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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zell-Oberflächenprotein, das auf menschlichen
corticalen Thymocyten und Tumorzellen exprimiert wird, die aus dem
hematopoietischen System hervorgegangen sind, und seine Verwendung.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein neues einkettiges
Polypeptidglycoprotein (nachstehend als „JL1" bezeichnet) welches ein Molekulargewicht
von etwa 120.000 Dalton und die Teilsequenz: V(Valin)-L(Leucin)-P(Prolin)-S(Serin)-V(Valin)-F(Phenylalanin)-C(Cystein)-A(Alanin)-I(Isoleucin)-T(Threonin) hat und
ausschließlich
auf corticalen Thymocyten und auf malignen Zellen von T-lymphoblastischen
Leukämie-,
T-lymphoblastischen Lymphomzellen, wobei das Lymphom aus corticalen
Thymocyten hervorgegangen ist, und auf malignen Zellen von ungefähr 50% aller
Arten von Leukämie,
die mittels immunohistochemischen und durchflusscytometrischen Analysen
identifiziert werden, exprimiert wird, und seine diagnostische und
klinische Anwendung bei Leukämie
und T-lymphoblastischem Lymphom.
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Der
menschliche Körper
zeigt spezifische Reaktionen auf fremde Substanzen, denen er nach
der Geburt ausgesetzt wird, und T- und B-Lymphocyten und Antigen
präsentierende
Zellen sind an Immunantworten beteiligt, um den menschlichen Körper zu
schützen.
Lymphocyten sind der Hauptbestandteil der Lymphorgan-Zellen und
haben eine wichtige Rolle in der spezifischen Immunantwort während der
Zirkulation durch Blut und Lymphe. Die Hauptfunktion von B-Lymphocyten
ist es Antikörper
gegen fremde Stoffe zu erzeugen. T-Lymphocyten werden in zwei Arten
eingeteilt, von denen eine die Aufgabe hat die spezifische Immunantwort zu
unterstützen
und die andere die Aufgabe hat Zellen zu töten, die mit Pathogenen infiziert
sind. Die Aufgabe von Antigen präsentierenden
Zellen ist es infizierende Antigene unspezifisch einzuhüllen und
sie aufzubereiten indem sie sie in kleine Peptide zerschneiden und
ihre Information T-Lymphocyten bereitstellen.
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T-Zell-Entwicklung
im Thymus bringt eine komplexe Reihe von Proliferations-, Differenzierungs-
und Selektionsstadien mit sich. T-Zellen gehen aus hematopoietischen
Stammzellen hervor, die in der embryonalen Leber und im postnatalen
Knochenmark produziert werden. Sie wandern in den Thymus, differenzieren sich
und werden reif und danach wandern sie in die Blutgefässe aus
und werden zu reifen T-Zellen. Nach der Umlagerung des T-Zellrezeptor-Keimbahngens
im Thymus exprimieren Thymocyten T-Zell-Rezeptorkomplexe auf ihren Zelloberflächen. Der
Genumlagerungsprozess erfordert das enzymatische System einschließlich RAG-1
und RAG-2. Als Folge kann, im Zuge eines komplexen Vorgangs eine
extrem hohe T-Zell-Rezeptorvielfalt erzeugt werden. Dennoch können nicht
alle erzeugten T-Zellrezeptoren ihre entsprechenden Funktionen in
der Peripherie ausführen.
Zellen, die Antigene, die mittels des Haupthistokompatibilitätskomplexes
(MHC) der Klasse I und Klasse II bereitgestellt werden, nicht erkennen
können
und Zellen, die eine starke Reaktion zu Eigenantigenen zeigen, werden
entfernt. Diese Vorgänge
nennt man positive beziehungsweise negative Selektion. T-Zellrezeptoren können ihre
entsprechenden Funktionen ausführen,
wenn sie ein fremdes Antigen erkennen, das auf der Zelloberfläche an ihr
eigenes MHC-Molekül
gebunden ist. Dieses Ausbildungsverfahren findet im Thymus statt.
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T-Zellen
exprimieren nicht nur T-Zellrezeptoren, sondern auch verschiedene
Zelloberflächenproteine. Diese
Proteine sind für
die T-Zellfunktion auch von Bedeutung. Die meisten dieser T-Zelloberflächenproteine werden
in einem breiten Bereich der T-Zell-Subpopulation exprimiert. Einige von
ihnen werden jedoch nur in einem spezifischen Entwicklungsstadium
exprimiert und diese Proteine können
als T-Zelloberflächenmarker zur
Bestimmung der T-Zellreifungsstadien verwendet werden. Hauptsächlich wurde
das Klassifikationssystem von Renherz et. al. zur Bestimmung der
Differenzierungsstadien der Thymocyten verwendet, in dem T-Zelloberflächenmoleküle als Marker
verwendet werden. Gemäß dieser
Klassifikation werden Thymocyten in (a) frühe Thymocyten, CD4–/CD8– doppelt
negativ, (b) einfache Thymocyten, CD4+/CD8+ doppelt positiv und (c) reife Thymocyten,
CD4+ oder CD8+ einfach
positiv, klassifiziert. Frühe
Thymocyten exprimieren CD7-, CD38- und CD71-Proteine. Sie sind die
Zellen die neu im Thymus aus dem Knochenmark ankommen und sich aktiv
teilen. Die Umlagerung der T-Zellrezeptorgene – TCRβ- findet in diesem Stadium statt.
Einfache Thymocyten nehmen den größten Teil des Thymus ein und
exprimieren CD1, CD2, CD3, CD4, CD5, CD8 und ähnliche, neu auf der Zelloberfläche und
TCRα-Gene
werden umgelagert. Danach exprimieren reife Thymocyten T-Zellrezeptoren auf
den Zelloberflächen.
Nur einige von ihnen können überleben
und ins nächste
Stadium übergehen,
die meisten von ihnen sterben (Nikolis-Zugic, 1991, Immunol. Today,
12, 65–70).
