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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung und Diagnose von Krebs
mit biologischen Agenzien.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Trotz
der verbesserten Behandlungen von bestimmten Formen von Krebs ist
dieser in den Vereinigten Staaten Haupttodesursache. Da die Chance
eines vollständigen
Rückgangs
von Krebs in den meisten Fällen durch
eine frühe
Diagnose stark verbessert wird, ist es wünschenswert, dass Ärzte in
der Lage sind, Krebs nachzuweisen, bevor sich ein substantieller
Tumor entwickelt. Jedoch verändert
die Entwicklung von Verfahren, die eine schnelle und genaue Detektion
von vielen Formen von Krebs ermöglichen,
weiter die Durchschnittsgesellschaft. Eine solche anschauliche Form
von Krebs ist Prostatakrebs.
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Prostatakrebs
ist der am meisten vorkommende Krebs bei Männern mit etwa 317 000 geschätzten Fällen im
Jahr 1986 in den Vereinigten Staaten. Es ist die zweite Todeshauptursache
bei Männern,
die aufgrund einer Neoplasie sterben, mit einer geschätzten Sterberate
von 40 000 pro Jahr. Ein(e) schnelle(r) Nachweis und Behandlung
ist erforderlich, um die Sterberate, die auf Prostatakrebs zurückzuführen ist,
zu beschränken.
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Detektion
von Prostatakrebs
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Bei
einer Metastasierung hat Prostatakrebs eine besondere Vorliebe für das Knochenmark
und die Lymphknoten (Saitoh et al., "Metastatic Patterns of Prostatic Cancer.
Correlation Between Sites And Number Of Organs Involved", Cancer 54:3078-3084
(1984)). Zum Zeitpunkt der klinischen Diagnose haben bis zu 25% der
Patienten eine Knochenmarksmetastase, was durch Radionuclid-Scans nachweisbar
ist (Murphy G.P., et al., "The
National Survey Of Prostate Cancer In The United States By The American
College Of Surgeons",
J. Urol.. 127:928-939 (1982)). Eine genaue klinische Untersuchung
der Beteiligung von Knoten hat sich als schwierig herausgestellt.
Abbildungstechniken wie Computertomographie ("CT")
oder Magnetresonanz ("MR")-Tomographie sind
nicht in der Lage, die Beteiligung von Lymphknoten beim metastasenbildenden
Prostatakrebs durch andere Kriterien als die Größe (d.h. > 1 cm) zu unterscheiden. Daher sind per
Definition diese Bildgebungsmodalitäten inhärent nicht sensitiv für die Detektion
einer kleinvolumigen (< 1
cm) Krankheit und sind für
die Detektion einer großvolumigen
Adenopathie nicht spezifisch. Eine kürzliche Studie untersuchte
die Genauigkeit von MR in Patienten mit klinisch lokalisiertem Prostatakrebs
(Rifkin et al., "Comparison
Of Magnetic Resonance Imaging And Ultrasonography In Staging Early
Prostate Cancer",
N. Engel. J. Med. 323:621-626 (1990)). Bei dieser Studie haben 194
Patienten eine MR durchgemacht und 185 dieser Patienten unterlagen
einer Lymphknotensektion. 23 (13%) Patienten besaßen pathologisch
betroffene Lymphknoten. MR führte
in lediglich einem von diesen 23 Fällen zum Erfolg, was eine Empfindlichkeit
von 4% ergibt. Ähnliche Ergebnisse
wurden auch mit CT-Scans
erhalten (Gasser et al., "MRI
And Ultrasonography In Staging Prostate Cancer", N. Engl. Med. (Correspondence) 324(7):49-495
(1991)).
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Die
Bestimmung einer Serum-saure Phosphatase-Aktivität im Patienten mit einem metastasebildenden
Prostatakarzinom wurde zuerst von Gutman et al., J. Clin. Invest
17:473 (1938) beschrieben. Beim Krebs der Prostata wird die prostatische
saure Phosphatase von dem Krebsgewebe in dem Blutstrom freigesetzt,
mit dem Ergebnis, dass der Gesamtspiegel der sauren Phosphatase
des Serums weit oberhalb normaler Werte erhöht werden kann. Zahlreiche
Untersuchungen von diesem Enzym und ihre Bedeutung für Prostatakrebs wurden
seit dieser Zeit durchgeführt,
z.B. Yam, Amer. J. Med. 56:604 (1974). Jedoch erhöht sich
die Messung von saurer Phosphatase des Serums in etwa 65-90% der
Patienten mit einem Prostatakarzinom mit Knochenmetastase, in etwa
30% der Patienten ohne röntgenologischen
Beweis einer Knochenmetastase und in lediglich etwa 5-10% der Patienten,
bei denen eine klinisch nachweisbare Metastase fehlt, erhöht.
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Versuche
im Stand der Technik, einen spezifischen Test für eine prostatische saure Phosphatase
zu entwickeln, führten
nur zu geringem Erfolg, da Techniken, die von der Enzymaktivität mit einem
so genannten "spezifischen" Substrat abhängen, nicht
andere biochemische oder immunochemische Unterschiede zwischen den vielen
sauren Phosphatasen, die nicht mit der Enzymaktivität des Prostataursprungs
zusammenhängen,
einbeziehen. Im Fall von Isoenzymen, d.h. genetisch definierten
Enzymen mit derselben charakteristischen Enzymaktivität und einer ähnlichen
Molekularstruktur, aber unterschiedlichen Aminosäuresequenzen und/oder Gehalt
und die dadurch immunochemisch unterscheidbar sind, würde es prinzipiell
unmöglich
erscheinen, unterschiedliche Isoenzymformen nur aufgrund eines bestimmten
Substrats zu unterscheiden. Es ist daher nicht überraschend, dass keines der
Verfahren im Stand der Technik für
eine direkte Bestimmung einer sauren Phosphataseaktivität der Prostata
hoch spezifisch ist, z.B. siehe Cancer 5:236 (1952), J. Lab. Clin. Med.
82:486 (1973), Clin. Chem. Acta 44:21 (1973) und J. Physiol. Chem.
356:1775 (1975).
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Zusätzlich zu
den vorgenannten Problemen der fehlenden Spezifität, die in
vielen Reagenzien des Standes der Technik, die zur Detektion von
saurer Phosphatase der Prostata eingesetzt werden, inhärent erscheinen,
gibt es Berichte einer erhöhten
sauren Phosphatase des Serums, die mit anderen Krankheiten assoziiert
ist, was das Problem des Erhalts einer genauen klinischen Diagnose
von Prostatakrebs weiter verkompliziert. Zum Beispiel berichten
Tuchman et al., Am. J. Med. 27:959 (1959), dass die Spiegel der
sauren Phosphatase im Serum im Patienten mit Gaucher-Krankheit erhöht zu sein
scheinen.
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Aufgrund
der inhärenten
Schwierigkeiten bei der Entwicklung eines "spezifischen" Substrats für die saure Phosphatase der
Prostata haben mehrere Forscher immunochemische Verfahren zur Detektion
von saurer Phosphatase der Prostata entwickelt. Jedoch besitzen
die zuvor berichteten immunochemischen Verfahren einige Nachteile,
was deren weitergehende Akzeptanz ausgeschlossen hat. Zum Beispiel
beschrieben Shulman et al., Immunology 93:474 (1964) einen Immuno-Diffusionstest zur
Detektion von humaner saurer Phosphatase der Prostata. Durch Verwendung
von Antiseren, die von einem Prostatafluid-Antigen präpariert wurden,
die durch rektale Massage von Patienten mit Prostatakrankheit erhalten
wurden, wurde keine Kreuzreaktivität der Präzipitin-Linie in der Doppel-Diffusionstechnik
gegenüber
Extrakten aus normaler Niere, Hoden, Leber und Lunge festgestellt.
Jedoch besitzt dieses Verfahren die Nachteile einer beschränkten Sensitivität selbst
bei großen
Mengen von eingesetztem Antigen und der Verwendung von Antiseren,
die mit anderen, antigenisch nicht verwandten Serumproteinbestandteilen,
die in der Prostataflüssigkeit
vorhanden sind, kreuzreagieren können.
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Die
WO 79/00475 von Chu et al. beschreibt ein Verfahren zur Detektion
von Isoinenzymmustern von saurer Phosphatase der Prostata, die mit
Prostatakrebs assoziiert sind, welches die oben genannten Nachteile vermeidet.
Jedoch bestehen praktische Probleme aufgrund der Notwendigkeit einer
Quelle für
krebsartiges Prostatagewebe, von dem die diagnostisch relevanten
Isoenzymmuster der sauren Phosphatase der Prostata, die mit Prostatakrebs
assoziiert sind, zur Präparation
von Antikörpern
dagegen extrahiert werden.
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In
vergangenen Jahren wurden beträchtliche
Anstrengungen unternommen, Enzym- oder Antigenmarker für verschiedene
Arten von bösartigen
Tumoren zu identifizieren mit der Aussicht, spezifische diagnostische
Reagenzien zu entwickeln. Der ideale Tumormarker würde neben
anderen Eigenschaften eine Gewebe- oder Zelltyp-Spezifität aufweisen.
Frühere
Forscher haben das Vorkommen von humanen Prostatagewebe-spezifischen
Antigenen gezeigt.
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Behandlung
von Prostatakrebs
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Wie
in W.J. Catalona, "Management
of Cancer of the Prostate",
New Engl. J. Med. 331(15):996-1004 (1994), kann Prostatakrebs durch
aufmerksames Abwarten, heilende Behandlung und Linderung in den
Griff bekommen werden.
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Bei
Männern
mit einer Lebenserwartung von weniger als 10 Jahren ist ein aufmerksames
Abwarten angemessen, wo ein niedriggradiger, im frühen Stadium
befindlicher Prostatakrebs zum Zeitpunkt einer partiellen Prostataektomie
für eine
gutartige Hyperplasie entdeckt wird. Solche Krebse entwickeln sich
nur selten während
der ersten 5 Jahre nach ihrem Nachweis. Andererseits ist bei jüngeren Männern eine
heilende Behandlung oftmals angemessener.
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Wo
Prostatakrebs nachgewiesen wird und die Lebenserwartung des Patienten
weniger als 10 Jahre oder mehr beträgt, bietet eine radikale Prostataektomie
die beste Chance einer Ausrottung der Krankheit. Historisch gesehen
ist der Nachteil dieses Verfahrens, dass die meisten Krebsarten
sich bereits zum Zeitpunkt ihres Nachweises ausgebreitet haben.
Jedoch ermöglichte
die Verwendung eines Prostata-spezifischen Antigentests eine frühe Detektion
von Prostatakrebs. Da ist eine Operation weniger umfangreich mit
weniger Komplikationen. Patienten mit großen, hochgradigen Tumoren besitzen
eine geringere Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Behandlung
durch eine radikale Prostataektomie.
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Nach
der Operation wird ein persistenter Krebs angezeigt, wenn es detektierbare
Serum-Prostata-spezifische Antigenkonzentrationen gibt. In vielen
Fällen
können
Prostata-spezifische Antigenkonzentrationen durch eine Bestrahlungsbehandlung
verringert werden. Jedoch erhöht
sich diese Konzentration oftmals innerhalb von 2 Jahren.
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Eine
Bestrahlungstherapie wurde häufig
als Alternative zu einer radikalen Prostataektomie verwendet. Patienten,
die im Allgemeinen durch eine Bestrahlungstherapie behandelt wurden,
sind meist älter
und weniger gesund als solche mit höhergradigen, klinisch fortgeschritteneren
Tumoren. Besonders bevorzugte Verfahren sind eine externe Strahlentherapie,
die eine dreidimensionale, gleichmäßige Bestrahlungstherapie beinhaltet,
wobei die Bestrahlungsfläche
so ausgewählt
wird, dass sie dem Volumen des zu behandelnden Gewebes entspricht;
interstitielle Bestrahlungstherapie, bei der Bestandteile von radioaktiven
Verbindungen unter Verwendung einer Ultraschallführung implantiert werden und
eine Kombination einer externen Bestrahlungstherapie und einer interstitiellen
Bestrahlungstherapie.
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Zur
Behandlung von Patienten mit einer lokal fortgeschrittenen Krankheit
wird eine Hormontherapie vor oder nach einer radikalen Prostataektomie
oder Bestrahlungstherapie eingesetzt. Eine Hormontherapie ist die
Hauptform bei der Behandlung von Männern mit diseminiertem Prostatakrebs.
Eine Orchiektomie verringert die Serum-Testosteronkonzentrationen,
während
eine Östrogenbehandlung ähnlich wirksam
ist. Diethylstilbestrol von Östrogen
ist eine andere nützliche
Hormontherapie, die den Nachteil hat, dass sie eine kardiovaskuläre Toxizität verursacht.
Wenn Gonadotropin-Freisetzungshormon-Agonisten verabreicht werden, sind die
Testosteronkonzentrationen schließlich vermindert. Flutamid
und andere nicht steriodale Anti-Androgen-Agenzien blockieren die
Bindung von Testosteron an dessen intrazelluläre Rezeptoren. Als Ergebnis
blockieren sie die Wirkung von Testosteron, erhöhen die Serum-Testosteronkonzentrationen
und ermöglichen
Patienten, potent zu bleiben, ein ernst zu nehmendes Problem nach
einer radikalen Prostataektomie und Bestrahlungsbehandlungen.
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Eine
zytotoxische Chemotherapie ist größtenteils zur Behandlung von
Prostatakrebs unwirksam. Deren Toxizität macht eine solche Therapie
für ältere Patienten
ungeeignet. Zusätzlich
ist Prostatakrebs gegenüber
zytotoxischen Agenzien relativ widerstandsfähig.
