHC/Peptid-Komplexe
auf ihren Zellen präsentieren.
Die Antwort umfasst ebenso eine Antikörper-Antwort, möglicherweise
ein Resultat der Freisetzung von Antikörperprovozierenden Proteinen
durch die Lyse von Zellen durch die T-Zellen. Man kann daher die
Wirkung einer Impfung durch Beobachten einer Immunantwort verfolgen.
Wie oben angegeben, kann eine Erhöhung des Antikörper-Titers
oder der T-Zellenzählung
als ein Indiz für
Fortschritt im Bezug auf eine Impfung angesehen werden und umgekehrt.
Daher ist ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Verfahren, um die
Wirksamkeit einer Impfung nach ihrer Verabreichung zu beobachten,
indem Antikörperspiegel
im Patienten bestimmt werden, die für die Impfung selbst spezifisch
sind, oder große
Moleküle,
von denen die Impfung einen Teil darstellt.
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Die
Wirkung einer Impfung kann ebenso durch Beobachten der T-Zellen-Antwort
des Patienten, dem die Impfung verabreicht wurde, gemessen werden.
Eine Anzahl an Tests kann verwendet werden, um die Vorläuferhäufigkeit
dieser in-vitro-stimulierten T-Zellen zu messen. Diese umfassen,
sind jedoch nicht eingeschränkt
auf, Chrom-Freisetzungstests,
TNF-Freisetzungstests, IFNγ-Freisetzungstests,
einen ELISPOT-Test etc.
Veränderungen
in den Vorläufer-T-Zellhäufigkeiten
können
gemessen und mit der Wirksamkeit der Impfung korreliert werden.
Zusätzliche
Verfahren, die angewandt werden können, umfassen die Verwendung
von multimeren Komplexen aus MHC/Peptiden. Ein Beispiel für solche
Komplexe ist das tetramere HLA/Peptid-Biotin-Streptavidin-System
von Dunbar et al., Curr. Biol. 8, 413–416 (1998).
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Die
Identifikation der gegenständlichen
Proteine als Implikation bei pathologischen Zuständen, wie z.B. Krebs, legt
auch eine Reihe therapeutischer Ansätze zusätzlich zu den oben beschriebenen
nahe. Die oben dargelegten Experimente zeigen, dass Antikörper als
Antwort auf die Expression des Proteins produziert werden. Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist daher die Verwendung von Antikörpern, wie z.B. humanisierter
Antikörper,
Antikörperfragmente
etc., bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Krankheiten,
die durch abweichende oder abnormale Proteinspiegel gekennzeichnet
sind. Diese Antikörper können mit
geeigneten zytostatischen oder zytotoxischen Reagenzien getaggt
oder markiert werden.
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Es
können
ebenso T-Zellen verabreicht werden. Es muss angemerkt werden, dass
die T-Zellen in vitro unter Verwendung von immunantwortenden Zellen,
wie z.B. dendritischen Zellen, Lymphozyten oder jeglicher anderer
immunantwortender Zellen, zu Tage gebracht werden können und
dann erneut in das behandelte Subjekt perfundiert werden können.
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Es
ist anzumerken, dass die Herstellung von T-Zellen und/oder Antikörpern ebenso
durch Verabreichen von Zellen, vorzugsweise behandelt, damit sie
nichtproliferativ gemacht werden, erreicht werden kann, wobei diese
relevante T-Zellen- oder B-Zellen-Epitope zur Antwort bereitstellen,
wie z.B. die oben beschriebenen Epitope.
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Die
therapeutischen Ansätze
können
ebenso Antisense-Therapien umfassen, worin ein Antisense-Molekül, vorzugsweise
10 bis 100 Nucleotide lang, dem Patienten entweder "unverdünnt" oder in einem Träger, wie
z.B. einem Liposom, verabreicht wird, um die Inkorporation in eine
Zelle zu erleichtern, gefolgt von einer Inhibierung der Expression
des Proteins. Solche Antisense-Sequenzen können ebenso in geeignete Impfungen,
wie z.B. in virale Vektoren (z.B. Vakzinia), bakterielle Konstrukte,
wie z.B. Varianten der bekannten BCG-Impfung, etc., eingeschlossen
werden.
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CD4+-Zellen reagieren auf Komplexe von MHC-Klasse-II-Molekülen, und
Peptide und MHC-Klasse-II-eingeschränkte CD4+-T-Zellantworten
gegen rekombinantes NY-ESO-1,
präsentiert
von autolog kultivierten dendritischen Zellen, wurden in Melanompatienten
entdeckt. Genauer gesagt wurden CD4+-Zellen
von anderen Zellen von PBLs oder Serumproben unter Verwendung wohlbekannter
Verfahren getrennt. Danach wurden sie mit dendritischen Zellen vermischt,
die mit NY-ESO-1-Protein gepulst wurden. Die Proliferation von CD4+-Zellen wurde beobachtet, was die integrierte,
hierin beschriebene Immunantwort um eine Facette bereichert. Ein
weiterer Aspekt sind daher diese CD4+-T-Zellen,
Peptide, die sich an die MHC-Klasse-II-Moleküle binden, sowie deren Verwendung
in einer Therapie.
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Wie
die Beispiele zeigen, wird ESO-1 ebenso zu Peptiden verarbeitet,
die mit MHC-Klasse-II-Molekülen, im
Besonderen HLA-DR53, einen Komplex bilden.
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Andere
Merkmale und Anwendungen der Erfindung sind dem Fachmann bekannt
und müssen
hierin nicht dargelegt werden.
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Die
verwendeten Begriffe und Ausdrücke
werden zur Beschreibung und nicht als Einschränkung gebraucht, und bei Verwendung
solcher Begriffe und Ausdrücke
sollen keinerlei Äquivalente
der dargestellten und beschriebenen Merkmale oder Teile davon ausgeschlossen
werden, da klar ist, dass verschiedene Modifikationen innerhalb
des Schutzumfangs der Erfindung möglich sind.
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