Die Zelloberflächen-Moleküle in T-Zellen
und Thymocyten können
zur Bestimmung der Differenzierungsstadien und zur Klassifikation
der Subpopulationen verwendet werden. Außerdem können sie zur Diagnose und Behandlung
von Tumoren verwendet werden, die aus T-Zellen hervorgegangen sind.
Diese Zelloberflächenproteine
spielen eine wichtige Rolle in Funktion und Entwicklung der T-Zellen.
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Thymocyten
sollten sterben, sofern der T-Zellrezeptor nicht passend ist. Der
Tod ist nicht einfach ein passiver Tod, sondern ein aktiver Tod,
der gewisse Proteine oder die Synthese von gewissen metabolischen Produkten
benötigt
(Rothenberg, 1990, Immunol. Today, 11, 116–119). Dieser Zelltod kann
spezifische Stimulationssignale von außen benötigen. Die Zelloberfächenproteine
können
an dem Signalweg beteiligt sein. Die Identifizierung von Zelloberfächenproteinen
war jedoch bis jetzt noch nicht möglich. Falls einfache Thymocyten die
spezifischen Proteine zur Übertragung
der Signale für
die Selektion von T-Zellrezeptoren und programmierten Zelltod exprimieren,
wären diese
Proteine die inhärenten
Proteine dieses Stadiums. Obwohl einige corticale Thymocyten-Antigene
wie CD1a, b und c bekanntlich auf dem Kortex des Thymus exprimiert
werden, werden sie auch auf verschiedenen Zellarten wie zum Beispiel
dentritischen Zellen, Hirn-Astrocyten und B-Lymphocyten exprimiert.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Zelloberflächenprotein,
exprimiert auf menschlichen corticalen Thymocyten und Tumorzellen,
die aus dem hematopoietischen System hervorgegangen sind, welches
ein einkettiges Polypeptidglycoprotein ist mit einem Molekulargewicht
von etwa 120.000 Dalton, von dem eine Teilsequenz wie folgt ist:
V(Valin)-L(Leucin)-P(Prolin)-S(Serin)-V(Valin)-F(Phenylalanin)-C(Cystein)-A(Alanin)-I(Isoleucin)-T(Threonin),
bereitzustellen.
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Ein
zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es einen monoclonalen
Antikörper
bereitzustellen, der dieses Protein oder ein Fragment davon, umfassend
dessen Antigen-Erkennungsstelle, erkennt.
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Ein
dritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es einen monoclonalen
Antikörper
bereitzustellen, der dieses Protein oder ein Fragment davon, umfassend
dessen Antigen-Erkennungsstelle, erkennt um das Entwicklungsstadium
von corticalen Thymocyten zu bestimmen und Tumore, die aus dem hämatopoietischen
System hervorgegangen sind, zu diagnostizieren.
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Ein
vierter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es einen monoclonalen
Antikörper
bereitzustellen, der dieses Protein oder ein Fragment davon, umfassend
dessen Antigen-Erkennungsstelle, erkennt und der Tumorzellen, die
aus dem hämatopoietischen
System hervorgegangen sind, tötet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Zelloberflächenprotein JL-1, exprimiert
auf menschlichen corticalen Thymocyten, bereit. Das vorstehend erwähnte Zelloberflächenprotein
ist ein einkettiges Glycoprotein mit einem Molekulargewicht von
etwa 120.000 Dalton.
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Das
Protein der vorliegenden Erfindung wird auf menschlichen corticalen
Thymocyten exprimiert und wird auch auf T-lymphoblastischen Leukämie- und
Lymphomzellen exprimiert, die aus menschlichen corticalen Thymocyten
hervorgegangen sind, und auf Zellen von etwa 50% der verschiedenen
Arten der Leukämie.
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Außerdem stellt
die vorliegende Erfindung einen monoclonalen Antikörper bereit,
der das Protein JL-1 erkennt. Er ist vorzugsweise aus dem menschlichen
oder tierischen Körper
hervorgegangen ist. Die vorliegende Erfindung umfasst auch Teile
des Antikörpers,
einschließlich
seiner Antigen-Erkennungsstelle(VH und VL), und hat so die Fähigkeit das Antigen spezifisch
zu erkennen. Es kann auch ein Antikörperfragment wie F(ab')2, Fab und Fv beinhalten.
Vorzugsweise umfasst das Antikörperfragment
(Fv) ein einkettiges Polypeptid-Fragment
des Antigens, ein sogenanntes einkettiges Fv, welches durch Einfügung eines
Verbindungspeptids zwischen zwei Polypeptide, VH und
VL, hergestellt wird, um seine Wärmebeständigkeit
zu erhöhen.
Der Antikörper oder
das Fragment davon, wie vorstehend erwähnt, kann eine Markierungs-Substanz
umfassen, die aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Radioisotopen,
fluoreszierenden Substanzen und Färbesubstanzen besteht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung
des vorstehend erwähnten
Antikörpers
oder Fragments davon bereit und stellt eine Zelle bereit, die den
Antikörper
oder das Fragment davon herstellt, sowie ein Verfahren zur Herstellung
dieser Zelle.
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Ferner
stellt die vorliegende Erfindung ein in-vitro-Verfahren zur Diagnose
von T-Zellen-Leukämie und T-lymphoblastischem
Lymphom unter Verwendung des vorstehend erwähnten Antikörpers oder Fragments davon
bereit.
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Darüber hinaus
stellt die vorliegende Erfindung ein Arzneimittel für die Behandlung
von Leukämie
und T-lymphoblastischem Lymphom unter Verwendung des vorstehend
erwähnten
Antikörpers
oder Fragments davon bereit. Vorzugsweise beinhaltet das Antigen-Erkennungsmaterial
ein toxisches Protein, das aus einer Gruppe ausgewählt wird,
die aus Radioisotopen, toxischen Chemikalien, toxischen Proteinen
und anti-Tumorwirkstoffen besteht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Arzneimittel zur Behandlung von
Leukämie
und T-lymphoblastischem Lymphom, das aus dem hämatopoietischem System hervorgegangen
ist, mittels Gentherapie bereit, indem das JL-1-Protein als Zielsubstanz
und ein Antikörper
oder ein Fragment davon, der JL-1 als ,Zielverfolgungssubstanz' (guiding material)
erkennt, verwendet wird.