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Verwendung
von monoklonalen Antikörpern
zur Detektion und Behandlung von Prostatakrebs
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Theoretisch
bieten radioaktiv markierte monoklonale Antikörper ("mAbs")
das Potential sowohl die Empfindlichkeit als auch Spezifität zur Detektion
von Prostatakrebs innerhalb von Lymphknoten und anderswo zu erhöhen. Während viele
mAbs kürzlich
gegen Prostata-verwandte Antigen präpariert worden sind, wurde keiner
dieser mAbs spezifisch im Hinblick auf eine Bildgebungsaufgabe erzeugt.
Trotzdem führte
der klinische Bedarf zur Einstufung von einigen dieser mAbs als
mögliche
Bildgebungsagenzien (Vihko et al., "Radioimaging of Prostatic Carcinoma
With Prostatic Acid Phosphatase – Specific Antibodies", Biotechnology in
Diagnostics, 131-134 (1985); Babaian et al., "Radioimmunological Imaging of Metastatic
Prostatic Cancer With 111-Indium-Labeled Monoclonal Antibody PAY
276", J. Urol. 137:439-443
(1987); heroy et al., "Radioimmunodetection Of
Lymph Node Invasion In Prostatic Cancer. The Use Of Iodine 123 (123-I)-Labeled
Monoclonal Anti-Prostatic Acid Phosphatase (PAP) 227 A F (ab') 2 Antibody Fragments
In Vivo", Cancer
64:1-5 (1989); Meyers et al., "Development
Of Monoclonal Antibody Imaging Of Metastatic Prostatic Carcinoma", The Prostate 14:209-220 (1989).
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In
einigen Fällen
erkennen die monoklonalen Antikörper,
die zur Detektion und/oder Behandlung von Prostatakrebs entwickelt
wurden, Antigene, die spezifisch für bösartige Prostatagewebe sind.
Solche Antikörper
werden daher verwendet, um malignes Prostatagewebe von gutartigem
Prostatagewebe zu unterschieden (zur Behandlung oder Detektion);
siehe
US-PS 4,970,299 (Bazinet
et al.) und
US-PS 4,902,615 (Freeman
et al.).
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Andere
monoklonale Antikörper
reagieren mit Oberflächenantigenen
auf allen Epithelzellen der Prostata, unabhängig davon, ob sie krebsartig
oder gutartig sind; siehe US-PSen 4,446,122 und Re 33,405 (Chu et
al.),
US-PS 4,863,851 (McEwan
et al.) und
US-PS 5,055,404 (Ueda
et al.). Jedoch liegen die durch diese monoklonalen Antikörper detektierten
Antigene im Blut vor und kompetitieren daher mit Antigenen an den
Tumorstellen mit den monoklonalen Antikörpern. Dies verursacht eine
Hintergrundstörung,
was die Verwendung von solchen Antikörpern für eine in vivo-Bildgebung unzureichend
macht. Bei der Therapie könnten
solche Antikörper,
wenn sie an ein zytotoxisches Agens gebunden sind, für andere
Organe schädlich
sein.
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Horoszewicz
et al., "Monoclonal
Antibodies to a New Antigenic Marker in Epithelial Prostatic Cells
and Serum of Prostatic Cancer Patients," Anticancer Research 7:927-936 (1987) ("Horoszewicz") und
US-PS 5,162,504 (Horoszewicz) beschreiben
einen Antikörper,
der als 7E11 bezeichnet wurde, der das Prostata-spezifische Membran-Antigen ("PSMA") erkennt. Israeli
et al., "Molecular
Cloning of a Complementary DNA Encoding a Prostate-specific Membrane
Antigen," Cancer
Research, 53:227-230
(1993)("Israeli"), beschreiben die
Klonierung und Sequenzierung von PSMA und berichten, dass PSMA Prostata-spezifisch
ist und erhöhte Expressionsspiegel
in Metastasestellen und in Hormon-refraktären Zuständen zeigt. Andere Studien
haben darauf hingewiesen, dass PSMA stärker in Prostatakrebszellen
exprimiert wird als in Zellen von der normalen Prostata oder von
einer Prostata mit einer gutartigen Hyperplasie. Weiter wurde PSMA
in Serum vorgefunden (Troyer et al., "Detection and Characterization of the
Prostate-Specific Membrane Antigen (PSMA) in Tissue Extracts and
Body Fluids," Int.
J. Cancer 62:552-558 (1995)).
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Diese
Eigenschaften machen PSMA zu einem attraktiven Ziel für eine Antikörpervermittelte
Anzielung zur Bildgebung und Therapie von Prostatakrebs. Bildgebungsstudien
unter Verwendung von Indium-markierten 7E11 haben darauf hingewiesen,
dass der Antikörper
sowohl in der Prostata als auch an den Metastasestellen ziemlich
lokalisiert. Weiter erscheint 7E11 eine deutlich verbesserte Empfindlichkeit
zur Detektion von Läsionen
zu besitzen im Vergleich zu anderen gegenwärtig verfügbaren Bildgebungstechniken
wie CT und MR-Tomographie
oder -Knochenscan (Bander, "Current
Status of Monoclonal Antibodies for Imaging and Therapy of Prostate
Cancer," Sem. In
Oncology 21:607-612
(1994)).
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Jedoch
hat die Verwendung von 7E11 und anderen bekannten Antikörpern gegen
PSMA zur Vermittlung von Bildgebung und Therapie mehrere Nachteile.
Als erstes ist PSMA ein integrales Membranprotein, von dem bekannt
ist, dass es einen kurzen intrazellulären Schwanz und eine lange
extrazelluläre
Domäne
hat. Eine biochemische Charakterisierung und -Mapping (Troyer et
al., "Biochemical
Characterization and Mapping of the 7E11-C5.3 Epitope of the Prostate-specific
Membrane Antigen," Urol.
Oncol. 1:29-37 (1995)) haben gezeigt, dass das Epitop oder die antigenische
Stelle, an die der 7E11-Antikörper
bindet, auf dem intrazellulären Teil
des Moleküls
vorhanden ist. Da Antikörper
unter normalen Umständen
nicht durch die Zellmembran hindurchgehen, wenn sie nicht an den
extrazellulären
Teil eines Moleküls
binden und intrazellulär
translokalisiert werden, hat der 7E11-Antikörper keinen Zugang zu dessen
antigenischen Zielstelle in einer ansonsten gesunden, lebensfähigen Zelle.
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Daher
ist die Bildgebung unter Verwendung von 7E11 auf die Detektion von
toten Zellen innerhalb der Tumorablagerungen beschränkt. Zusätzlich ist
die therapeutische Verwendung des 7E11-Antikörpers beschränkt, da
nur Zellen, die bereits tot sind oder Gewebe, die einen großen Teil
von toten Zellen enthalten, wirksam zielgerichtet werden können.
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Andere
Antikörper
wurden auch beschrieben. Zum Beispiel beschreiben Murphy et al.,
Prostate 28:266-271 (1996), einen Antikörper der als 3F5.4G6 bezeichnet
wird, der eine PSMA-Expression in Prostatazellen und (Gewebe erkennt.
Der 3F5.4G6-Antikörper ist
ein IgM-Antikörper,
der von einem Peptid aus dem C-Terminus von PSMA präpariert
wurde. Pastan (US-PS 5,489,525) beschreibt einen Antikörper, der
als PR1 bezeichnet wurde, der ein Antigen auf normalen Prostatazellen
und auf Zellen von gutartigen und metastatischen Prostatakarzinom
erkennt. Der PR1-Antikörper ist
ein IgM-Antikörper,
der von einem humanen Prostatakarzinom-Zellstamm präpariert wurde.
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Obwohl
die Ungenauigkeiten und Probleme in der Diagnose und Behandlung
einer bestimmten Art von Krebs im Mittelpunkt der geführten Diskussion
stehen, stellt Prostatakrebs lediglich ein repräsentatives Modell dar. Die
Diagnose und Behandlung von zahlreichen anderen Krebsarten sind
mit ähnlichen
Problemen behaftet.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Nachteile der Antikörper des
Standes der Technik bei der Diagnose und Behandlung von Prostata-
und anderen Arten von Krebs zu überwinden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschwächung oder
Abtötung
von Krebszellen. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines biologischen
Agens, das, wenn es mit einer extrazellulären Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens in Kontakt gebracht wird, die extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens erkennt. Diese biologischen Agenzien werden mit
vaskulären
Endothelzellen in Kontakt gebracht, die sich in der Nähe der Krebszellen
befinden, unter Bedingungen, die wirksam sind, um sowohl eine Bindung
des biologischen Agens an die vaskulären Endothelzellen in der Nähe der Krebszellen
sowie ein Abtöten
oder Abschwächen
der Krebszellen zu ermöglichen.
Das biologische Agens kann alleine verwendet werden oder kann an
eine Substanz gebunden sein, die zur Abtötung oder Abschwächung der
Krebszellen nach Bindung des biologischen Agens an die vaskulären Endothelzellen,
die sich in der Nähe
der Krebszellen befinden, wirksam ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens zur Abschwächung
oder Abtötung von
Krebszellen gemäß der vorliegenden
Erfindung bindet das biologische Agens, wenn es mit einer extrazellulären Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens in Kontakt gebracht wird, an das Prostata-spezifische
Membran-Antigen von solchen Zellen und wird internalisiert. Bevorzugte
biologische Agenzien, die in dem Verfahren zur Abschwächung oder
Abtötung
von Krebszellen gemäß der vorliegenden
Verwendung finden, sind Antikörper
oder Bindungsteile davon, Sonden oder Liganden. Die erfindungsgemäßen Verfahren sind
insbesondere zur Abtötung
oder Abschwächung
von renalen, urothelialen, Kolon-, rektalen, Lungen- und Brustkrebszellen
und Krebszellen des metastatischen Adenokarzinoms der Leber verwendbar.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Nachweis von krebsartigem Gewebe in einer biologischen Probe.
Dieses Verfahren umfasst das Bereitstellen eines biologischen Agens, das,
wenn es mit einer extrazellulären
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens in Kontakt gebracht wird,
an die extrazelluläre
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens bindet. Das biologische
Agens ist an eine Markierung gebunden, die wirksam ist, um einen
Nachweis von vaskulären
Endothelzellen in der Nachbarschaft oder innerhalb des Krebsgewebes
nach Bindung des biologischen Agens an die vaskulären Endothelzellen
in der Nachbarschaft oder innerhalb des Krebsgewebes zu ermöglichen.
Die biologische Probe wird mit dem biologischen Agens mit einer
Markierung in Kontakt gebracht, unter Bedingungen, die wirksam sind,
um eine Bindung des biologischen Agens an die vaskulären Endothelzellen
in der Nachbarschaft oder innerhalb des Krebsgewebes in der biologischen
Probe. Das Vorliegen von Krebsgewebe in der biologischen Probe wird
durch Detektion der Markierung nachgewiesen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens zum Nachweis von Krebsgewebe gemäß der vorliegenden Erfindung
ist das biologische Agens eines, das, wenn es mit einer extrazellulären Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens in Kontakt gebracht wird, an das Prostata-spezifische Membran-Antigen
bindet und von diesem internalisiert wird. Bevorzugte biologische
Agenzien, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Nachweis
von Krebsgewebe Verwendung finden, sind Antikörper oder Bindungsteile davon,
Sonden oder Liganden. Das Verfahren ist insbesondere zum Nachweis
von renalem, urothelialem, Kolon-, rektalem, Lungen- und Brustkrebsgewebe
und Krebsgewebe des metastatischen Adenokarzinoms der Leber verwendbar.
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Ein
noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Abschwächung
oder Abtötung
von normalen, gutartigen hyperplastischen oder krebsartigen Prostata-Epithelzellen.
Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines biologischen Agens,
das eine extrazelluläre
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens erkennt. Das biologische
Agens kann alleine verwendet werden oder kann an eine Substanz gebunden
sein, die zur Abtötung
der Zellen nach Bindung des biologischen Agens an die Zellen wirksam
ist. Diese biologischen Agenzien werden dann mit den Zellen in Kontakt
gebracht unter Bedingungen, die wirksam sind, um sowohl eine Bindung
des biologischen Agens an die extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens als auch ein Abtöten oder Abschwächen der
Zellen zu ermöglichen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens zur Abschwächung
oder Abtötung von
normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen
gemäß der vorliegenden Erfindung
bindet das biologische Agens an das Prostata-spezifische Membran-Antigen
von solchen Zellen und wird damit internalisiert. Bevorzugte biologische
Agenzien, die in den Verfahren zur Abschwächung oder Abtötung von
normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen
gemäß der Erfindung
Verwendung finden, sind Antikörper
oder Bindungsteile davon, Sonden oder Liganden.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Nachweis von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen
Prostata-Epithelzellen oder Teilen davon in einer biologischen Probe.
Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines biologischen Agens,
das an eine extrazelluläre
Domäne des
Prostata-spezifischen Membran-Antigens bindet. Das biologische Agens
ist an eine Markierung gebunden, die wirksam ist, um einen Nachweis
der Zellen oder Teilen davon nach Bindung des biologischen Agens an
die Zellen oder Teile davon zu ermöglichen. Die biologische Probe
wird mit dem biologischen Agens mit einer Markierung in Kontakt
gebracht unter Bedingungen, die wirksam sind, um eine Bindung des
biologischen Agens an die extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens von einer der Zellen oder Teilen davon in der biologischen
Probe zu ermöglichen.
Das Vorliegen von Zellen oder Teilen davon in der biologischen Probe
wird durch Detektion der Markierung nachgewiesen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens zum Nachweis von normalen, gutartigen hyperplastischen
und krebsartigen Prostata-Epithelzellen gemäß der vorliegenden Erfindung
bindet das biologische Agens an das Prostataspezifische Membran-Antigen
von solchen Zellen und wird damit internalisiert. Bevorzugte biologische
Agenzien, die in dem Verfahren zum Nachweis von normalen, gutartigen
hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen gemäß der vorliegenden
Erfindung Verwendung finden, sind Antikörper oder Bindungsteile davon,
Sonden oder Liganden.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein biologisches
Agens, das eine extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens erkennt. In einer bevorzugten Ausführungsform
bindet das isolierte biologische Agens an das Prostata-spezifische
Membran-Antigen und wird damit internalisiert. Bevorzugte isolierte
biologische Agenzien, die eine extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens gemäß der vorliegenden
Erfindung erkennen, sind isolierte Antikörper oder Bindungsteile davon, Sonden
oder Liganden. Hybridomzelllinien, die monoklonale Antikörper von
diesen Arten produzieren, sind auch offenbart.
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Die
erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien erkennen die extrazelluläre Domäne von Antigenen von normalen,
gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen.
Im Gegensatz zum 7E11-Antikörper,
der ein Epitop von Prostata-assoziierten Antigenen erkennt, die
nur nach einer Zelllyse extrazellulär exponiert sind, binden die
erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien an antigenische Epitope, die in lebenden Prostatazellen
extrazellulär
exponiert sind. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien können
lebende, unfixierte normale, gutartige hyperplastische und krebsartige
Prostata-Epithelzellen angezielt werden, was die Behandlung und
Diagnose wirksamer macht. In einer bevorzugten Ausführungsform
zur Behandlung von Prostatakrebs binden die erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien auch an das Prostata-spezifische Membran-Antigen und werden
damit internalisiert, was die therapeutische Verwendung von intrazellulär wirkenden
zytotoxischen Agenzien ermöglicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Immuno-Elektronenmikrograph des Gold-markierten monoklonalen
Antikörpers
J591 auf der Oberfläche
von LNCaP-Zellen nach Inkubation bei 4°C.
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2 ist
ein Immuno-Elektronenmikrograph des Gold-markierten monoklonalen
Antikörpers
J591 auf der Oberfläche
von LNCaP-Zellen nach Inkubation für 5 Minuten bei 37°C.
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3 ist
ein Immuno-Elektronenmikrograph des Gold-markierten monoklonalen
Antikörpers
J591 auf der Oberfläche
von LNCaP-Zellen nach Inkubation für 10 Minuten bei 37°C.
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4 ist
ein Immuno-Elektronenmikrograph des Gold-markierten monoklonalen
Antikörpers
J591 auf der Oberfläche
von LNCaP-Zellen nach Inkubation für 15 Minuten bei 37°C.
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5 ist
ein Immuno-Elektronenmikrograph des Gold-markierten monoklonalen
Antikörpers
J591 auf der Oberfläche
von LNCaP-Zellen nach Inkubation für 15 Minuten bei 37°C, was J591
innerhalb von Endosomen zeigt.
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6 fasst
die Sequenzierungsstrategie der schweren Kette des monoklonalen
Antikörpers
J591 zusammen.
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7 zeigt die Nukleotidsequenz der schweren
Kette des monoklonalen Antikörpers
J591 (als SEQ ID NO: 1 bezeichnet), die Nukleotidsequenz des korrespondierenden
reversen, nicht kodierenden Strangs (als SEQ ID NO: 2 bezeichnet)
und die korrespondierenden davon abgeleiteten Aminosäuresequenzen
(als SEQ ID NO: 3, 4 und 5 bezeichnet).
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8 ist
ein Vergleich der schweren Kette des monoklonalen Antikörpers J591
mit der Konsensussequenz für
die schweren Ketten der Untergruppe IIA der Maus.
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9 fasst
die Sequenzierungsstrategie der leichten kappa-Kette des monoklonalen
Antikörpers
J591 zusammen.
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10 zeigt die Nukleotidsequenzen der leichten
kappa-Kette des monoklonalen Antikörpers J591 (als SEQ ID NO:
9 bezeichnet), die Nukleotidsequenz des korrespondierenden reversen,
nicht kodierenden Strangs (als SEQ ID NO: 10 bezeichnet) und die
korrespondiernde davon abgeleitete Aminosäuresequenz (als SEQ ID NO:
11, 12 und 13 bezeichnet).
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11 ist
ein Vergleich der leichten kappa-Kette des monoklonalen Antikörpers J591
mit der Konsensussequenz für
die kappa-Ketten der Untergruppe V der Maus.
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12A-12F sind Mikrographen (250-fache
Vergrößerung),
was die immunohistochemische Reaktivität von mAb J591 zur Gefäßneubildung
von verschiedenen Karzinomen zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschwächung oder
Abtötung
von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen.
Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines biologischen Agens,
wie einen Antikörper
oder Bindungsteil davon, Sonde oder Ligand, das an eine extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens (d.h. ein Teil des Prostata-spezifischen Membran-Antigens,
das sich außerhalb
befindet) von solchen Zellen bindet. Das biologische Agens kann
alleine verwendet werden oder kann an eine Substanz gebunden sein,
die wirksam ist, um die Zellen nach Bindung des biologischen Agens
an die Zellen abzutöten.
Diese biologischen Agenzien werden dann mit den Zellen unter Bedingungen
in Kontakt gebracht, die wirksam sind, um sowohl die Bindung des
biologischen Agens an die extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens und das Abtöten
und das Abschwächen
der Zellen zu ermöglichen.
In seiner bevorzugten Form wird ein solches In-Kontakt-Bringen in einem
lebenden Säugetier
durchgeführt,
indem das biologische Agens an das Säugetier bei Bedingungen verabreicht
wird, die wirksam sind, um sowohl eine Bindung des biologischen
Agens an die extrazelluläre
Domäne des
Prostata-spezifischen Membran-Antigens sowie ein Abtöten oder
Abschwächen
der Zellen zu ermöglichen.
Eine solche Verabreichung kann oral oder parenteral erfolgen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens zur Abschwächung
oder Abtötung von
normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen
gemäß der vorliegenden Erfindung
bindet das biologische Agens an das Prostata-spezifische Membran-Antigen
von solchen Zellen oder wird damit internalisiert. Wiederum kann
das biologische Agens alleine verwendet werden. Alternativ ist das
biologische Agens an ein Substrat gebunden, das wirksam ist, um
die Zellen nach Bindung des biologischen Agens an das Prostata-spezifische
Membran-Antigen und nach Internalisierung des biologischen Agens mit
dem Prostata-spezifischen Membran-Antigen abzutöten.
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Der
Mechanismus, durch den das biologische Agens mit dem Prostata-spezifischen
Membran-Antigen internalisiert wird, ist für die Durchführung der
vorliegenden Erfindung nicht kritisch. Beispielsweise kann das biologische
Agens eine Internalisierung des Prostata-spezifischen Membran-Antigens
einleiten. Alternativ kann eine Internalisierung des biologischen
Agens das Ergebnis einer gewöhnlichen
Internalisierung des Prostata-spezifischen Membran-Antigens sein.
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Die
vorstehend beschriebenen biologischen Agenzien (d.h. biologische
Agenzien wie Antikörper
oder Bindungsteil davon, Sonde oder Ligand, die, wenn sie mit einer
extrazellulären
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens in Kontakt gebracht werden,
die extrazelluläre
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens erkennen und vorzugsweise damit
internalisiert werden), können
verwendet werden, um Krebszellen abzuschwächen oder abzutöten. In
diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das biologische Agens
alleine verwendet werden oder kann an eine Substanz gebunden sein,
die wirksam ist, um die Krebszellen nach Bindung des biologischen
Agens an vaskuläre
Endothelzellen, die sich in der Nachbarschaft dazu befinden, abzutöten. Diese
biologischen Agenzien können
mit vaskulären
Endothelzellen, die sich in der Nachbarschaft der Krebszellen befinden,
in Kontakt gebracht werden. Das In-Kontakt-Bringen wird unter Bedingungen
durchgeführt,
die wirksam sind, um eine Bindung des biologischen Agens an die
vaskulären
Endothelzellen in der Nähe
der Krebszellen zu ermöglichen
und zusätzlich
wirksam sind, um die Krebszellen abzutöten oder abzuschwächen. Der
Mechanismus, durch den die Krebszellen abgetötet oder abgeschwächt werden,
ist für
die Durchführung
der vorliegenden Erfindung nicht kritisch. Zum Beispiel können Krebszellen
direkt durch das biologische Agens als Folge ihrer unmittelbaren
Nähe zu
den vaskulären
Endothelzellen, an die das biologische Agens bindet, abgetötet oder
abgeschwächt
werden. Alternativ kann das biologische Agens die Eigenschaften
der vaskulären
Endothelzellen, an die sie binden, abtöten, abschwächen oder auf andere Weise verändern, so
dass der Blutstrom der benachbarten Krebszellen gestoppt wird oder
auf andere Weise verringert wird, so dass dadurch die Krebszellen
abgetötet
oder abgeschwächt
werden. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur
Abtötung
oder Abschwächung
von vaskulären
Endothelzellen in Krebsgewebe sowie von Krebszellen, die in Krebsgewebe
enthalten sind, verwendbar.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Abschwächung
oder Abtötung
von Krebszellen ist das eingesetzte biologische Agens eines, das
nach In-Kontakt-Bringen mit einer extrazellulären Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens an die extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens bindet oder damit internalisiert. Die erfindungsgemäßen Verfahren
sind insbesondere zur Abtötung
oder Abschwächung
von krebsartigen Prostata-Epithelzellen sowie von anderen Krebszellen
als krebsartige Prostata-Epithelzellen verwendbar. Beispiele von
Krebszellen, die keine krebsartigen Prostata-Epithelzellen sind,
sind renale, urotheliale, Kolon-, rektale, Lungen- und Brustkrebszellen
und Krebszellen des metastatischen Adenokarzinoms der Leber. Obwohl
das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet werden kann, um eine beliebige Zelle, die eine extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens oder einen Teil davon exprimiert, deren Existenz
von Zellen abhängt,
die eine extrazelluläre
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens oder einen Teil davon
exprimieren, abzutöten
oder abzuschwächen,
ist das erfindungsgemäße Verfahren
insbesondere zum Abtöten
oder Abschwächen von
Krebszellen verwendbar, da die vaskulären Endothelzellen Blut an
die Krebsgewebe abgeben (z.B. Tumoren, Sammlungen von Krebszellen
oder anderen krebsartigen Massen), die eine extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens exprimieren, unabhängig von der beteiligten Krebsart.
Im Gegensatz dazu exprimieren vaskuläre Endothelzellen, die Blut
an normale Gewebe abgeben, keine extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Nachweis von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen
Epithelzellen oder Teilen davon in einer biologischen Probe. Das Verfahren
umfasst das Bereitstellen eines biologischen Agens wie einen Antikörper oder
ein Bindungsteil davon, Sonde oder Ligand, das an eine extrazelluläre Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens von solchen Zellen bindet. Das biologische Agens
ist an eine Markierung gebunden, die wirksam ist, um eine Detektion
der Zellen oder Teile davon zu ermöglichen (z.B. Prostata-spezifisches
Membran-Antigen oder Fragmente davon, die von solchen normalen,
gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Zellen freisetzt wurden) nach
Bindung des biologischen Agens an die Zellen oder Teilen davon.
Die biologische Probe wird mit dem biologischen Agens mit einer
Markierung in Kontakt gebracht unter Bedingungen, die wirksam sind,
um eine Bindung des biologischen Agens an die extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens von einer beliebigen Zelle oder Teilen davon in
der biologischen Probe zu ermöglichen.
Das Vorliegen von Zellen oder Teilen davon in der biologischen Probe
wird durch Detektion der Markierung nachgewiesen. In seiner bevorzugten
Form wird ein solches In-Kontakt-Bringen in einem lebenden Säugetier
durchgeführt
und umfasst die Verabreichung des biologischen Agens an das Säugetier
unter Bedingungen, die wirksam sind, um eine Bindung des biologischen
Agens an das Prostata-spezifische Membran-Antigen einer beliebigen
Zelle oder Teilen davon in der biologischen Probe zu ermöglichen.
Wiederum kann eine Verabreichung entweder oral oder parenteral durchgeführt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann verwendet werden, um Patienten auf Krankheiten zu durchmustern,
die mit dem Vorliegen von normalen, gutartigen hyperplastischen
und krebsartigen Epithelzellen oder Teilen davon in Verbindung stehen.
Alternativ kann es verwendet werden, um ein erneutes Auftreten solcher Krankheiten
nachzuweisen, insbesondere, wenn die Krankheit in einem bestimmten
biologischen Material des Patienten vorkommt. Zum Beispiel kann
ein Rückfall
einer Prostatakrankheit in der Prostata fossa nach einer radikalen
Prostataektomie angetroffen werden. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann dieser Rückfall
durch Verabreichung eines kurzen radiomarkierten Antikörpers an
das Säugetier
und anschließender
rektaler Detektion der Markierung, wie z.B. mit einer transrektalen
Detektorsonde, nachgewiesen werden.
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Alternativ
kann der Schritt des In-Kontakt-Bringens in einer Serum- oder Urin- oder anderen Körperflüssigkeitsprobe
durchgeführt
werden, so dass das Vorliegen von PSMA in der Körperflüssigkeit nachgewiesen wird.