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Außerdem stellt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung des
JL-1-Proteins bereit, das
die Schritte umfasst: (a) Herstellen eines Antikörpers durch die vorstehend
erwähnte
Züchtung
einer Zelle und dessen Reinigung daraus; (b) Sammeln des Antikörpers, welcher
ausschließlich
mit menschlichen corticalen Thymocyten reagiert, durch in vitro
immunhistochemische Färbung
des Thymus mit dem in Schritt (a) gereinigten Antikörper; (c)
Sammeln des Antikörpers,
welcher nur mit dem Thymus reagiert, durch in vitro immonhistochemische
Färbung
von normalem menschlichem Gewebe mit dem in Schritt (b) gesammelten
Antikörper;
und (d) Identifizierung des Proteins, welches in Leukämie- Zellen und T-lymphoblastischem
Lymphom exprimiert wird, durch immunhistochemische Färbung mit
dem in Schritt (c)gesammelten Antikörper.
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1 ist
eine Fotographie der immunhistochemischen Färbung des Thymus durch den Überstand
eines Hybridom-Clons, der den anti-JL-1-Antikörper produziert;
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2 ist
eine Fotographie einer 10% SDS-PAGE-Analyse des entstehenden Produkts
und der Zwischenprodukte bei jedem Schritt des Reinigungsverfahrens
des anti-JL-1-Antikörpers.
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3 ist
eine Fotographie der Expression von CD4- und CD8-Molekülen auf
der Zelloberfläche
von JL-1 positiven Thymocyten unter Verwendung von zweifarbigem
FACS;
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4 ist
eine Fotographie einer 15% SDS-PAGE-Analyse des anti-JL-1-Antikörpers der
bei pH-Werten von 3.5 und 3.8, für
verschiedene Zeit mit Pepsin verdaut wurde;
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5 ist
eine Fotographie einer 15% SDS-PAGE-Analyse des anti-JL-1-Antikörpers, der
mit Papain verdaut wurde; und
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6 ist
eine Fotographie einer SDS-PAGE-Analyse des JL-1 Proteins, welches
mit anti-JL-1 Antikörper
konjugierten Perlen nach einer Radioisotop-Markierung der Thymocyten
immunpräzipitiert
wurde.
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Die
folgenden spezifischen Beispiele biologisch aktiver Polypeptide
sind darstellend für
die vorliegende Erfindung, aber sie sollen in keinem Fall als einschränkend für die vorliegende
Erfindung betrachtet werden.
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Beispiel 1
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Um
ein spezifisches Zelloberflächenprotein
auf normalen Thymocyten zu entdecken, wurden nach dem folgenden
Beispiel menschliche Thymocyten an Balb/c-Mäuse verabreicht um Antikörper gegen
menschliche Thymocyten herzustellen.
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107 menschliche Thymocyten wurden intraperitoneal
verabreicht und Balb/c-Mäuse
wurden für
sechs Wochen in zweiwöchigen
Intervallen damit immunisiert. Die Milz der Balb/c-Mäuse wurde
3 Tage nach der letzten Verabreichung entfernt, um eine Milzzellen-Suspension herzustellen.
Monoclonale Antikörper
wurden erzeugt, indem die Milzzellen von Balb/c-Mäusen, die
mit menschlichen Thymocyten immunisiert wurden, mit SP2/0-Ag14-Mausmyelomzellen,
die resistent gegen 9-Azaguanin sind, fusioniert wurden. Das Zellfusions-Verfahren
folgte dem Köhler
und Milstein-Verfahren (Köhler
und Milstein, 1975, Nature, 256, 495–497). 108 Milzzellen
wurden mit 107 Myelomzellen unter Verwendung
von 50% Polyethylenglycol 4000 fusioniert. Die Zellen wurden gewaschen
und in DEAE-Medium,
das 20% Rinderserumalbumin, 100 μM
Hypoxanthin, 0.44 μM
Aminopterin und 16 μM
Thymidin (HAT-Medium) enthielt, resuspendiert. Die Zellen wurden
in vier Platten mit 96 Vertiefungen überimpft und bei 37°C in einem
Inkubator unter Bereitstellung von 5% CO2 gezüchtet. Wenn
sich nach zwei Wochen Kolonien gebildet hatten, wurde der Überstand
erzeugt und die Reaktivität
des Antikörpers
wurde unter Verwendung eines enzymverbundenen Enzymadsorptionstests
(ELISA) und von Durchflusscytometrie bestimmt.
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Die
Vertiefung, die mehr als 105 Zellen pro
Vertiefung enthielt, wurde als positive Gruppe gewertet. Die Zellen
wurden aus der Vertiefung, die hochreaktive Antikörper enthielt,
entnommen und 0.5 Zellen pro Vertiefung wurden mittels limitierendem
Verdünnungstest
subcloniert, um einen stabilen Hybridomclon mit hoher Reaktivität des Antikörpers, herzustellen.
Dieser Hybridomclon sonderte Antikörper in das Medium ab und der Überstand
wurde für
die nächsten
Schritte aufbewahrt.