Wenn das In-Kontakt-Bringen
in einer Serum- oder Urinprobe durchgeführt wird, ist es bevorzugt, dass
das biologische Agens im Wesentlichen keine Antigene als PSMA erkennt,
die im Blut zirkulieren. Da intakte Prostatazellen kein PSMA in
die extrazelluläre
Umgebung ausscheiden oder sekretieren, deutet eine Detektion von
PSMA im Serum, Urin oder anderen Körperflüssigkeiten im Allgemeinen darauf
hin, dass Prostatazellen lysiert wurden. Daher können die erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien und Verfahren verwendet werden, um die Wirksamkeit eines
Protokolls zur Prostatakrebsbehandlung zu bestimmen, indem die Spiegel
von PSMA im Serum, Urin oder anderen Körperflüssigkeiten kontrolliert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Nachweis von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen
Prostata-Epithelzellen bindet das biologische Agens wie der Antikörper oder
Bindungsteil davon, Sonde oder Ligand, an das Prostata-spezifische
Membran-Antigen
von solchen Zellen oder wird damit internalisiert. Wiederum ist
das biologische Agens an eine Markierung gebunden, die wirksam ist,
um eine Detektion der Zellen oder Teilen davon nach Bindung des
biologischen Agens an und Internalisierung des biologischen Agens
mit dem Prostata-spezifischen Membran-Antigen zu ermöglichen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Detektion von Krebsgewebe in einer biologischen Probe. Dieses
Verfahren umfasst das Bereitstellen des vorstehend beschriebenen
biologischen Agens (d.h. ein biologisches Agens wie ein Antikörper oder
Bindungsteil davon, Sonde oder Ligand, das, wenn es mit einer extrazellulären Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens
in Kontakt gebracht wird, die extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens erkennt). Das biologische Agens ist an eine Markierung
gebunden, die wirksam ist, um eine Detektion von vaskulären Endothelzellen
in Nachbarschaft zu oder innerhalb des Krebsgewebes nach Bindung
des biologischen Agens an die vaskulären Endothelzellen in Nachbarschaft
zu oder innerhalb des Krebsgewebes zu ermöglichen. Die biologische Probe wird
dann mit dem biologischen Agens mit einer Markierung in Kontakt
gebracht. Das In-Kontakt-Bringen wird unter Bedingungen durchgeführt, die
wirksam sind, um eine Bindung des biologischen Agens an die vaskulären Endothelzellen
in Nachbarschaft zu oder innerhalb des Krebsgewebes in der biologischen
Probe zu ermöglichen.
Das Vorliegen von Krebszellen oder Teilen davon in der biologischen
Probe wird durch Detektion der Markierung nachgewiesen.
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Anstatt
die vollständige
biologische Probe mit dem biologischen Agens in Kontakt zu bringen,
sollte in Erwägung
gezogen werden, dass ein Teil der biologischen Probe verwendet werden
kann. Zum Beispiel kann eine Biopsie-Gewebeprobe mit dem biologischen
Agens in Kontakt gebracht werden, um das Vorliegen von Krebsgewebe
in der Biopsie-Gewebeprobe sowie in einer größeren biologischen Probe, von
der diese entnommen wurde, zu bestimmen. Alternativ kann das biologische
Agens mit einem Serum oder einer Urinprobe in Kontakt gebracht werden,
um festzustellen, ob vaskuläre
Endothelzellen, die eine extrazelluläre Domäne des Prostataspezifischen
Membran-Antigens exprimieren, darin enthalten sind. Da vaskuläre Endothelzellen,
die eine extrazelluläre
Domäne
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens exprimieren, bei der Gefäßneubildung
von Krebsgeweben vorgefunden werden, nicht jedoch bei der Gefäßneubildung
von normalen Gefäßen, deutet
eine Detektion der Markierung in einer Serum- oder Urinprobe auf
das Vorliegen von Krebsgewebe in der größeren biologischen Probe, von
der sie entnommen wurde (z.B. einem Patienten), hin.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Nachweis von Krebsgeweben ist das eingesetzt biologische Agens
eines, das, wenn es mit einer extrazellulären Domäne des Prostata-spezifischen
Membran-Antigens in Kontakt gebracht wird, an das Prostata-spezifische
Membran-Antigen bindet oder damit internalisiert wird. Die erfindungsgemäßen Verfahren
können
verwendet werden, um krebsartige Prostata-Epithelzellen sowie Krebsgewebe,
die andere Krebszellen als krebsartige Prostata-Epithelzellen enthalten,
nachzuweisen. Beispiele von Krebsgeweben, die andere Krebszellen
als krebsartige Prostata-Epithelzellen enthalten, die mit den erfindungsgemäßen Verfahren
nachgewiesen werden können,
umfassen renale, urotheliale, Kolon-, rektale, Lungen- und Brustkrebsgewebe
und Krebsgewebe des metastatischen Adenokarzinoms der Leber.
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Wie
vorstehend angegeben, umfassen biologische Agenzien, die entweder
zur Abtötung,
Abschwächung
oder Detektion von Krebszellen und normalen, gutartigen hyperplastischen
und krebsartigen Prostata-Epithelzellen geeignet sind, Antikörper wie
monoklonale oder polyklonale Antikörper. Zusätzlich können Antikörperfragmente, Halbantikörper, Hybridderivate,
Sonden und andere molekulare Konstrukte eingesetzt werden. Diese
biologischen Agenzien wie Antikörper,
Bindungsteile davon, Sonden oder Liganden binden an die extrazelluläre Domäne von Prostata-spezifischen
Membran-Antigenen oder Teilen davon in normalen, gutartigen hyperplastischen
und krebsartigen Prostata-Epithelzellen.
Als Ergebnis binden die biologischen Agenzien, wenn die erfindungsgemäßen Verfahren
zur Abtötung,
Abschwächung
oder Detektion von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen
Prostata-Epithelzellen durchgeführt
werden, an alle solche Zellen und nicht nur an Zellen, die fixiert
sind oder Zellen, deren intrazelluläre antigenische Domänen auf
andere Weise an die extrazelluläre
Umgebung exponiert sind. Daher ist eine Bindung der biologischen
Agenzien auf Gebiete beschränkt,
in denen Prostata-Epithelzellen anzutreffen sind, unabhängig davon,
ob diese Zellen fixiert oder unfixiert, lebensfähig oder nekrotisch sind. Zusätzlich oder
alternativ binden diese biologischen Agenzien wie Antikörper, Bindungsteile
davon, Sonden oder Liganden an Prostata-spezifische Membran-Antigene oder Teile davon
in normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen
oder werden damit internalisiert.
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Die
Herstellung von monoklonalen Antikörpern kann durch Techniken,
die auf dem Gebiet wohl bekannt sind, erreicht werden.
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Grundsätzlich umfasst
das Verfahren als erstes das Isolieren von Immunzellen (Lymphozyten)
von der Milz eines Säugetiers
(z.B. Maus), das zuvor mit dem Antigen von Interesse entweder in
vivo oder in vitro immunisiert wurde. Die Antikörper-sekretierenden Lymphozyten
werden dann mit den (Maus-) Myelomzellen oder transformierten Zellen
fusioniert, die in der Lage sind, in der Zellkultur unbegrenzt zu
replizieren, wobei dadurch eine unsterbliche, Immunglobulin-sekretierende
Zelllinie erzeugt wird. Die entstandenen fusionierten Zellen oder
Hybridoma werden kultiviert und die entstandenen Kolonien werden
auf die Herstellung der gewünschten
monoklonalen Antikörper
hin durchmustert. Kolonien, die solche Antikörper produzieren, werden kloniert
und entweder in vivo oder in vitro wachsen gelassen, um große Mengen
des Antikörpers
herzustellen. Eine Beschreibung der theoretischen Grundlagen und
praktischen Methoden zur Fusionierung von solchen Zellen sind in
Kohler und Milstein, Nature 256:495 (1975), beschrieben.
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Säugetier-Lymphozyten
werden durch eine in vivo-Immunisierung des Säugetiers (z.B. einer Maus) mit
dem erfindungsgemäßen Protein
oder Polypeptid immunisiert. Solche Immunisierungen werden notwendigerweise
in Intervallen von bis zu mehreren Wochen wiederholt, um einen ausreichenden
Antikörpertiter
zu erhalten. Nach dem letzten Antigen-Boost werden die Tiere getötet und
die Milzzellen entfernt.
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Die
Fusion mit Säugetier-Myelomzellen
oder anderen Fusionspartnern, die zur unbegrenzten Replikation in
Zellkultur fähig
sind, wird mittels Standard- und wohl bekannten Techniken erreicht,
beispielsweise unter Verwendung von Polyethylenglykol ("PEG") oder anderen Fusionsagenzien
(siehe Milstein und Kohler, Eur. J. Immunol. 6:511 (1976). Diese
unsterbliche Zelllinie, die vorzugsweise murin ist, aber auch von
Zellen von anderen Säugetierspezies
stammen kann, einschließlich,
aber nicht beschränkt
auf Ratten und Menschen, das Enzyme, die zur Verwertung von bestimmten
Nährstoffen
notwendig sind, fehlen oder schnell wachsen können und gute Fusionseigenschaften
besitzen. Viele solcher Zelllinien sind dem Fachmann bekannt und
andere werden regelmäßig beschrieben.
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Verfahren
zur Erzeugung von polyklonalen Antikörpern sind auch bekannt. Typischerweise
können solche
Antikörper
gewonnen werden, indem das erfindungsgemäße Protein oder Polypeptid
subkutan an weiße
Neuseeland-Kaninchen
verabreicht wird, die zuerst bluten gelassen wurden, um ein Prä-Immunserum zu erhalten.
Die Antigene können
bei einem Gesamtvolumen von 100 μl
pro Stelle an sechs unterschiedlichen Stellen injiziert werden.
Jeder injizierte Stoff wird ein synthetisches Oberflächen-Adjuvans
Pluronic-Polyole enthalten oder ein pulverisiertes Acrylamidgel,
das das Protein oder Polypeptid nach einer SDS-Polyacrylamidgel-Elektrophorese enthält. Von
den Kaninchen wird dann zwei Wochen nach der ersten Injektion Blut
entnommen und in periodischen Abständen mit demselben Antigen
dreimal alle 6 Wochen geboostet. Eine Serumprobe wird dann 10 Tage
nach jedem Boost gesammelt. Polyklonale Antikörper werden dann von dem Serum
durch Affinitätschromatographie
unter Verwendung des korrespondierenden Antigens zum Einfangen des Antikörpers gewonnen.
Schließlich
werden die Kaninchen mit 150 mg/kg Pentobarbial IV narkotisiert.
Diese und andere Verfahren zur Herstellung von polyklonalen Antikörpern sind
in E. Harlow et al., Hrsg., Antibodies: A Laboratory Manual (1988),
beschrieben.
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Zusätzlich zu
der Verwendung von ganzen Antikörpern
umfassen die erfindungsgemäßen Verfahren die
Verwendung von Bindungsteilen von solchen Antikörpern. Solche Bindungsteile
umfassen Fab-Fragmente, F(ab')2-Fragmente
und Fv-Fragmente. Diese Antikörperfragmente
können
durch konventionelle Verfahren hergestellt werden, wie proteolytische
Fragmentierungsverfahren, wie sie von J. Goding, Monoclonal Antibodies:
Principles and Practice, S. 98-118 (N.Y. Academic Press 1983), beschrieben
wurden.
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Alternativ
können
die erfindungsgemäßen Verfahren
Sonden oder Liganden einsetzen, die entweder in der Natur anzutreffen
sind oder synthetisch durch rekombinante DNA-Verfahren oder andere
biologische oder molekulare Verfahren hergestellt werden. Geeignete
Sonden oder Liganden sind Moleküle,
die an die extrazellulären
Domänen
des Prostata-spezifischen Membran-Antigens binden, welche durch
die erfindungsgemäßen monoklonalen
Antikörper
identifiziert wurden. Andere geeignete Sonden oder Liganden sind
Moleküle, die
an die Prostataspezifischen Membran-Antigene binden und damit internalisiert
werden. Solche Sonden oder Liganden können beispielsweise Proteine,
Peptide, Lectine oder Nukleinsäure-Sonden
sein.
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Es
ist insbesondere bevorzugt, die in nachstehender Tabelle 1 genannten
monoklonalen Antikörper
zu verwenden. TABELLE
1
Name
des monoklonalen Antikörpers | ATCC-Bezeichnung
für die
Hybridom-Zelllinie |
E99 | HB-12101 |
J415 | HB-12109 |
J533 | HB-12127 |
J591 | HB-12126 |
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Diese
Antikörper
können
alleine oder als Bestandteil in einem Gemisch mit anderen Antikörpern oder anderen
biologischen Agenzien zur Behandlung von Krebs oder Abbildung von
Krebsgeweben (insbesondere den darin enthaltenen vaskulären Endothelzellen)
oder Prostata-Epithelzellen mit verschiedenen Oberflächen-Antigen-Eigenschaften verwendet
werden.
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Unabhängig davon,
ob die biologischen Agenzien zur Behandlung oder Diagnose verwendet
werden, können
sie oral, parenteral, subkutan, intravenös, intramuskulär, intraperitoneal,
durch intranasale Einträufelung,
intraokular, intraarteriell, intraläsional oder durch Auftragen
auf Schleimhautmembranen wie solchen der Nase, Rachen und Bronchialgefäßen, verabreicht
werden. Sie können
alleine oder mit pharmazeutisch oder physiologisch annehmbaren Trägern, Arzneistoffträgern oder
Stabilisatoren verabreicht werden und können in fester oder flüssiger Form
vorliegen, wie Tabletten, Kapseln, Pulver, Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen.
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Die
festen Einheitsdosierungsformen können konventioneller Art sein.
Eine Festform kann eine Kapsel wie eine gewöhnliche Gelatineart sein, die
das biologische Agens enthält,
wie z.B. ein erfindungsgemäßer Antikörper oder
Bindungsteil davon, und einen Träger,
z.B. Gleitmittel, und inerte Füllstoffe
wie Lactose, Saccharose oder Stärkemehl.
In einer anderen Ausführungsform
werden diese Verbindungen in Tabletten eingeschlossen mit konventionellen
Tablettenbasen wie Lactose, Saccharose oder Stärkemehl in Kombination mit Bindemitteln
wie Akazie, Stärkemehl
oder Gelatine, desintegrierende Agenzien wie Stärkemehl, Tomatenstärke oder
Alginsäure
und einem Gleitmittel wie Stearinsäure oder Magnesiumstearat eingeschlossen.
-
Das
erfindungsgemäße biologische
Agens kann auch in injizierbaren Dosierungen durch Lösung oder Suspension
dieser Stoffe in einem physiologisch annehmbaren Verdünnungsmittel
mit einem pharmazeutischen Träger
verabreicht werden. Solche Träger
umfassen sterile Flüssigkeiten
wie Wasser und Öle
mit oder ohne Zusatz eines oberflächenaktiven Stoffs und anderen
pharmazeutisch und physiologisch annehmbaren Trägern, einschließlich Adjuvanzien,
Arzneimittelträgern
oder Stabilisatoren. Beispielhafte Öle sind Petroleum, Tier-, Pflanzen-
oder synthetisches Öl,
z.B. Erdnussöl,
Sojabohnenöl
oder Mineralöl.
Im Allgemeinen sind Wasser, Saline, wässrige Dextrose und verwandte
Zuckerlösung
und Glykole wie Propylenglykol oder Polyethylenglykol bevorzugte
Flüssigkeitsträger, insbesondere
für injizierbare
Lösungen.
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Zur
Verwendung als Aerosole kann das erfindungsgemäße biologische Agens in Lösung oder
Suspension in einem unter Druck gesetzten Aerosolbehälter zusammen
mit geeigneten Treibmitteln, wie z.B. Kohlenwasserstofftreibmittel
wie Propan, Butan oder Isobutan mit konventionellen Adjuvanzien,
verpackt sein. Die erfindungsgemäßen Stoffe
können
in einer nicht unter Druck gesetzten Form verabreicht werden, wie
z.B. in einem Zerstäuber
oder Vernebler.
-
Die
biologischen Agenzien können
verwendet werden, um Krebsgewebe (insbesondere die darin enthaltenen
vaskulären
Endothelzellen) und normale, gutartige hyperplastische und krebsartige
Prostata-Epithelzellen in vivo nachzuweisen. Dies wird erreicht,
indem das biologische Agens markiert wird, das markierte biologische
Agens an ein Säugetier
verabreicht wird und das Säugetier
dann durchmustert wird.
-
Beispiele
von Markierungen, die zur diagnostischen Abbildung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendbar sind, sind radioaktive Markierungen wie 131I,
111In, 123I, 99mTc, 32P, 125I, 3H, 14C und 188Rh, fluoreszierende
Markierungen wie Fluorescein und Rhodamin, nukleare Magnetresonanz-aktive
Markierungen, Positron-emittierende Isotope, die durch einen Positron-Emissions-Tomographie
("PET")-Scanner detektierbar sind,
Chemilumineszierer wie Luciferin und Enzymmarker wie Peroxidase
oder Phosphatase. Kurzwellige Strahlungsemitter wie Isotope, die
durch kurzwellige Detektorsonden nachweisbar sind, wie einer transrektalen
Sonde, können
auch eingesetzt werden. Diese Isotope und transrektalen Detektorsonden
sind, wenn sie in Kombination verwendet werden, zur Detektion von
prostatischer Fossa-Rückfällen und
Beckenknotenkrankheit verwendbar. Das biologische Agens kann mit
solchen Reagenzien unter Verwendung von auf dem Gebiet bekannten
Techniken markiert werden. Siehe z.B. Wensel und Meares, Radioimmunoimasins
and Radioimmunotherapy, Elsevier, New York (1983), für Techniken,
die mit der Radiomarkierung von Antikörpern in Zusammenhang stehen.
Siehe auch D. Colcher et al., "Use
of Monoclonal Antibodies as Radiopharmaceuticals for the Localization
of Human Carcinoma Xenografts in Athymic Mice", Meth. Enzvmol. 121: 802-816 (1986).
-
Das
radioaktiv markierte biologische Agens dieser Erfindung kann für diagnostische
in vitro-Tests verwendet werden. Die spezifische Aktivität eines
markierten biologischen Agens wie einem markierten Antikörper, Bindungsteil
davon, Sonde oder Ligand, hängt
von der Halbwertszeit, der isotopischen Reinheit der radioaktiven
Markierung und von der Art des Einbaus in das biologische Agens
ab. Tabelle 2 enthält
mehrere, üblicherweise
verwendete Isotope, deren spezifischen Aktivitäten und Halbwertszeiten. In
Immunoassay-Tests bedeutet eine höhere spezifische Aktivität im Allgemeinen
eine bessere Sensitivität.
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Die
Verfahren zur Markierung von biologischen Agenzien mit radioaktiven
Isotopen, die in Tabelle 2 aufgeführt sind, sind allgemein auf
dem Gebiet bekannt. Tritium-Markierungsverfahren
sind beschrieben in der US-PS 4,302,438, die hier unter Bezugnahme
eingeschlossen wird. Eine Iod-, Tritium-Markierung und 355-Markierungsverfahren,
die spezifisch für
monoklonale Maus-Antikörper
angepasst sind, sind von Goding, J.W. (supra, S. 124-126) und den
darin enthaltenen Literaturstellen beschrieben. Andere Verfahren
zur Iod-Markierung von biologischen Agenzien wie Antikörpern, Bindungsteilen
davon, Sonden oder Liganden sind von Hunter und Greenwood, Nature
144:945 (1962), David et al., Biochemistrv 13:1014-1021 (1974),
und in den US-PSen 3,867,517 und 4,376,110 beschrieben. Radiomarkierungselemente,
die zur Bildgebung verwendbar sind, umfassen z.B. 123I, 131I, 111In
und 99mTc. Verfahren zur Iod-Markierung von biologischen Agenzien
sind von Greenwood, F. et al., Biochem. J. 89:114-123 (1963); Marchalonis,
J., Biochem. J. 113:299-305 (1969); und Morrison, M. et al., Immunochemistrv,
289-297 (1971), beschrieben. Verfahren zur 99mTc-Markierung sind
von Rhodes, B. et al. in Burchiel, S. et al. (Hrsg.), Tumor Imagine:
The Radioimmunochemical Detection of Cancer, New York: Masson 111-123
(1982), und die darin zitierten Literaturstellen beschrieben. Verfahren,
die zur 111 In-Markierung
von biologischen Agenzien geeignet sind, sind von Hnatowich, D.J.
et al., J. Immul. Methods, 65:147-157 (1983), Hnatowich, D. et al.,
J.Applied Radiation, 35:554-557 (1984), und Buckley, R. G. et al.,
F.E.B.S. 166:202-204 (1984), beschrieben.
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Im
Falle eines radioaktiv markierten biologischen Agens wird das biologische
Agens an den Patienten verabreicht, gelangt zu dem Tumor, der das
Antigen trägt,
mit dem das biologische Agens reagiert, und wird in vivo unter Verwendung
bekannter Verfahren wie einem radionukleären Scanning unter Verwendung
von beispielsweise einer gamma-Kamera oder Emissionstomographie
nachgewiesen oder "abgebildet" (siehe z.B. A.R.
Bradwell et al., "Developments
in Antibody Imaging",
Monoclonal Antibodies for Cancer Detection andTherapy, R.W. Baldwin
et al., (Hrsg.), S. 65-85 (Academic Press 1985). Alternativ kann
ein Positron-Emission-Transaxial-Tomographie-Scanner,
wie z.B. als Pet VI bezeichnet, der sich in Brookhaven National
Laboratory befindet, verwendet werden, in Fällen, bei denen die Radioaktivmarkierung-Positronen
emittiert (z.B. 11C, 18F, 150 und 13N).
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Fluorophor-
und Chromophor-markierte biologische Agenzien können von Standardresten, die
auf dem Gebiet bekannt sind, präpariert
werden. Da Antikörper
und andere Proteine Licht mit Wellenlänge bis zu etwa 310 nm absorbieren,
sollten die fluoreszierenden Reste so ausgewählt sein, dass sie eine substantielle Absorption
bei Wellenlängen
oberhalb von 310 nm und vorzugsweise oberhalb von 400 nm besitzen.
Eine Vielzahl von geeigneten Fluoreszenzfarbstoffen und Chromophoren
sind von Stryer, Science, 162:526 (1968), und Brand, L. et al.,
Annual Review of Biochemistry, 41:843-868 (1972), beschrieben. Die
biologischen Agenzien können
mit fluoreszierenden Chromophorengruppen durch konventionelle Verfahren
markiert werden, wie z.B. solchen, beschrieben in den US-PSen 3,940,475,
4,289,747 und 4,376,110.
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Eine
Gruppe von Fluoreszenzfarbstoffen, die eine Reihe der vorstehend
genannten wünschenswerten Eigenschaften
aufweisen, sind die Xanthen-Farbstoffe, die Fluoresceine enthalten,
die von 3,6-Dihydroxy-9-phenylxanthydrol und Lissanimrhodamin B
abgeleitet sind. Die Rhodamin- und Fluoresceinderivate von 9-o-Carboxyphenylxanthydrol
besitzen eine 9-o-Carboxyphenylgruppe. Fluoresceinverbindungen mit
reaktiven Kopplungsgruppen wie Amino- und Isothiocyanatgruppen wie
Fluoresceinisothiocyanat und Fluorescamin sind leicht erhältlich.
Andere Gruppen von fluoreszierenden Verbindungen sind die Naphthylamine
mit einer Aminogruppe an der α-
oder β-Position.
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Biologische
Agenzien können
mit Fluorochromen oder Chromophoren durch die von Goding, J. (supra,
S. 208-249) beschriebenen Verfahren markiert sein. Die biologischen
Agenzien können
mit einer Indikatorgruppe markiert sein, welche das NMR-aktive 19F-Atom
enthält,
oder eine Vielzahl von solchen Atomen, sofern (i) im Wesentlichen
alle oder natürlich
vorhandene Fluoratome dem 19F-Isotop entsprechen und damit im Wesentlichen
alle Fluor-enthaltende Verbindungen NMR-aktiv sind; (ii) viele chemisch
aktive Polyfluorverbindungen wie Trifluoressigsäureanhydrid kommerziell bei
relativ geringen Kosten verfügbar
sind und (iii) viele Fluor-enthaltende Verbindungen zur Verwendung
in Menschen als medizinisch annehmbar gefunden wurden, wie die Perfluorpolyether,
die verwendet werden, um Sauerstoff als Hämoglobin-Ersatz zu transportieren. Nachdem
eine solche Inkubationszeit zugelassen wurde, wird eine Ganzkörper-NMR-Bestimmung
unter Verwendung eines Apparats, wie z.B. einer von Pykett, Scientific
American 246:78-88 (1982), beschriebenen, durchgeführt, um
Krebsgewebe zu identifizieren und abzubilden (insbesondere die darin
enthaltenen vaskulären
Endothelzellen) und Prostata-Epithelzellen.
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In
Fällen,
in denen es wichtig ist, zwischen Bereichen, die lebende und tote
Prostata-Epithelzellen enthalten, zu unterscheiden oder zwischen
lebenden und toten Prostata-Epithelzellen zu unterscheiden, können die
erfindungsgemäßen Antikörper (oder
die anderen erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien), die wie vorstehend beschrieben markiert sind, zusammen
mit einem Antikörper
oder anderen biologischen Agens co-verabreicht werden, der lediglich
lebende oder lediglich tote Prostata-Epithelzellen erkennt, die
mit einer Markierung markiert sind, welche von der Markierung unterschieden
werden kann, die verwendet wurde, um den Subjekt-Antikörper zu
markieren. Durch Verfolgung der Konzentration der beiden Markierungen
an verschiedenen Orten oder Zeitpunkten können räumliche und zeitliche Konzentrationsunterschiede
von lebenden und toten normalen, gutartigen hyperplastischen und
krebsartigen Prostata-Epithelzellen festgestellt werden. Insbesondere
kann dieses Verfahren durch Verwendung der erfindungsgemäßen markierten
Antikörper
durchgeführt werden,
die sowohl lebende als auch tote Prostata-Epithelzellen erkennen,
sowie markierte 7E11-Antikörper, die
lediglich tote Prostata-Epithelzellen erkennen.
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Die
biologischen Agenzien können
auch verwendet werden, um Krebszellen und normale, gutartige hyperplastische
und krebsartige Prostata-Epithelzellen in vivo abzutöten oder
abzuschwächen.
Darin enthalten ist die Verwendung der biologischen Agenzien selbst
oder mit einem zytotoxischen Arzneimittel, an das die erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien (d.h. die biologischen Agenzien, die normale, gutartige
hyperplastische und krebsartige Prostata-Epithelzellen erkennen)
gebunden sind. Dies umfasst die Verabreichung der an ein zytotoxisches
Arzneimittel gebundenen biologischen Agenzien an ein Säugetier,
das eine solche Behandlung benötigt.