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Beispiel 2
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Um
unter den in Beispiel 1 erzeugten Hybridomclonen einen Clon zu finden,
der Antikörper
absondert, die die spezifischen Zelloberflächenantigene auf corticalen Thymocyten
erkennen, wurde unter Verwendung des Überstands des Hybridomclons,
der in Beispiel 1 erzeugt wurde, eine Immunperoxidase-Färbung an
einer 4 μm
dicken Schicht von frischem Gewebe und von in Paraffin eingebettetem
Gewebe gemäß des Avidin-Biotin-Komplex (ABC)-Fäbeverfahrens
mittels der Bindung von Avidin mit Biotin auf einem Objektträger, durchgeführt. Der Überstand
von monoclonalen Zellen wurde als primärer Antikörper verwendet. Das in Paraffin
eingebettete Gewebe wurde mit normalem Mäuseserum behandelt und für 1 Stunde
stehen gelassen um unspezifische Hintergrundsfärbung nach Entfernung des Paraffins
zu verhindern. Nach der Zugabe eines primären Antikörpers wurde es über Nacht
stehen gelassen und dreimal mit PBS gewaschen. Biotinyliertes Ziege-anti-Maus-Immunglobulin,
das als sekundärer
Antikörper
verwendet wurde, wurde zugesetzt. Es wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur
stehen gelassen und dreimal mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS)
gewaschen. Dann wurden Streptavidin und Meerrettich-Peroxidase-Konjugat
hinzugefügt.
Der ABC-Kit, der von Burlingame hergestellt wurde, wurde zur Färbung verwendet.
H2O2-Aminoethyl-Carbazol-Lösung wurde
hinzugefügt und
es wurde dann nach einer Reaktionszeit von 20 Minuten, dreimal mit
PBS gewaschen. Nach Abdeckung mit Deckglas und 80% Glyceringelatine
wurde es unter dem Lichtmikroskop betrachtet.
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Hybridomclonlinien,
die spezifische Antikörper
für menschliche
corticale Thymocyten erzeugten, wurden ausgewählt. Einer der Clone, dessen
Antikörper
nur corticale Thymocyten erkannte, wurde als H-JL1 bezeichnet. Das
vom anti-JL1-Antikörper
erkannte Antigen wurde als JL1 und der monoclonale Antikörper als
anti-JL1-Antikörper
bezeichnet. 1 ist eine Fotographie der immunhistochemischen
Färbe-Analyse
des Thymus mit dem Überstand
des Hybridomclons, der anti-JL1-Antikörper erzeugt. Wie in 1 gezeigt
wird, ist nur der corticale Thymus positiv und die meisten der corticalen
Thymocyten sind positiv gefärbt.
Die Zelloberfläche der
corticalen Thymocyten war stark angefärbt, was darauf hindeutet,
dass das Antigen, das vom anti-JL1-Antikörper erkannt wird, ein Zelloberflächenantigen
ist. Thymocyten aus dem Nebennierenmark wurden mit dem anti-JL1-Antikörper nicht
angefärbt.
Das beweist, dass JL1 ein Antigen ist, das spezifisch für corticale
Thymocyten ist.
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Beispiel 3
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Asciten
wurden aufbereite, um eine hohe Konzentration des Antikörpers zu
erhalten, der von dem Hybridom abgesondert wurde, welches anti-JL-1-Antikörper absondert.
Drei Wochen, nachdem 0,5 ml Pristan intraperitoneal an Balb/c Mäuse verabreicht
worden war, wurden 107 H-JL-1 Hybridomclone
verabreicht, die in DMEM gezüchtet
wurden, das 10% Rinderserumalbumin enthielt. Nach 2 bis 3 Wochen
wurden die Ascites geerntet. Die Konzentration an Antikörper beträgt dann
5 bis 10 mg/ml. Nur die Immunglobuline die auf menschliche Thymocyten
reagierten, wurden gereinigt, da es im Ascites viele kontaminierende
Proteine wie Albumin gibt. Q-Sepharose-Chromatographie und Hydroxyapatit
(Bio-gel HTP Gel, hergestellt von Pharmacia)-Chromatographie wurden
durchgeführt,
um Antikörper
aus Ascites zu reinigen, der einen hohen Anteil an Antikörpern enthält, und
von Balb/c-Mäusen
erhalten wurden, denen monoclonale anti-HJL-1-Hybridomzellen intraperitoneal verabreicht
wurden.
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3,14
g Ammoniumsulfat pro 10 ml Ascitesflüssigkeit wurden auf Eis langsam
hinzugefügt
(mit 50% (NH4)2SO4) ausgefällt).
Das Gemisch wurde bei 15.000 Upm für 30 Minuten zentrifugiert,
in deionisiertem Wasser resuspendiert und in 1 Liter Pufferlösung (20
mM Phosphat, pH 7,4) dialysiert. Die Lösung wurde durch eine vorher
mit Pufferlösung
(20 mM Phosphat, pH 7,4) äquilibrierte
Q-Sepharose-Säule
laufen gelassen und daran adsorbiert, und dann wurde nochmals Pufferlösung durch
die Säule
geschickt, um freie Proteine von der Säule zu entfernen. Danach wurde
das an die Säule
gebundene Protein mittels eines linearen Gradienten von 0 M bis
0,8 M NaCl unter Verwendung der Pufferlösung I (20 mM Phosphat, pH-Wert
7,4) und Pufferlösung
II (20 mM Phosphat und 0,5 M NaCl, pH 7,4) eluiert. Jede Fraktion
wurde einer SDS-PAGE Elektrophorese unterzogen und die den anti-JL-1-Antikörper enthaltenden
Fraktionen wurden gesammelt.
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Die
Fraktionen wurden dann dialysiert und durch eine vorher mit Pufferlösung (20
mM Phosphat, pH 6,8) äquilibrierte
Hydroxyapatit-Säule
laufen gelassen. Die Fraktion (20 mM Phosphat, pH 6,8), die durch
die Säule
geschickt wurde, um freie Proteine zu entfernen, wurde mittels eines
linearen Gradienten von 0 bis 0.3 M Phosphat unter Verwendung der
Pufferlösung
III (20 mM Phosphat, pH 6,8) und Pufferlösung IV (300 mM Phosphat, pH
6,8) eluiert. Jede Fraktion wurde einer SDS-PAGE unterzogen und
die Fraktionen, die mehr als 95% anti-JL-1-Antikörper enthielten, wurden gesammelt.