Im Falle von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen
Prostata-Epithelzellen werden alle solche Zellen, an die die biologischen
Agenzien binden, zerstört,
da die biologischen Agenzien Prostata-Epithelzellen erkennen. Obwohl eine
solche Verabreichung normale Prostata-Epithelzellen zerstören kann, ist sie nicht problematisch,
da die Prostata für
das Leben oder Überleben
nicht benötigt
wird. Obwohl die Prostata indirekt zur Fruchtbarkeit beiträgt, ist
es nicht wahrscheinlich, dass dies von praktischer Bedeutung für Patienten
ist, die eine erfindungsgemäße Behandlung
empfangen. Im Falle von Krebsgeweben zerstört eine Bindung des biologischen
Agens/zytotoxischen Arzneimittelkomplexes an die vaskulären Endothelzellen diese,
da die biologischen Agenzien vaskuläre Endothelzellen erkennen,
die benachbart zu den Krebszellen sind, wobei dadurch der Blutstrom
zu den benachbarten Krebszellen abgeschnitten wird und damit diese Krebszellen
abgetötet
oder abgeschwächt
werden. Alternativ können
die biologischen Agenzien mittels ihrer Bindung an vaskuläre Endothelzellen,
die benachbart zu den Krebszellen sind, benachbart zu den Krebszellen eingebracht
werden. Auf diese Weise kann durch Verwendung von geeigneten biologischen
Agenzien (einschließlich
solchen, die Substanzen enthalten, die zur Abtötung von Zellen in nicht diskriminierender
Weise wirksam sind, jedoch nur über
einen kurzen Zeitraum), Zellen in Krebsgewebe (einschließlich Krebszellen)
selektiv abtöten
oder abschwächen.
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Die
erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien können
verwendet werden, um eine Vielzahl von zytotoxischen Arzneimitteln,
einschließlich
therapeutischer Arzneimittel, einer Verbindung, die Strahlung emittiert,
Molekülen
von Pflanzen, Pilzen oder Bakterien, biologischer Proteine und Gemischen
davon, abzugeben. Die zytotoxischen Arzneimittel können intrazellulär-wirkende
zytotoxische Arzneimittel sein wie Kurzbereichs-Strahlungsemitter,
einschließlich
z.B. Kurzbereichs-Hochenergie-α-Emitter.
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Enzymatisch
aktive Toxine und Fragmente davon sind beispielsweise das Diphtherintoxin
A-Fragment, nicht bindungsaktive Fragmente von Diphtherintoxin,
Exotoxin A (von Pseudomonas aeruginosa), Ricin A-Kette, Abrin A-Kette,
Modeccin A-Kette, α-Sacrin,
bestimmte Aleurites fordii-Proteine, bestimmte Dianthin-Proteine, Phytolacca
americana-Proteine (PAP, PAPII und PAP-S), Morodica charantia-Inhibitor,
Curcin, Crotin, Saponaria officinalis-Inhibitor, Gelonin, Mitogillin,
Restrictocin, Phenomycin und Enomycin als Beispiele. Verfahren zur
Herstellung von enzymatisch aktiven Polypeptiden der Immunotoxine
sind beschrieben in der WO 84/03508 und WO 85/03508. Bestimmte zytotoxische
Reste stammen beispielsweise von Adriamycin, Chlorambucil, Daunomycin,
Methotrexat, Neocarzinostatin und Platinium ab.
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Verfahren
zum Konjugieren der biologischen Agenzien an die zytotoxischen Agenzien
wurden früher beschrieben.
Verfahren zum Konjugieren von Chlorambucil mit Antikörpern sind
beschrieben von Flechner, I., European Journal of Cancer 9:741-745
(1973); Ghose, T. et al., British Medical Journal 3:495-499 (1972);
und Szekerke, M. et al., Neoplasm 19:211-215 (1972). Verfahren zum
Konjugieren von Daunomycin und Adriamycin an Antikörper sind
beschrieben von Hurwitz, E. et al., Cancer Research 35:1175-1181
(1975) und Arnon, R. et al., Cancer Surveys 1:429-449 (1982). Verfahren
zum Herstellen von Antikörper-Ricin-Konjugaten
sind beschrieben in der
US-PS
4,414,148 und von Osawa, T. et al., Cancer Surveys 1:373-388
(1982). Kopplungsverfahren sind auch beschrieben in der
EP 86309516.2.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die insbesondere zum Abtöten oder
Abschwächen
von normalen, gutartigen hyperplastischen und krebsartigen Prostata-Epithelzellen
geeignet sind, wird ein erstes biologisches Agens mit einem Prodrug
konjugiert, das nur dann aktiviert wird, wenn es in unmittelbarer
Nähe mit
einem Prodrug-Aktivator kommt. Der Prodrug-Aktivator wird mit einem
zweiten erfindungsgemäßen biologischen
Agens konjugiert, vorzugsweise einem, das an eine nicht-kompetitierende
Stelle auf dem Prostata-spezifischen Membran-Antigen-Molekül bindet.
Ob zwei biologische Agenzien an konkurrierende oder nicht konkurrierende
Bindungsstellen binden, kann anhand konventioneller kompetitiver Bindungsassays
bestimmt werden. Beispielsweise binden die monoklonalen Antikörper J591,
J533 und E99 an konkurrierende Bindungsstellen auf dem Prostata-spezifischen
Membran-Antigen-Molekül. Der monoklonale
Antikörper
J415 bindet andererseits an eine Bindungsstelle, die nicht mit der
Stelle, an die J591, J533 und E99 bindet, konkurrierend ist. Daher
kann beispielsweise das erste biologische Agens eines von J591,
J533 und E99 sein und das zweite biologische Agens kann J415 sein.
Alternativ kann das erste biologische Agens J415 sein und das zweite
biologische Agens kann eines von J591, J533 und E99 sein. Die Arzneimittel-Prodrug-Paare, die
zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind beschrieben in Blakely
et al., "ZD2767,
an Improved System for Antibody-directed Enzyme Prodrug Therapy
That Results in Tumor Regressions in Colorectal Tumor Xenografts", Cancer Research
56:3287-3292 (1996).
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Alternativ
kann das biologische Agens an Hochenergie-Strahlungsemitter gekoppelt
werden, beispielsweise einem Radioisotop wie 131I, einem γ-Emitter,
der, wenn er an die Tumorstelle gelangt, ein Abtöten von mehreren Zell-Durchmessern
bewirkt (siehe z.B. S.E. Order, "Analysis,
Results, and Future Prospective of the Therapeutic Use of Radiolabeled
Antibody in Cancer Therapy",
Monoclonal Antibodies for Cancer Detection and Therapy, R.W. Baldwin
et al. (Hrsg.), S. 303-316 (Academic Press 1985). Andere geeignete
Radioisotope umfassen α-Emitter
wie 212Bi, 213Bi und 211At und β-Emitter
wie 186Re und 90Y. Bei einer Strahlentherapie wird erwartet, dass
sie besonders wirksam ist, da Prostata-Epithelzellen und vaskuläre Endothelzellen
innerhalb Krebs relativ strahlenempfindlich sind.
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Wo
biologische Agenzien alleine verwendet werden, um Krebszellen oder
Prostata-Epithelzellen
abzutöten
oder abzuschwächen,
kann eine solche Abtötung
oder Abschwächung
durch Einleiten von endogenen Immunfunktionen des Wirts wie der
Komplement-vermittelten oder Antikörper-abhängigen zellulären Zytotoxizität bewirkt
werden.
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Das
erfindungsgemäße biologische
Agens kann zusammen mit anderen Bestandteilen als Kit verwendet
und verkauft werden, um die bestimmte Markierung nachzuweisen.
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Die
erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien können
zusammen mit anderen therapeutischen Behandlungsformen verwendet
werden. Solche anderen Behandlungen umfassen Operationen, Bestrahlung, Kühloperation,
Thermotherapie, Hormonbehandlung, Chemotherapie, Vakzine und andere
Immuntherapien.
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Auch
umfasst von der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Abtöten oder
Abschwächen,
bei dem die biologischen Agenzien zur Prophylaxe eingesetzt werden.
Beispielsweise können
diese Stoffe verwendet werden, um die Entwicklung oder das Fortschreiten
von Prostata- oder anderen Krebsarten zu verhindern oder zu verzögern.
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Die
Verwendung der erfindungsgemäßen therapeutischen
Verfahren zur Behandlung von Prostata- und anderen Krebsarten hat
eine Reihe von Vorteilen. Da die erfindungsgemäßen biologischen Agenzien nur Krebszellen
(wie Zellen von Krebsgeweben, die vaskuläre Endothelzellen enthalten)
und Prostata-Epithelzellen zum Ziel haben, werden andere Gewebe
verschont. Als Ergebnis ist eine Behandlung mit solchen biologischen
Agenzien sicherer, insbesondere für ältere Patienten. Bei der erfindungsgemäßen Behandlung
wird erwartet, dass es besonders wirksam ist, da es hohe Spiegel
der biologischen Agenzien wie Antikörper oder Bindungsteile davon,
Sonden oder Liganden, zum Knochenmark und den Lymphknoten führt, wo
Prostatakrebsmetastasen und Metastasen von anderen Krebsarten vorherrschen.
Darüber
hinaus sind die erfindungsgemäßen Verfahren
zur Behandlung von Prostatakrebs besonders gut geeignet, da die
Tumorstellen bei Prostatakrebs in ihrer Größe dazu tendieren, sehr klein
zu sein, und daher können
sie leicht durch die zytotoxischen Agenzien zerstört werden.
Eine Behandlung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann effektiv mit klinischen Parametern kontrolliert werden,
welche im Fall von Prostatakrebs Serum-Prostata-spezifisches Antigen und/oder
pathologische Merkmale eines Krebspatienten sind, einschließlich des
Stadiums, des Gleason-Score, extrakapsulärer, Samen-Vesikel- oder perineuraler
Invasion, positiven Rändern,
beteiligter Lymphknoten, usw. Alternativ können diese Parameter verwendet
werden, um anzuzeigen, wann eine solche Behandlung eingesetzt werden
sollte.
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Da
die erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien an lebende Prostatazellen binden, sind therapeutische Verfahren
zur Behandlung von Prostatakrebs, bei denen diese biologischen Agenzien
verwendet werden, effektiver als solche, welche lysierte Prostatazellen
zum Ziel haben. Aus denselben Gründen
sind diagnostische und Bildgebungsverfahren, welche den Ort von
lebenden normalen, gutartigen hyperplastischen oder krebsartigen
Prostata-Epithelzellen (sowie vaskulären Endothelzellen innerhalb
des Krebses) bestimmen, um einiges verbessert, indem die erfindungsgemäßen biologischen
Agenzien eingesetzt werden. Zusätzlich
kann die Fähigkeit
zur Differenzierung zwischen lebenden und toten Prostatazellen vorteilhaft
sein, insbesondere, um die Wirksamkeit einer bestimmten Behandlungskur
zu verfolgen.
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Hybridome
E99, J415, J533 und J591, die gemäß den Erfordernissen des Budapester
Vertrags zur internationalen Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen
für Patentverfahren
bei der American Type Culture Collection ("ATCC")
in 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, hinterlegt.
Das Hybridom E99 wurde am 2. Mai 1996 hinterlegt und erhielt die
ATCC-Hinterlegungsnummer
HB-12101. Das Hybridom J415 wurde am 30. Mai 1996 hinterlegt und
erhielt die ATCC-Hinterlegungsnummer HB-12109. Die Hybridome J533
und J591 wurden am 6. Juni 1996 hinterlegt und erhielten die ATCC-Hinterlegungsnummern
HB-12127 bzw. HB-12126.
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter anhand der folgenden Beispiele
veranschaulicht.
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BEISPIELE
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Beispiel 1 – Humane
Gewebe
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Frische
Proben von gutartigen und bösartigen
Geweben wurden von dem Department of Pathology des New York Hospital
Cornell University Medical Center ("NYH-CUMC") erhalten.
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Beispiel 2 – Gewebekultur
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Kultivierte
Zelllinien und humane Krebsarten wurden von dem Laboratory of Urological
Oncology des NYH-CUMC erhalten. Die Prostata-Zelllinie PC-3 (Mickey,
D.D. et al., "Characterization
Of A Human Prostate Adenocarcinoma Cell Line (DU 145) As A Monolayer
Culture And As A Solid Tumor In Athymic Mice", Prow. Clin. Biol. Res. 37:67-84 (1980),
DU-145 (Mickey, D.D. et al., "Characterization
Of A Human Prostate Adenocarcinoma Cell Line (DU 145) As A Monolayer
Culture And As A Solid Tumor In Athymic Mice", Prog Clin. Biol. Res. 37:67-84 (1980),
und LNCaP (Horoszewicz, J.S. et al., "LNCaP Model Of Human Prostatic Carcinoma", Cancer Res. 43:1809-1818
(1983), wurden von der American Type Culture Collection (Rockville,
MD.) erhalten. Die Hybridome wurden anfangs in RPMI-1640-Medium,
das 10% FCS, 0,1 mM nicht essentielle Aminosäuren, 2 mM L-Glutamin, 100
Einheiten/ml Penicillin, 100 ug/ml Streptomycin und HAT-Medium (GIBCO, Grand
Island, NY) enthielt, kloniert. Die Klone wurden in demselben Medium
ohne Aminopterin kultiviert.
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Beispiel 3 – Herstellung
von monoklonalen Maus-Antikörpern
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Weibliche
BALB/c-Mäuse
wurden intraperitoneal mit LNCaP (6 x 106 Zellen) dreimal in 2 Wochen-Intervallen
immunisiert. Eine erste intraperitoneale Boost-Immunisierung wurde mit frischen Prostata-Epithelzellen
verabreicht, die in vitro wachsen gelassen wurden. Drei Tage später wurden
Milzzellen mit SP-2-Myelomzellen
der Maus unter Verwendung von Standardtechniken fusioniert (Ueda,
R. et al., "Cell
Surface Antigens Of Human Renal Cancer Defined By Mouse Monoclonal
Antibodies: Identification Of Tissue-Specific Kidney Glycoproteins", Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 78:5122-5126 (1981). Die Überstände der entstandenen Klone
wurden durch Rosetten- und Komplement-Zytotoxizitätsassays
gegen lebende LNCaP durchmustert. Klone, die mit diesen Assays positiv
waren, wurden anhand von Immunochemie gegenüber normaler Niere, Kolon und Prostata
durchmustert. Klone, die LNCaP+/NmlKid-/Kolon-/Prostata+ waren,
wurden ausgewählt
und dreimal durch eine limitierende Verdünnung subkloniert. Die Immunoglobulinklasse
des kultivierten Überstands
von jedem Klon wurde durch Immunodiffusion unter Verwendung von
spezifizierten Kaninchen-Antiseren bestimmt (Calbiochem, San Diego,
CA). mAbs wurden unter Verwendung des MAPS-II-Kits (Bio-Rad, Richmond,
CA) aufgereinigt.