Die gesammelten anti-JL-1-Antikörper wurden
gegen geeignete Pufferlösungen
dialysiert und aufbewahrt. Von 1 mg Ascites wurden durch wiederholte
Versuchsausführungen
5 bis 10 mg anti-JL-1-Antikörper
hergestellt.
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Die
Elektrophoresen des Zwischenprodukts und des Endprodukts in 10%
SDS-PAGE werden in 2 gezeigt. Die erste Spur ist
Ascites, die zweite Spur die Präcipitate
durch 50% Ammoniumsulfat vor der Q-Sepharose-Chromatographie und
die dritte und vierte Spur sind einige der eluierten Fraktionen
der an die Q-Sepharose-Säule
gebundenen Proteine, die fünfte
Spur ist die Fraktion, die von den Fraktionen gesammelt wurde, die
viele anti-JL-1-Antikörper
unter den Fraktionen der Q-Sepharose-Chromatographie vor der Hydroxyapatit-Säulen-Chromatographie hatten,
und die sechste, siebte, achte, neunte, zehnte und elfte Spur sind
einige der eluierten Fraktionen der an die Hydroxyapatit-Säule gebunden
Proteine.
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Beispiel 4
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Das
vorliegende Beispiel wurde unter Verwendung des in Beispiel 3 gereinigten
anti-JL-1-Antikörpers als
primären
Antikörper
gemäß dem immunochemischen
Test von Beispiel 2 durchgeführt,
um festzustellen, ob das JL-1-Antigen in normalem Gewebe außer im Thymus
exprimiert wird. Die nachstehende Tabelle I zeigt die Verteilung
des JL-1-Antigens in jedem Gewebe. Außer Thymocyten war keines der
anderen Gewebe einschließlich
peripherem Lymphgewebe, Zerebellum, Pankreasgewebe, Eierstock und
Hoden, Haut, Lunge, Nebenniere und Niere nach der Färbung positiv.
Dieses Ergebnis bestätigt,
dass JL-1 ein Antigen ist, das spezifisch für corticale Thymocyten ist.
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Beispiel 5
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Beispiel
2 und Beispiel 4 zeigen, dass das JL-1-Antigen nur auf corticalen
Thymocyten exprimiert wurde. In diesem Beispiel wurde das JL-1-Antigen
auf normalen Zellen und auf malignen hematopoietischen Zellen mittels
Durchflusscytometrie-Analyse untersucht. 1 × 106 Zellen
wurden in ein Falcon-Röhrchen
gegeben und bei 1.500 UpM für
5 Minuten zentrifugiert, und der Niederschlag von 1 × 106 Zellen pro 100 μl wurde in PBS suspendiert.
100 μl der
Suspension wurden in Test-Röhrchen
verteilt und 100 μl
der anti-JL-1-Antikörper-Lösung, die
1 μg des
gereinigten anti-JL-1-Antikörpers
enthielt, wurde hinzugefügt
und vermischt. Die Lösung
wurde für
30 Minuten bei 4°C
umgesetzt, für
5 Minuten bei 1.500 UpM zentrifugiert, und der Niederschlag zweimal
mit PBS gewaschen, um den Antikörper
zu entfernen, der nicht reagiert hatte. Der Niederschlag wurde in
50 μl der
Lösung
suspendiert, die den verdünnten
sekundären
Antikörper
(FITC konjugierten Ziege-anti-Maus-Ig,
hergestellt von Zymed) enthielt, und in der Dunkelkammer für 30 Minuten
bei 4°C
umgesetzt. 150 μl
PBS wurden hinzugefügt,
zentrifugiert und die Zellen wurden zweimal mit PBS gewaschen. Nach
der Zentrifugation wurden schließlich 200 μl PBS zum Niederschlag zugefügt. Der
Anteil an positiven Zellen und die Intensität der Färbung wurden mittels Durchflusscytometrie
(FACSscan, hergestellt und verkauft von Becton-Dickinson) analysiert.
Direkt mit FITC (Fluoreszenz-Isothiocyanat) oder PE (Phytoerythrin)
verbundene Antikörper
wurden als anti-JL-1-Antikörper
verwendet. In diesem Fall ist es nicht notwendig den sekundären Antikörper für die Fluoreszenz
zu verwenden. Das Ergebnis wird in Tabelle II gezeigt.
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Die
nachstehende Tabelle II zeigt die Expression des JL-1-Antigens auf
der Zelloberfläche
von normalen Zellen, normalen Milzzellen, Knochenmarkszellen, PBMC
(periphere mononucleäre
Blutzellen), aktivierten PBMC, die in Medium gezüchtet wurden, das 10 μg/ml PHA
(Phytohämaglutinin),
3 μg/ml
PWM (Mitogen der Kermesbeere) und 0,5 μg/ml anti-CD3-Antikörper enthielt.
Davon reagierten alle negativ mit dem JL-1-Antikörper. Eine positive Antwort
zeigte sich nur auf Thymocyten und 80–90% der Zellen vor und nach
der Geburt exprimierten das JL-1-Antigen. Das bedeutet, dass das
JL-1-Antigen bewiesenermaßen
ein Antigen ist, das, wie schon vorher in Beispiel 4 gezeigt wurde,
spezifisch für
Thymocyten ist.