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Beispiel 4 – Biotinylierung
von mAbs
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Gereinigte
mAbs wurden in 0,1 M NaHCO3 2 Stunden dialysiert. 1 ml mAb wurde
bei 1 mg/ml mit 0,1 ml Biotinamidocaproat-N-hydroxysuccinamidester
(Sigma) in Dimethylsulfoxid (1 mg/ml) vermischt und 4 Stunden bei
Raumtemperatur gerührt.
Nicht gebundenes Biotin wurde durch Dialyse gegen phosphatgepufferte
Saline ("PBS") entfernt.
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Beispiel 5 – Immunohistochemische
Färbung
von Prostatageweben
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Cryostat-Sektionen
von Prostatageweben wurden im Inneren von Ringen von Falcon 3034-Plattendeckeln
(Becton-Dickenson, Lincoln Park, NJ), die zuvor mit 0,45% Gelatinelösung beschichtet
worden waren, wie in Marusich, M.F., "A Rapid Method For Processing Very Large
Numbers Of Tissue Sections For Immunohistochemical Hybridoma Screening", J. Immunol. Methods,
111:143-145 (1988), beschrieben, gegeben. Die Platten wurden bei –80°C gelagert.
Die Cryostat-Schnitte wurden mit 2% Paraformaldehyd in PBS 10 min
bei Raumtemperatur fixiert und nach dem Waschen mit PBS wurde die
endogene Peroxidase-Aktivität
durch Behandlung mit 0,3% Wasserstoffperoxid in PBS 10 min bei Raumtemperatur
blockiert. Nachdem die Schnitte mit 2% BSA in PBS 20 min inkubiert
wurden, wurden mAbs 60 min bei Raumtemperatur zugegeben. Die Objektträger wurden
intensiv mit PBS gewaschen und mit Peroxidase-konjugiertem Kaninchen-anti-Maus-Ig
(DAKO Corp., Santa Barbara, CA), 1:100 verdünnt in 10% normal humanem Serum
in PBS 60 min bei Raumtemperatur inkubiert. Nach einer Diaminobenzidin-Reaktion
wurden die Schnitte mit Hämatoxylin
gegengefärbt.
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Beispiel 6 – Serologische
Analyse
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Der
anti-Maus-Immunoglobulin-gemischte Hämadsorptionsassay wurde wie
in Ueda, R. et al., "Cell Surface
Antigens Of Human Renal Cancer Defined By Mouse Monoclonal Antibodies:
Identification Of Tissue-Specific Kidney Glycoproteins", Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 78:5122-5126 (1981), beschrieben durchgeführt. Zur
Herstellung der Indikatorzellen wurde anti-Maus-Ig (DAKO Corp.)
an humanem Typ O-RBC unter Verwendung von 0,01% Chromchlorid konjugiert.
Serologische Assays wurden mit Zellen durchgeführt, die zuvor in Terasaki-Platten
ausplattiert wurden (Nunc, Dänemark).
Die Antikörper
wurden mit Zielzellen bei Raumtemperatur 1 Stunde inkubiert. Die
Zielzellen wurden dann gewaschen und die Indikatorzellen wurden
1 Stunde zugegeben.
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Beispiel 7 – Immunopräzipitation
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LNCaP-Zellen
(2 × 107)
wurden mit Biotin-NHSS (bei einer Endkonzentration von 5 mM) 30
min auf Eis biotinyliert. Nach dem Waschen wurden die biotinylierten
Zellen in 1 ml Lysepuffer (20 mM Tris/HCl, pH 8,0, 1 mM EDTA, 1
mM PMSF, 1% Triton X-100) 30 min auf Eis resuspendiert. Die Suspension
wurde bei 1500 g × 100
min bei 4°C
zentrifugiert und der Überstand
wurde bei 12 000 Upm × 15
min bei 4°C
zentrifugiert. Das entstandene Lysat wurde mit Kaninchen- oder Ziege-anti-Maus-IgG-beschichtetem
Pansorbin 1 Stunde bei 4°C
präabsorbiert.
Das präabsorbierte
Lysat wurde mit dem mAb über
Nacht bei 4°C
inkubiert. Kaninchenoder Ziege-anti-Maus-Ig-beschichtete Agarosegele
wurden 2 Stunden bei 4°C
zugegeben und dann gewaschen. Die Gele wurden in Tris-Base/NaCl
resuspendiert, zum Probenpuffer mit 2-Mercaptoethanol zugegeben
und 5 min gekocht. Nach dem Zentrifugieren wurde der Überstand
auf einem 12%igen SDS-PAGE-Gel laufen gelassen. Das Gel wurde auf
eine Nitrocellulose-Membran überführt, die
mit einer Streptavidin-Peroxidase blockiert und gefärbt war.
Die Membran wurde mit Diamionbenzidin entwickelt ("DAB").
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Eine
sequenzielle Immunopräzipitation
erfolgte ähnlich,
mit der Ausnahme, dass das Lysat anfangs mit einem mAb über Nacht
bei 4°C
vorgeklärt
wurde. Ein zweiter mAb wurde dann verwendet, um eine Immunopräzipitation
mit dem vorgeklärten
Lysat durchzuführen.
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Etwa
2000 Klone wurden durchmustert und davon wurden vier Klone ausgewählt, wie
in vorstehendem Beispiel 3 beschrieben. Nach der Subklonierung wurden
die Überstände von
den 4 Hybridomen E99, J415, J533 und J591 durch Immunfluoreszenz
gegen lebende (d.h. nicht fixierte) LNCaP, Immunpräzipitation und
sequenzielle Immunpräzipitation
untersucht, um die Reaktivität
gegenüber
PSMA zu bestätigen.
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Die
Immunofluoreszenzstudie, bei der die LNCaP-Zielzelle verwendet wurde
(ursprünglich
beschrieben von Horoszewicz, der hier unter Bezugnahme eingeschlossen
ist, zur Herstellung des 7E11-Antikörpers und der Prototyp-Zelllinie
zur Expression von PSMA) zeigt, dass der E99-Antikörper an
lebende LNCaP-Zellen bindet und diese Immunofluoreszenz macht. Dies
ist im Gegensatz zu dem 7E11-Antikörper, der,
wie ursprünglich
von Horoszewicz erkannt, der hierunter Bezugnahme eingeschlossen
ist, nur eine sehr schwache oder keine Bindung an lebende LNCaP-Zellen
ergibt, aber eine starke Bindung ergibt, wenn die Zellen fixiert
(getötet) sind.
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Die
Reaktivitäten
der vier mAbs mit normalen humanen Geweben wurden immunohistochemisch
untersucht; diese Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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TABELLE
3 Reaktivität von mAbs
mit humanen normalen Geweben durch indirekte Immunoperoxidase-Färbung
-
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Die
vorstehend genannte sequenzielle Immunpräzipitationsstudie zeigte, dass
7E11, E99, J415, J533 und J591 an dasselbe Molekül, d.h. PSMA, binden.
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Beispiel 8 – Western
Blot-Analyse
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Zur
Bestätigung,
dass die Antikörper
E99, J415, J533 und J591 eine identische Bande wie der 7E11-Antikörper präzipitieren
(d.h. PSMA), wurden Western Blot-Analysen
durchgeführt.
Samenplasma (400 μg/Bahn)
oder LNCaP-Lysat wurde auf Bahnen von 12%igem SDS-PAGE-Gelen geladen.
Nach der Elektrophorese wurden die Gele auf Nitrocellulosemembranen überführt. Die
Membranen wurden mit 5% Trockenmilch/Tris-gepufferter Saline-Tween
20 ("TBST") 60 min bei Raumtemperatur
blockiert. Nach dem Waschen wurden die Membranen mit einem primären mAb
60 min bei Raumtemperatur inkubiert. Nach einem erneuten Waschen
wurden die Membranen mit Schaf-anti-Maus-Ig-Peroxidase 1/5000 in
5% Trockenmilch/TBST 60 min bei Raumtemperatur inkubiert. Nach erneutem
Waschen wurden die Membranen unter Verwendung eines chemilumineszierenden
Marker-bezeichnetes "ECL" (Amersham Life Sciences,
International, Arlington Heights, Illinois) gemäß den Anweisungen des Herstellers
entwickelt. Die Ergebnisse des Western Blot-Experiments sind in
Tabelle 4 gezeigt.
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Western
Blot-Daten TABELLE
4
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Beispiel 9 – mAb-Reaktivität gegenüber der
externen Domäne
von PSMA
-
Um
die Zelloberflächen-
(externe) Expression des detektierten PSMA zu bestätigen, wurden
frische, lebensfähige
LNCaP-Zellen ohne Fixierung in vitro durch Immunofluoreszenz getestet.
LNCaP-Zellen wurden gewaschen und mit mAb 1 Stunde bei Raumtemperatur
und dann mit einem Kaninchen-anti-Maus-Ig-Fluorescein (DAKO Corp., Santa Barbara,
CA) inkubiert. Die Vertiefungen werden mit einem Fluoreszenzmikroskop ausgelesen.
Die Negativkontrolle bestand aus einem Isotyp-angepassten irrelevanten
mAb, während
ein Anti-Klasse I-MHC-mAb als Positivkontrolle diente.
-
Die
Ergebnisse des Immunofluoreszenz- und Rosette-Assays sind in Tabelle
5 wiedergegeben.
-
Vergleich
von 7E 11 mit neuen mAbs TABELLE
5
-
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Beispiel 10 – Kompetitionsstudien
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Eine
Kompetitionsstudie wurde durchgeführt um zu bestimmen, ob J591,
J533, E99 und J415 dieselben oder unterschiedliche Antigenstellen
(Epitope) des Prostata-spezifischen Membran-Antigenmoleküls unter
Verwendung der nachstehenden Verfahrensweise detektiert hat.
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Platten
wurden mit einem LNCaP-Zelllinienlysat als Quelle von Prostataspezifischem
Membran-Antigen beschichtet und gewaschen, um nicht gebundenes Material
zu entfernen. "Kalter" (nicht markierter)
monoklonaler Antikörper
wurde auf der Platte 1 Stunde bei Raumtemperatur inkubiert, um eine
Bindung an dessen antigenische Stelle zu ermöglichen. Darauf wurde ein zweiter
monoklonaler Antikörper,
der entweder mit Bioton oder 125I markiert war, eine weitere Stunde
zugegeben. Die Platten wurden gewaschen, um nicht gebundenes Material
zu entfernen. Die Menge des zweiten monoklonalen Antikörpers, der
an die Prostataspezifische Membran-Antigen-beschichtete Platte gebunden
war, wurde entweder durch Avidin-alkaline Phosphatase in einem Enyzm-gekoppelten
Immunoassay (im Falle eines Biotin-markierten zweiten monoklonalen
Antikörpers)
oder durch physikalisches Zählen
der Vertiefungen in einem gamma-Zähler (im Falle eines 125I-markierten
zweiten monoklonalen Antikörpers)
bestimmt. Die Kontrollen bestanden aus der Verwendung desselben
monoklonalen Antikörpers,
sowohl kalt als auch markiert, um eine "100%ige Kompetition" zu definieren oder aus der Verwendung
eines monoklonalen Antikörpers
als ein vollständig
anderes Molekül
(z.B. monoklonaler Antikörper
I-56, der Inhibin detektiert, ein Prostata-verwandtes Protein, das
sich von dem Prostata-spezifischen Membran-Antigen unterscheidet),
um eine "0%-Kompetition" zu definieren.
-
Die
Ergebnisse zeigten, dass J591, J533 und E99 jeweils interferieren,
konkurrieren oder aneinander die Bindung blockieren, aber nicht
die Bindung von J415 und umgekehrt blockieren. 7E 11/Cyt356, von
dem bekannt ist, dass es PSMA an einer anderen (intrazellulären) Stelle
bindet, blockierte keinen der J591, J533, E99 oder J415.
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Indem
Paare von monoklonalen Antikörpern
bereitstehen, die an nicht konkurrierenden Stellen binden, wird
eine Entwicklung von Antikörper-Sandwichassays zur
Detektion von löslichen
Antigenen ermöglicht,
wie gelöstes
Prostata-spezifisches Membran-Antigen oder ein Fragment davon, beispielsweise
in Körperflüssigkeiten.
Zum Beispiel könnte
das Antigen (z.B. Prostata-spezifisches Membran-Antigen oder ein
Fragment davon) aus der Körperflüssigkeit
mit J591 "eingefangen" werden und in einem
anderen Schritt durch einen markierten J415 detektiert werden.
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Bei
einer anderen Anwendung, z.B. Behandlung, könnte man eine Antikörper-Bindung erhöhen, indem man
eine Kombination von nicht konkurrierenden monoklonalen Antikörpern verwendet.
Zum Beispiel könnte man
bei der Annahme, dass die nicht konkurrierenden Stellen jeweils
nur einmal auf dem Prostataspezifischen Membran-Antigenmolekül vorhanden
sind, der Zusatz einer Kombination von J591 plus J415 zweimal so
viele monoklonale Antikörpermoleküle binden
als jeder monoklonale Antikörper
alleine. Die Bindung von zwei nicht konkurrierenden antigenischen
Bindungsstellen kann auch zu einer größeren Antigen-Kreuzverknüpfung und eventuell
erhöhter
Internalisierung führen.