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Beispiel 6
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JL-1-positive
Zellen wurden unter Verwendung eines JL-1 Antikörpers gereinigt, und eine Zweifarben-FACS-Analyse
wurde unter Verwendung eines anti-DC4-Antikörpers und eines anti-CD8-Antikörpers durchgeführt, um
zu bestimmen, wann das JL-1-Antigen während der Thymusontogenese
exprimiert wird. Das Analyseverfahren ist gemäß dem vorstehend beschriebenen
Verfahren durchgeführt
worden, indem ein FITC konjugierter anti-CD4-Antikörper, als
anti-CD4-Antikörper
und ein PE konjugierter anti-CD8-Antikörper, als
anti-CD8-Antikörper
verwendet wurde. 3 ist das Ergebnis einer Zweifarben-FACS-Analyse,
die die Expression von CD4 und CD8 auf JL-1-positiven Thymocyten
zeigt, die mittels der Panning-Methode gereinigt wurden. Es wurde
nachgewiesen, dass mehr als 99% der JL-1-positiven Zellen zweifach-positive
CD4- und CD8-Zellen waren. Das heißt, dass JL-1-positive Zellen
normalen Thymocyten waren.
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Die
Marker-Analyse, die den anti-JL-1-Antikörper verwendet, zeigt mittels
Durchlusscytometrie eine Zelloberflächenexpression des JL-1-Antigens
auf Leukämiezellen.
B-Lymphocyten, Monocyten und Tumorzellen, die aus Myelocyten hervorgegangen
sind, waren negativ für
das JL-1-Antigen. T-Lymphocyten, die aus normalen Thymocyten hervorgegangen
sind, waren positiv für
das JL-1-Antigen und andere T-lymphocytäre Tumorzellen waren negativ.
Wie man in Tabelle III sehen kann, waren jedoch leukämische Zellen
von 50–60% von
verschiedenen Arten von Leukämiepatienten,
positiv für
das JL-1-Antigen (Tabelle III). Das JL-1-Antigen und der anti-JL-1-Antikörper könnten daher
starke diagnostische und therapeutische Werkzeuge für verschiedene
Arten von Leukämie
und T-lymphoblastischem Lymphom sein.
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Beispiel 7
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Das
vorliegende Beispiel wurde durchgeführt, um zu zeigen, dass die
spezifische immunhistochemische Färbung des Thymus in Beispiel
4 und die spezifische Fluoreszenzfärbung von Tumorzellen, die
aus Thymocyten in Beispiel 5 und aus dem hematopoietischem System
in Beispiel 6 hervorgegangen sind, ein Resultat der spezifischen
Bindung durch die Antigenerkennungsregion (VH +
VL) des anti-JL-1-Antikörpers ist und nicht das der
Bindung durch den Fc-Rezeptor auf der Oberfläche von Tumorzellen, die aus
corticalen Thymocyten hervorgegangen sind. Um das Ziel dieses Beispiels
zu erfüllen
wurde die Fc-Region des Antikörpers
mittels Protease entfernt, das F(ab')2-Fragment
und das Fab-Fragment wurden gereinigt und es wurde eine immunhistochemische
Färbung
des Thymus und eine Durchflusscytometrie von Thymocyten durchgeführt. Im
Allgemeinen wurden, wenn der Antikörper einer Balb/c-Maus vom IgG1-Typ
ist und mit Papain behandelt wurde ein etwa 50 KDa Fab-Fragment
und Fc-Fragment hergestellt und wenn mit Pepsin behandelt wurde,
wurde etwa 102 KDa F(ab')2
hergestellt und das Fc-Fragment wurde in kleine Fragmente verdaut.
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10
mg des anti-JL-1-Antikörpers
wurden in deionisiertem Wasser aufgelöst und in 1 Liter Pufferlösung (0,1
M Citrat, pH 3,5) dialysiert, um F(ab')2 des anti-JL-1-Antikörpers herzustellen.
0,1 bis 0,2 mg Pepsin, hergestellt und verkauft von Sigma, wurden
zu der Lösung
hinzugefügt,
und das Ausmaß des
Verdaus wurde nach einer Reaktion bei 31°C festgestellt, wobei die Lösung nach
ausreichender Reaktion durch Zugabe von 1/10 Volumen an Pufferlösung neutralisiert
wurde, um den Verdau der Proteine durch Pepsin zu beenden. Die Lösung wurde
in Pufferlösung
(20 mM Phosphat, pH 8,0) dialysiert, auf Q-Sepharose-Säule, die
zuvor mit Pufferlösung
(20 mM Phosphat, pH 8,0 äquilibriert
worden war, aufgetragen, und dann wurde die Pufferlösung (20 mM
Phosphat, pH 8,0) durch die Säule
laufen gelassen, um freie Proteine zu entfernen, und dann mit einem Gradienten
von 0 M bis 0,5 M NaCl unter Verwendung der Pufferlösung I (20
mM Phosphat, PH 8,0) und der Pufferlösung II (20 mM Phosphat und
0,5 M NaCl, pH 8,0) eluiert. Jede Fraktion wurde einer SDS-PAGE
unterzogen, um die Fraktionen, die das F(ab')2-Fragment
enthielten, zu sammeln. Das gesammelte F(ab')2-Fragment
wurde in der entsprechenden Pufferlösung dialysiert und aufbewahrt.
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4 ist
das Ergebnis einer Elektrophorese des anti-JL-1-Antikörpers, der
mit Pepsin bei 37°C
in Pufferlösungen
(0,1 M Citrat) bei einem pH-Wert von 3,5 und 3,8 für verschiedene
Zeiten verdaut wurde. Die erste bis fünfte Spur sind bei pH 3,5 für 0, 0,5,
1, 2 und 4 Stunden, die sechste bis zehnte Spur sind bei pH 3,8
für 0,
0,5, 1, 2 und 4 Stunden und die elfte Spur sind Standardproteine
mit bekannten Molekulargewichten. Die oberen dicken Banden der ersten
und sechsten Spur sind anti-JL-1-Antikörper und die dicke Bande unter
der anti-JL-1-Antikörperbande
der zweiten bis fünften
Spur und der siebten bis zehnten Spur sind das F(ab')2-Fragment
mit einem Molekulargewicht von 102 KDa.
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10
mg des anti-JL-1-Antikörpers
wurden in 5 ml Pufferlösung
(20 mM Phosphat, pH 7 bis 8) aufgelöst und in 1 Liter Pufferlösung (20
mM Phosphat, pH 7 bis 8) dialysiert, um Fab des anti-JL-1-Antikörpers herzustellen.