Weiter führt
die Bindung der beiden monoklonalen Antikörpermoleküle an das einzelnen Prostata-spezifische
Membran-Antigenmolekül
die zwei monoklonalen Antikörpermoleküle in unmittelbarer
Nachbarschaft zueinander, da die zwei detektierten Stellen physikalisch
aus demselben Prostata-spezifischen Membran-Antigenmolekül lokalisiert sind, eine Anwendung,
die hervorragend für
eine Arzneimittel-Prodrug-Interaktion geeignet ist. Zum Beispiel
kann ein monoklonaler Antikörper
J591 mit einem inaktiven Prodruk konjugiert werden und J415 kann
mit einem Prodrug-Aktivator konjugiert werden. Da Prodrug und Aktivator
in unmittelbarer Nachbarschaft nur an einer Stelle der Prostata-spezifischen
Membran-Antigen-exprimierenden Zellen wäre (z.B. Prostatakrebszellen),
würde einr
Prodrug-Aktivierung der aktiven Form lediglich an diesen Stellen
vorkommen.
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Beispiel 11 – Mikroskopie
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Konfokale
Mikroskopie und Immun-Elektronenmikroskopie zeigten, dass E99, J591,
J533 und J415 an die Zellmembran bei Clathrin-beschichteten Nadelstrukturen
gebunden sind und dann schnell in Endosomen internalisieren (zytoplasmatische
Vesikel). 1-4 sind immunoelektronische
mikroskopische Aufnahmen, welche die Interaktion von Gold-markiertem
monoklonalem Antikörper
J591 mit der Zelloberfläche
als eine Funktion der Zeit zeigen. In diesen Figuren wird der Ort
des monoklonalen Antikörpers
durch die schwarzen Punkte angegeben.
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Lebende
LNCaP-Zellen werden mit J591 1 Stunde bei 4°C inkubiert. Die Zellen wurden
gewaschen und dann bei 37°C
0,5, 10 oder 15 Minuten gehalten, nach dieser Zeit fixiert und für die Immuno-Elektronenmikroskopie
verarbeitet. 1 zeigt die Zelle vor der Inkubation
bei 37°C.
Es konnte beobachtet werden, dass J591 an die Zelle entlang dem äußeren Teil
der Zellmembran gebunden ist. In dieser Figur bezeichnet "M" die Mitochondrien der Zelle und "N" bezeichnet deren Nukleus. 2 zeigt
die Zelle nach der Inkubation von 5 Minuten bei 37°C. Der Pfeil
bezeichnet die Bildung einer Clathrin-beschichteten Nadelstruktur.
In 3, welche die Zelle nach einer Inkubation von
10 Minuten bei 37°C
zeigt, kann ein Abschnüren
oder eine Endozytose der Clathrin-beschichteten Nadelstruktur beobachtet
werden, was durch den Pfeil angezeigt wird. 4 zeigt, dass
nach einer Inkubation von 15 Minuten bei 37°C der monoklonale Antikörper J591
in endozytotischen Vesikeln innerhalb der Zelle enthalten ist, was
durch die Pfeile angezeigt wird. Wie aus 5 hervorgeht,
ist nach der Inkubation von 15 Minuten bei 37°C der monoklonale Antikörper J591
auch innerhalb von Endosomen enthalten, was durch die Pfeile angezeigt
wird.
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Beispiel 12 – Seauenzierung
der variablen Region des monoklonalen Antikörpers J591
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Gesamt-RNA
wurde von 107 murinen Hybridom-J591-Zellen präpariert. Eine Probe des konditionierten
Mediums von diesen Zellen wurde auf Bindung an das spezifische Antigen
für J591
auf Prostatazellen getestet. Das konditionierte Medium war sowohl
im ELISA als auch Western Blot für
eine Bindung an das Antigen positiv.
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VH-
und VK-cDNA wurde unter Verwendung von reverser Transkriptase unter
konstanten k-Region der Maus und Primern der konstanten IgG-Region
der Maus präpariert.
Die cDNAs des ersten Strangs wurden durch PCR mit Hilfe einer Vielzahl
von Signal-Sequenzprimern der Maus amplifiziert (6 für VH und
7 für VK). Die
amplifizierten DNAs wurden Gel-gereinigt und in den Vektor pT7Blue
kloniert.
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Die
erhaltenen VH- und VK-Klone wurden auf die richtigen Inserts durch
PCR durchmustert und die DNA-Sequenz der ausgewählten Klone wurde durch das
Didesoxy-Kettenterminationsverfahren bestimmt.
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Mit
Ausnahme der Primerregion (da deren Sequenz von der Sequenz des
verwendeten Primers abhängt)
ergaben alle erhaltenen VH-Klone eine identische Sequenz. Diese
Sequenz wurde von Klonen erhalten, die mit drei unterschiedlichen
5'-Primern hergestellt
wurden. Ein Klon besaß eine
Ein-Basenpaar-Veränderung
innerhalb der Signalsequenz und ein Klon enthielt ein abweichendes
PCR-Produkt. Indem die in
6 gezeigt
Sequenzierungsstrategie verwendet wurde, wurde die Nukleotidsequenz
für die
schwere Kette erhalten. Diese wurde als SEQ ID NO:1 bezeichnet und
ist in
7 dargestellt, zusammen mit
der Nukleotidsequenz des korrespondierenden reversen, nicht kodierenden
Strangs (als SEQ ID NO:2 bezeichnet). Diese Sequenzen umfassen einen
Teil der Signalsequenz und einen Teil der konstanten Region des
Antikörpers.
Die korrespondierenden, davon abgeleiteten Aminosäuresequenzen
von J591-VH, die als SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:4 und SEQ ID NO:5 bezeichnet
wurden, sind auch in
7 gezeigt. Der
kodierende Strang der variablen Region der schweren Kette von J591
(ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile der konstanten Region)
hat die folgende Nukleotidsequenz (als SEQ ID NO:6 bezeichnet):
-
Der
reverse, nicht kodierende Strang der variablen Region der schweren
Kette von J591 (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile
der konstanten Region) hat die folgende Nukleotidsequenz (als SEQ
ID NO:7 bezeichnet):
-
Die
Proteinsequenz, die der variablen Region der schweren Kette von
J591 entspricht (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile
der konstanten Region) hat die folgende Nukleotidsequenz (als SEQ ID
NO:8 bezeichnet):
EVQLQQSGPELVKPGTSVRISCKTSGYTFTEYTIHWVKQSHGKSLEWIGNINPNNGG TTYNQKFEDKATLTVDKSSSTAYMELRSLTSEDSAVYYCAAGWNFDYWGQGTTLTVS
S
-
Die
J591-VH gehört
zur Subuntergruppe IIA der schweren Ketten der Maus (Kabat et al.,
Seauences of Proteins of Immunological Interest, U.S. Department
of Health and Human Services (1991) ("Kabat"). Die Sequenz von J591-VH wird mit
der Konsensussequenz von dieser Untergruppe in 8 verglichen.
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Im
Gegensatz zu VH wurde mehr als eine VK-Sequenz erhalten. Von 15
untersuchten VK-Klonen ergaben 4 die Sequenz eines abwerichenden
Maus-Igk von dem Fusionspartner (Carol et al., Molecular Immunology
25:991-995 (1988). Diese Klone stammen von zwei spezifischen 5'-Primern. Mit diesen
Klonen wurde keine weitere Arbeit durchgeführt. Von den verbleibenden
Klonen ergaben 10 identische Nukleotidsequenzen und ein Klon, VK17,
ergab eine alternative VK-Sequenz. Von den 10 identischen Klonen,
die von drei 5'-Primern
stammten (unterscheiden sich von den zwei, welche die abweichende
Sequenz ergaben), produzierte einer auch VK17. Die eingesetzte Sequenzierungsstrategie
ist in 9 gezeigt.
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Die
Nukleinsäuresequenz
von J591-VK, die den 10 identischen Klonen entspricht (als SEQ ID
NO:9 bezeichnet), ist in
10 dargestellt,
zusammen mit der Nukleinsäuresequenz
des korrespondierenden, reversen nicht kodierenden Strangs (als
SEQ ID NO:10 bezeichnet) und den davon abgeleiteten Aminosäuresequenzen,
die als SEQ ID NO:11, SEQ ID NO:12 und SEQ ID NO:13 bezeichnet wurden.
Diese Sequenzen umfassen einen Teil der Signalsequenzen und einen
Teil der konstanten Region des Antikörpers. Der kodierende Strang
der variablen Region der leichten (kappa) Kette von J591 (ausgenommen
die Signalsequenz und die Bestandteile der konstanten Region), der
den 10 identischen Klonen entspricht, hat die folgende Nukleotidsequenz
(als SEQ ID NO:14 bezeichnet):
-
Der
reverse, nicht kodierende Strang der variablen Region der leichten
(kappa) Kette von J591 (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile
der konstanten Region), der den 10 identischen Klonen entspricht,
hat die folgende Nukleotidsequenz (als SEQ ID NO:15 bezeichnet):
-
Die
Proteinsequenz, die der variablen Region der leichten (kappa) Kette
von J591 entspricht (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile
der konstanten Region), die den 10 identischen Klonen entspricht,
hat die folgende Nukleotidsequenz (als SEQ ID NO:16 bezeichnet):
NIVMTQSPKSMSMSVGERVTLTCKASENVVTYVSWYQQKPEQSPKLLIYGASNRYTG VPDRFTGSGSATDFTLTISSVQAEDLADYHCGQGYSYPYTFGGGTKLEIK
-
Der
kodierende Strang der variablen Region der leichten (kappa) Kette
von J591 (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile der
konstanten Region), der dem Klon VK17 entspricht, hat die folgende Nukleotidsequenz
(als SEQ ID NO:17 bezeichnet):
GACATTGTGATGACCCAGTCTCACAAATTCATGTCCACATCAGTAGGAGACAGGGTC
-
Der
reverse, nicht kodierende Strang der variablen Region der leichten
(kappa) Kette von J591 (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile
der konstanten Region), der dem Klon VK17 entspricht, hat die folgende
Nukleotidsequenz (als SEQ ID NO:18 bezeichnet):
-
Die
Proteinsequenz, die der variablen Region der leichten (kappa) Kette
von J591 entspricht (ausgenommen der Signalsequenz und der Bestandteile
der konstanten Region), die dem Klon VK17 entspricht, hat die folgende
Nukleotidsequenz (als SEQ ID NO:19 bezeichnet):
DIVMTQSHKFMSTSVGDRVSI
ICKASQDVGTAVDWYQQKPGQSPKLLIYWASTRHTG VPDRFTGSGSGTDFTLTITNVQSEDLADYFCQQYNSYPLTFGAGTMLDLK
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J591-VK
gehört
zur kappa-Ketten-Untergruppe V der Maus (Kabat, hier unter Bezugnahme
eingeschlossen). Die Sequenz von J591-VK, die den 10 identischen
Klonen entspricht, wird mit der Konsensussequenz für die Untergruppe
in 11 verglichen.
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Bevorzugte
J591 sind solche mit Sequenzen des kodierenden DNA-Strangs der variablen
Region der schweren Kette, die SEQ ID NO:6 entsprechen, und Sequenzen
des nicht kodierenden (reversen) Strangs, der SEQ ID NO:7 entspricht.
Die variable Region der schweren Kette von J591 hat vorzugsweise
eine Aminosäuresequenz,
die der SEQ ID NO:8 entspricht. Die variable Region der leichten
Kette von J591 hat vorzugsweise eine Sequenz des DNA-kodierenden
Strangs, die der SEQ ID NO:17 entspricht, eine Sequenz des nicht
kodierenden (reversen) DNA-Strangs, die der SEQ ID NO:18 entspricht,
und eine Aminosäuresequenz,
die der SEQ ID NO:19 entspricht.
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Beispiel 13 – Immunohistochemische
Färbung
von normalen und Krebsgeweben
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Krebsgewebe
aus 23 Karzinomen wurden in flüssigem
Stickstoff vorgekühlt,
in einer OCT-Verbindung (Miles, Elkhart, Indiana) auf Trockeneis
schockgefroren und bei –80°C gelagert.
Die eingefrorenen Gewebesektionen (5 μm) wurden in kaltem Aceton (4°C) 10 Minuten
fixiert. mAbs (5 μg/ml
oder Hybridomüberstände) wurden
1 Stunde bei Raumtemperatur inkubiert. Die Antikörper-Bindung wurde unter Verwendung
von Kaninchen-anti-Maus-Ig-Peroxidase (Daki, Carpinteria, Kalifornien)
als sekundärer
Antikörper
und DAB (Sigma, St. Louis, Missouri) als Chromogen nachgewiesen.
Isotyp-angepasster irrelevanter Antikörper wurde als Negativkontrolle
verwendet.
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Die
mAbs J591, J533, J415 und E99 reagierten stark mit dem vaskulären Endothel
in allen 23 untersuchten Karzinomen, einschließlich 9/9 renalen, 5/5 urothelialen,
6/6 Kolon-, 1/1 Lungen- und 1/1 Brustkarzinomen und 1/1 metastatischem
Adenokarzinom der Leber. Die 2A-2F zeigen jeweils die immunohistochemische
Reaktivität
von mAb J591 gegenüber
der Gefäßneubildung
von renalen, urothelialen, Kolon-, Lungen- und Brustkarzinom und
metastatischem Adenokarzinom der Leber.
-
Obwohl
die Erfindung im Detail zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben
wurde, soll es so verstanden werden, dass ein solches Detail lediglich
zu diesem Zwecke beschrieben wurde und Variationen durch den Fachmann
vorgenommen werden können,
ohne der Umfang der Erfindung, wie er durch die nachstehenden Ansprüche definiert
ist, zu verlassen. SEQUENZPROTOKOLL