Cystein und EDTA wurden zu der Lösung
zugegeben, um eine 15 mM und 1 mM Lösung zu ergeben, 0,2 mg Papain,
hergestellt und verkauft von Boehringer Mannheim, wurden zu der
Lösung
zugefügt,
und das Ausmaß des
Verdaus wurde nach einer Reaktion bei 37°C festgestellt. Die Lösung wurde
nach ausreichender Reaktion durch Zugabe von 1/10 Volumen von 1
M Iodoacetamid neutralisiert, um den Verdau der Proteine durch Papain
zu beenden. Das Fab-Fragment wurde entsprechend dem Verfahren zur
Herstellung von F(ab')2 gereinigt. Das auf diese Weise gewonnene
Fragment wurde in der entsprechenden Pufferlösung dialysiert und aufbewahrt.
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5 ist
das Ergebnis einer Elektrophorese des anti-JL-1-Antikörpers, der
in einer Pufferlösung
(20 mM Phosphat, pH 7,0) mit Papain bei 37°C für verschiedene Zeiten verdaut
wurde. Die erste bis fünfte
Spur ist für
0, 0,5, 1, 2, und 6 Stunden, die sechste Spur sind Standardproteine
mit Molekulargewichten von 116, 85, 53, 39, 27 bzw. 14 KDa von oben
gesehen. Die obere dicke Bande der ersten Spur war anti-JL-1-Antikörper und
die dicke Bande zwischen 53 KDa und 39 KDa der Standardproteine
war das Fab-Fragment
mit einem Molekulargewicht von 50 KDa.
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Das
F(ab')2-Fragment
und das Fab-Fragment, die auf diese Weise gereinigt wurden, wurden
gemäß Beispiel
4 immunhistochemisch zur Färbung
des Thymus verwendet, und eine positive Reaktion wurde beobachtet.
Das JL-1-Antigen von Tumorzellen, die aus Thymocyten und Cortex-Thymocyten
hervorgegangen sind, wurde mittels Durchflusscytometrie gemäß der Verfahren
von Beispiel 5 und Beispiel 6 beobachtet und zeigte, wie in Beispiel
5 und Beispiel 6, eine positive Reaktion. Das heißt, dass
die Erkennung von Zellen, die JL-1 auf der Zelloberfläche exprimieren,
durch den anti-JL-1-Antikörper aufgrund
der spezifischen Erkennung durch die Antigenerkennungsregion des
anti-JL-1-Antikörpers,
stattfindet und nicht aufgrund der nichtspezifischen Bindung des
anti-JL-1-Antikörpers
durch den Fc-Rezeptor auf der Oberfläche von Tumorzellen, die aus Cortex-Thymocyten
hervorgegangen sind, über
die Fc-Region. Ein anti-JL-1-Antikörperfragment,
das eine Antigenerkennungstelle hat, ist bei der Erkennung des JL-1-Antigens genauso
nützlich
wie der anti-JL-1-Antikörper.
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Beispiel 8
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Die
folgenden in-vitro-Tests wurden durchgeführt, um die Möglichkeit
der Verwendung des Antikörpers gegen
das JL-1-Protein zur Behandlung von Leukämien und Lymphomen zu untersuchen.
Der anti-JL-1-Antikörper
in RPMI-Medium, das 30% vereinigtes menschliches Serum der Blutgruppe
AB ohne Komplement-Inaktivierung enthielt, wurde zu 5 × 105 T-lymphoblastischen Leukämiezellen/ml
zugegeben, für
12 Stunden gezüchtet
und die Überlebensfähigkeit
der Tumorzellen unter der Verwendung von Tryphanblaufärbung wurde beobachtet.
Dieses Ergebnis weist stark darauf hin, dass Tumorzellen getötet werden
können,
wenn Antikörper
gegen das JL-1-Protein an Leukämiezellen
verabreicht wird. Die Tötung
von Tumorzellen durch den anti-JL-1-Antikörper wird durch Zelllyse vermittelt,
die entweder vom Komplementsystem oder vom Fc-Teil des Antikörpers abhängig ist.
Dieser Vorgang wird als Ergebnis von komplement vermittelter Lyse
betrachtet.
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Beispiel 9
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Immunpäcipitation
und SDS-PAGE wurden durchgeführt,
um die biochemischen Charakteristika des JL-1-Proteins zu untersuchen.
1 × 107 mit PBS (Phosphat-Pufferlösung) gewaschene menschliche
Thymocyten oder Molt-4-Tumorzellen wurden in 100 ml PBS suspendiert.
5 μl Lactoperoxidase
und 250 μCi
Na125I wurden zugefügt, H2O2 wurde zugefügt 3 Minuten umgesetzt, und
der Ansatz wurde mit PBS gewaschen. Zellen, deren Zelloberfläche mit 125I markiert war, wurden in Lysepufferlösung (50
mM Tris-HCl, pH 7,4, 150 mM NaCl, 0,5% Gew./vol. Nonident P-40 and
1 mM PMSF) suspendiert, um 1 × 107 Zellen pro 1 ml zu erhalten, und bei 4°C für 30 Minuten
geschüttelt.
Das Lysat wurde bei 3.000 UpM für
7 Minuten zentrifugiert, der Überstand
wurde zurückbehalten
und der Niederschlag verworfen. Der Überstand des Lysats wurde mit
20 μl Protein-A-Sepharose
CL-4B-Perlen, hergestellt von BioRad, für 2 Stunden umgesetzt und dann
mit Protein-A-Sepharose-Perlen, die mit Kaninchen-anti-Maus Ig konjugiert
waren, umgesetzt, um nichtspezifisches Material vorab zu entfernen.
Das verbleibende Lysat wurde mit 20 μl Kaninchen-anti-Maus Ig-Protein-A-Sepharose-Perlen, die
mit anti-JL-1-Antikörper
konjugiert waren, für
mehr als 12 Stunden umgesetzt. Das Präzipitat wurde in Elektrophorese-Pufferlösung (0,125
M Tris HCl, pH 6,8, 4% SDS, 20% Glycerin und 1% β-Merkaptoethanol) für 10 Minuten
gekocht, um das Antigen zu eluieren, und einer SDS-Page unterzogen,
um die gewünschte
Proteinbande zu finden. Ein 8% Acrylamid-Gel wurde für die Elektrophorese
verwendet, danach wurde das Gel getrocknet und Hyperfilm-MP, hergestellt
von Amersham, zur Autoradiographie bei –70°C für 1 Tag exponiert.
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6 zeigt
eine SDS-PAGE-Analyse des JL-1-Proteins, das nachdem die Thymocyten
mit Radioisotopen markiert worden waren, immunopräzipitiert
wurde. Die erste Spur war eine Elektrophorese des JL-1-Proteins,
hergestellt mittels Immunopräzipitation
des Thymocytenlysats, unter nicht-reduzierenden Bedingungen und
die zweite Spur war eine Elektrophorese unter reduzierenden Bedingungen.
Eine Bande mit einem Molekulargewicht von 120.000 Dalton trat sowohl
unter reduzierenden als auch unter nicht-reduzierenden Bedingungen
auf. Das heißt,
dass das JL-1-Protein eine einzelne Polypeptidkette enthält. Außerdem wanderte
die Bande unter reduzierenden Bedingungen langsam, was darauf hindeutet,
dass eine Disulfidbindung im Protein enthalten ist. Eine Elektophorese-Analyse
nach der Behandlung des JL-1-Proteins mit Endoglycosidase-F resultierte
in einer schnelleren Migration des Proteins, was darauf hindeutet,
dass JL-1 ein Glycoprotein ist. Folglich ist das JL-1-Protein ein
Glycoprotein, das eine einfache Polypeptidkette und ein Molekulargewicht
von 120.000 Dalton hat. CD1a, CD1b und CD1c waren als Proteine bekannt,
die nur auf corticalen Thymocyten während der T-Zell-Entwicklung exprimiert
werden. CD1a ist jedoch ein Heterodimer, das aus einem Polypeptid
mit einem Molekulargewicht von 49.000 Dalton und aus einem Polypeptid, das
als β2m
bezeichnet wird und ein Molekulargewicht von 12.000 Dalton hat,
besteht. CD1b ist ein Protein, das aus Polypeptiden mit einem Molekulargewicht
von 45.000 Dalton und β2m
besteht, und CD1c ist ein Protein, das aus Polypeptiden mit einem
Molekulargewicht von 43.000 Dalton und β2m besteht. Diese Proteine sind
jedoch anders als das Protein der vorliegenden Erfindung. Weiters
tritt CD1a auf der Zelloberfläche
von dentritischen Hautzellen, Langerhanszellen und Gehirn-Astrocyten
auf, und CD1b tritt auf der Zelloberfläche von dentritischen Hautzellen,
Gehirn-Astrocyten und B-Lymphocyten auf, und CD 1 c tritt auf dentritischen
Hautzellen und B-Lymphocyten auf. Die Reinigung des JL-1-Moleküls wurde
unter Verwendung einer Affinitätssäule, die
aus Konjugation von 100 μg
gereinigtem anti-JL-1-Antikörper
an Sepharose-Perlen hergestellt wurde, durchgeführt. Ungefähr 20 μg des Antigens wurden durch
Kochen der Perlen mit PAGE-Proben-Puffer
gesammelt. Dieses Protein wurde mit Trypsin verdaut und eine repräsentative
Fraktion wurde unter Verwendung einer HPLC ausgewählt. Die
Sequenzierung wurde nach dem Edman-Degradations-Verfahren durchgeführt, die
Sequenzen waren wie folgend. V(Valin)-L(Leucin)-P(Prolin)-S(Serin)-V(Valin)-F(Phenylalanin)-C(Cystein)-A(Alanin)-I(Isoleucin)-T(Threonin).
Das JL-1-Protein und der anti-JL-1-Antikörper sind daher für Diagnose
und Behandlung von Leukämie
und T-lymphoblastischen
Lymphomzellen sehr gut verwendbar.
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Das
JL-1-Protein der vorliegenden Erfindung ist für die Diagnose von lymphoblastischem
T-Zell-Lymphom und T-Zell-Leukämie
verwendbar, durch die Bestimmung ob das JL-1-Protein nach der Untersuchung von
Gewebe oder der Untersuchung von peripherem Blut exprimiert wird,
da das Thymocyten-spezifische Protein JL-1 nicht in normalem Gewebe
oder aktiviertem peripherem Blut mit der Ausnahme von Thymocyten
gefunden wird. In Paraffin eingebettetes Gewebe wird für die Diagnose
von Tumoren verwendet. Ein Antikörper gegen
unreife T-Zellen, der mit solchem Paraffin-eingebetteten Gewebe
reagiert, wurde allerdings bis jetzt noch nicht gefunden. JL-1 ist
in Paraffin-eingebettetem Gewebe stabil, sodass es für die Diagnose
von Tumoren verwendbar ist. Der Antikörper oder Ligand der vorliegenden
Erfindung ist verwendbar für
die Behandlung von lymphoblastischem T-Zell-Lymphom und T-Zell-Leukämie, bei
denen JL-1 exprimiert wird. Das vorliegende Antigen kann als Zielmaterial
für Gen-Therapie
verwendet werden, da es auf normalem Gewebe nicht exprimiert wird.
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Die
vorstehend erwähnte
Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen biologisch aktiver
Polypeptide ist illustrativ für
die vorliegende Erfindung. Wegen der Variationen, die für den Fachmann
offensichtlich sein werden, ist es jedoch nicht beabsichtigt die
vorliegende Erfindung auf die einzelnen vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
zu beschränken.
Der Geltungsbereich der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert.