WO1997020938A2 - Cells with hybrid receptor and gene construct which can be controlled by said hybrid receptor, and use of said cells in gene therapy - Google Patents

Cells with hybrid receptor and gene construct which can be controlled by said hybrid receptor, and use of said cells in gene therapy Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to cells which have been modified by genetic engineering methods such that these cells contain at least one hybrid receptor and at least one gene construct which can be controlled by this hybrid receptor.
  • hybrid receptors have already been described in the prior art.
  • Brocker et al. (Eur.J. Immunol. (1993) 23, pp. 1435-1439) describe a hybrid molecule comprising part of a single-chain antibody which is linked via a short spacer group to the transmembrane and cytoplasmic region of CD3 ⁇ .
  • the CD3 ⁇ chain is the area of the T cell antigen receptor that is responsible for the signal transmission of the T cell antigen receptor in the cell.
  • the ⁇ chain is traditionally assigned to the CD3 complex, which forms the actual T cell receptor with the ⁇ and ß chains of the classic TCR (T cell receptor). It is citizens it is becoming more and more common to call the ⁇ chain part of the TCR. A strict nomenclature is not adhered to in the literature.
  • Eshhar et al. (Proc.Natl. Acad.Sei. USA, Vol. 90 (January 1993), pp. 720-724) describe hybrid receptors in which the variable regions (Fv) of an antibody have been linked to the constant regions of the T cell receptor chains, whereby T lymphocytes with a specificity dependent on the antibody type were created and the hybrid receptor transmitted a signal for the IL-2 expression. This controlled the lysis of the target cells depending on the antigen.
  • cytotoxic T lymphocytes which have a hybrid gene.
  • the hybrid gene was constructed from a single-chain Fv antibody, more precisely from the linked heavy and light chains of the variable regions of a monoclonal antibody against the extracellular region of the ERBB2 receptor, a connecting region as a spacer group and the ⁇ chain of the T cell antigen receptor (TCR) . This gene was introduced into the cytotoxic T lymphocytes using retroviral gene transfer.
  • the expression of the genes is usually regulated via relatively complicated mechanisms.
  • the individual genes can either be switched on or off by signals from outside the cell.
  • the path of the signal from the cell surface via a receptor specific for the signal and possibly several intermediate molecules such as kinases or phosphatases into the cell nucleus and the regulation of gene expression via DNA-binding transcription factors is known as signal transduction.
  • the object of the present invention is to provide those cells in which the expression of a suitable gene in the cell interior can be brought about by a signal present outside the cell.
  • the present invention therefore relates to cells with a hybrid receptor which comprises a receptor part which is located on the outside of the cell and is specific to a specific signal molecule and a receptor part which is derived from another receptor and is located in the interior of the cell and which can trigger a signal inside the cell , wherein the cell contains at least one further gene construct which has a control region which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor and can thereby control the expression of a transgene connected to this control region.
  • the part of the hybrid receptor which is located on the outside of the cell and which is specific for a specific signal molecule is preferably an antigen receptor which can be selected from the group consisting of fragments of antibodies which are specific for specific antigens or haptens , wherein the part of the hybrid receptor located on the outside of the cell can also comprise a spacer.
  • the part of the hybrid receptor that is located on the inside of the cell and can trigger a signal inside the cell is preferably a receptor part that can be selected from the group consisting of the intracellular and / or transmembrane regions of T cell Antigen receptors and B cell receptors.
  • the cells of the invention also have a gene construct that was introduced into the target cells using genetic engineering methods.
  • the control area of the further gene construct is which can interact with the signal triggered by the hybrid receptor, to cell-specific or non-cell promoters or repressors.
  • the gene construct which is additionally introduced into the cell also has at least one transgene.
  • the transgene is preferably selected from genes which code for gene products, such as cytokines, in particular G-CSF, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, interferons, erythropoietin or insulin.
  • the transgene can also be transcription factors that can play a role in the repression of genes.
  • the hybrid receptors used according to the invention can in principle be used in all eukaryotic cells, such as animal cells.
  • the cells used according to the invention are human cells, with particular preference being given to cells which are selected from the group consisting of lymphocytes, hematopoietic stem cells, fibroblasts or tumor cells.
  • the genetic information for at least one hybrid receptor and at least one gene construct is introduced into the target cell in a manner known per se. Transfection is preferred, with electroporation being particularly preferred.
  • the genetic information for the hybrid receptor and gene construct can be localized on one vector or distributed over two vectors.
  • the vectors retroviral vectors or preferably plasmid vectors are possible.
  • the genetic information it is also possible for the genetic information to be on naked nucleic acid.
  • the present invention also relates to nucleic acid constructs for the genetic modification of a cell, which contain the genetic information for
  • a hybrid receptor which comprises a receptor part located on the outside of the cell, specific for a specific signal, and a receptor part which originates from another receptor and is located in the interior of the cell and which can trigger a signal inside the cell, and
  • a further gene construct which has a control region which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor and can thereby control the expression of a transgene connected to this control region.
  • the nucleic acid constructs according to the invention preferably contain the genetic information for constituents a) and b) on a single unit.
  • the nucleic acid constructs are usually present in Fo ⁇ of DNA.
  • the cells according to the invention are preferably used in gene therapy, it being possible for the gene products required in each case to be expressed in the body, specifically under the control of the signal specific for the hybrid receptor.
  • a special area of application is tumor therapy or diagnosis. If a tumor cell with a specific tumor antigen is recognized by a cell that carries a variant antigen receptor against the same tumor antigen, three reactions can be achieved, a killing if a cytotoxic cytokine such as TNF (tumor necrosis factor) is secreted after tumor contact or an immunostimulatory by secretion of IL-2 or a purely diagnostic by secretion of G-CSF.
  • TNF tumor necrosis factor
  • This last-mentioned, diagnostic aspect is interesting because it can be used to biologically detect isolated tumor cells in the organism, since the antigen-receptor contact to form G-CSF leads.
  • G-CSF increases the number of leukocytes, which shows that tumor cells are still present. This is an elegant way of diagnosis, especially for residual tumors.
  • the regulation of cellular genes is a process that spans many intermediate stages from the cell surface (the ligand) to the cell nucleus (the regulated gene). If errors occur in this way, this can lead to sustainable problems for the cell and the whole organism. An activation signal that can no longer be switched off could therefore lead to cell degeneration and thus to uncontrolled growth, this is commonly referred to as cancer.
  • the present invention provides cells that express a particular gene product, upon excitation by a particular signaling molecule that is in the vicinity of the cell.
  • the hybrid receptors used in the context of the present invention are constructs which have the extracellular domain of a specific receptor (A) coupled to the transmembrane and intracellular domain of another receptor (B).
  • the transmembrane domain could of course also originate from receptor A.
  • the cell-internal signal is triggered by the addition of a ligand for (A).
  • Ligand here means that specific molecule which can interact with the extracellular domain of the receptor (A). The consequence of this interaction, however, is not that the signals are triggered in the cell which would be attributable to the receptor (A), but rather those signals are generated in the cell which are under the control of the receptor (B).
  • all receptors and their components can be used in the context of the present invention.
  • Molecules or compounds that can interact with the extracellular domain of the hybrid receptor are used as ligands. These ligands can be either in free form or bound to a support or to cells.
  • Receptors which are preferably used in the context of the present invention are the antigen receptors. These receptors also consist of different domains. These receptors are often complexly structured and consist of several associated protein chains that are covalently linked via disulfide bridges. These chains are commonly referred to as "light” and “heavy” chains because of their different lengths. On these chains, individual sections are again defined as constant or variable regions. The interaction of the right variable and constant regions of heavy and light chains enables the highly specific recognition and binding of an antigen or hapten.
  • antigen receptors can be provided which bind in the extracellular area with a special ligand (here antigen or hapten) and send a signal to the interior of the Hand over cell.
  • a special ligand here antigen or hapten
  • the cells according to the invention now have at least one further gene construct which was introduced into the cell using genetic engineering methods.
  • This gene construct has a control region, that is to say a promoter or repressor, which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor.
  • the signal then turns on the transgene located behind the promoter or, if it is a repressor, the transgene is turned off by the signal.
  • the signal delivered into the cell interior by the hybrid receptor normally also interacts with a control area present in the cell. If, for example, the signal for activating an interleukin-2 gene is introduced into the cell by the receptor, the receptor switches on the interleukin-2 gene and interleukin-2 is expressed.
  • the cell now also lies a gene construct that - to stay with the previous example - has the promoter for interleukin-2 and a transgene is connected to this promoter. If the signal for activating the interleukin-2 promoter is introduced into the cell by the hybrid receptor, then not only the transgene but also interleukin-2 is expressed.
  • promoters e.g. the CMV promoter or the CD 69 promoter can be used as long as a specific activation of the promoter leads to transgene expression.
  • target cell lines in which the gene under the control of the promoter interacting with the signal is expressed only weakly or not at all. This can effect an effective regulation of the transgene and the expression of possibly undesired gene products is prevented.
  • cytokine receptors Another type of receptors used in the present invention are cytokine receptors.
  • the cytokines act as external messengers and interact with the cytokine receptors.
  • cytokine receptors consist of at least three domains.
  • the extracellular region is responsible for the binding of the specific ligand.
  • the ligands are the respective cytokines.
  • the extracellular area is followed by the transmembrane area, that is to say the area which extends through the cytoplasmic membrane and which is often responsible for oligomerization of the receptor molecule (homo- and heteropolymers).
  • the intracellular area which is necessary for the transmission of the signal into the cell interior. This signal transmission can take place in various ways go. Examples of this would be a molecule-inherent kinase activity or a forwarding of the signal to associated cytoplasmic molecules.
  • the gene construct used in the context of the present invention has a repressor as the control region, the repressor can be activated by the hybrid receptor, which then inhibits its target sequence inside the cell.
  • a gene construct into the cell which consists of a control region (promoter) which interacts with the signal emitted by the hybrid receptor into the cell interior and which has a repressor as a transgene. If the hybrid receptor is activated by a signaling molecule outside the cell, then a signal is transmitted into the cell interior and the repressor is thereby expressed. This repressor can then interact with a naturally occurring gene in the cell and repress its expression.
  • a specific example of the present invention is a cell that can be specifically stimulated to produce insulin.
  • This cell therefore has a hybrid receptor that can specifically interact with glucose as an activating ligand in the extracellular region, ie as an antigen-specific binding site.
  • glucose an activating ligand in the extracellular region
  • this hybrid receptor will pass on its activation signal to the interior of the cell, using the region derived from another receptor, for example a T cell antigen receptor .
  • a signal is now triggered inside the cell, which, for example, can interact with the promoter for interleukin-2 and switch this promoter on. Since the cell contains a gene construct that contains the gene for insulin as a transgene and is under the control of the IL-2 promoter, the production of insulin is switched on in this way, depending on the glucose present in the extracellular region .
  • a hybrid receptor was used, which is shown schematically in FIG. 1.
  • NIP 4-hydroxy-5-iodo-3-nitrophenylacetate
  • This hapten is recognized by a specific B cell receptor and the antigen receptor itself consists of two chains, namely a heavy (long) and a light (short), which is encoded by two different cDNA's in the cell nucleus.
  • the two chains themselves consist of different domains, namely the variable and constant areas.
  • the receptor is designed so that the heavy chain is chemically linked to the light chain via disulfide bridges and is then exposed on the cell surface, anchoring in the cell membrane via the heavy chain.
  • the extracellular part of the receptor which can then specifically recognize the antigen, consists of the variable part of the light and heavy chain of an antibody. In the variant antigen receptor, these areas were combined on a cDNA.
  • the antigen receptor is connected to the CD ⁇ region, the transmembrane and signal-conducting intracellular part of the CD3 ⁇ molecule.
  • a new part was fused as cDNA to the cDNA encoding the antigen-binding part.
  • This new part comes from the CD3 region of the T cell receptor complex and normally has the function of ensuring the signal transmission from the T cell receptor into the cell interior.
  • This cDNA construct was cloned into a plasmid (expression vector) and this recombinant plasmid was used to transfect various lymphocytes.
  • lymphocytes thus express a variant antigen receptor which specifically recognizes NIP, in particular if this NIP is coupled to bovine serum albumin, and which transmits signals into the cell interior via the CD3 Domäne domain, for example to the IL-2 promoter.
  • a plasmid vector other suitable vectors, such as vectors based on retroviral elements, can also be used.
  • genes can be switched on or off in an advantageous manner by signals of any chosen type.
  • the signals to which the hybrid receptors react can either be the body's own signals, for example tumor antigen or the like, or other signals that are introduced into the body, for example, as part of gene therapy.
  • a system T cell + IL-2 promoter was used to test whether an endogenous antigen can regulate a cell's own promoter with a transgene behind it via a variant antigen receptor.
  • the long-known Jurkat line (originated from a human acute T-cell leukemia) was used as the T-cell line, which is commercially available, see for example American Tissue Culture CoUection ATCC.
  • This Line still has the possibility to regulate the IL-2 promoter, but generally only forms very small amounts of IL-2, which are hardly detectable.
  • This line was transfected with the variant antigen receptor plasmid by electroporation, then clones with stably integrated DNA were grown by selection with 2000 ⁇ g / ml neomycin. This results in the cell line CR16s + NP8Z.
  • the variant antigen receptor itself has the structure shown in Figure 1.
  • the experiment was intended to show that cells carrying the antigen receptor variant can transmit a signal into the cell interior by stimulation with NIP and that this signal can activate a promoter inside the cell.
  • This promoter drives a foreign gene, here as a marker gene, luciferase, and the genesis of this product can be demonstrated.
  • the increasing NIP concentrations lead to an increased transgene expression when stimulated.
  • Jurkat cells (CR16s: without variant antigen receptor; CR16s + NP8Z: with variant ⁇ chain receptor) were electroporated, the following steps being carried out:
  • the following table shows the amounts of luciferase that were measured in the individual experiments (mean value from 4 measurements).
  • NIP 0 ⁇ g / ml 212.7 LU 270.1 LU
  • NIP 2 ⁇ g / ml 239.8 LU 307.9 LU
  • NIP 10 ⁇ g / ml 239.3 LU 374.9 LU
  • NIP 40 ⁇ g / ml 282.7 LU 827.2 LU
  • NIP-BSA has only a marginal effect on the luciferase expression (increase at most 30%), while the influence of the stimulated ⁇ chain after NIP contact is pronounced (increase maximum 300%). In addition, a good dependence of the expression on the amount of added NIP-BSA can be seen.
  • Example 2 Experimental setup as in Example 1, but a plasmid was used which expresses luciferase under the control of the human CMV promoter.
  • the induction is about 2, 3 times. Since the CMV promoter is already a very strong promoter, no particularly strong induction was expected. This experiment only serves to confirm the first to demonstrate the general applicability of the system.
  • Hybrid receptor has received the internal name "pANP8Zn”.
  • the vector was compiled from a precursor construct with the internal name "pFvCD8-5-OM".
  • This precursor construct contains the resistance genes for ampicillin and neomycin, the human ß-actin promoter and the coding region of the following components of the single-chain receptor: CD ⁇ hinge region, TM and the cytoplasmic sequence of the TCR- ⁇ chain (T cell antigen receptor).
  • the primers necessary for the amplification of these sequences and the origin of the templates are described in Brocker et al. (Eur.J. Immunol. (1993) 23, pp. 1435-1439).
  • the abovementioned precursor construct has now been expanded to include a sc-Fv fragment of the Bl-8 antibody which binds the hapten 3-hydroxy-4-phenylacetyl (NP).
  • NP hapten 3-hydroxy-4-phenylacetyl
  • the scFv fragment was cloned behind the leader sequence of the Bl-8 antibody (Bothwell et al., Cell (1981) 24, pp. 625-637) and this fragment was fused in frame with the CD8 ⁇ hinge region.
  • the restriction sites relevant for the cloning of these fragments were introduced by means of suitable synthetic linker fragments.
  • the Sc-Fv fragment of the Bl-8 antibody used in the present experiment also binds the hapten 4-hydroxy-5-iodo-3-nitrophenylacetate (NIP), whereby the affinity can be increased by a factor of about 10 by the iodine group present.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the individual fragments of the construct.
  • Figures 4-A-4-C relate to the nucleotide sequence and the associated amino acid sequence of the construct.
  • EA 1 now better known as CD69, is one of the first genes to be induced (Hara et al., (1986), J.Exp.Med., 164, 1988-2005). In their publication, the authors show that CD69 can be found more on the cell surface of cells that have been induced with PMA, and more so than on cells that did not receive any activation. The CD69 was detected on the cell surface by an antibody reaction. The differences in CD69-showing cells from non-activated cells to activated cells are extremely large at 1% to 85.9%. According to the invention, the CD69 gene was therefore selected in order to monitor the activation of T cells.
  • a human T cell line (Jurkat) was used, which was provided by Prof. Serfling from Würzburg.
  • FACS analysis cell sorting
  • CD69PE Becton Dickinson antibody
  • FIG. 5 FACS analysis (cell sorting) using the Becton Dickinson antibody CD69PE (No. 347827) showed (FIG. 5) that these Jurkat cells from 3.3% to 98.8% CD69 expression by means of PMA / ionomycin activation (10 ng / ml or 0.25 ⁇ g / ml overnight) can be induced.
  • PMA / ionomycin activation 10 ng / ml or 0.25 ⁇ g / ml overnight
  • the plasmid pAN98ZN was then introduced into these Jurkat cells by electroporation.
  • This plasmid contains the genes for the expression of the variant antigen receptor (NIP-BSA as antigen) and the neomycin resistance.
  • NIP-BSA variant antigen receptor
  • the process of electroporation has been described above.
  • Jurkat cells containing this plasmid can be isolated on the basis of the neomycin resistance mediated with it. These cells then also express the variant antigen receptor (now VAR for short) on the surface, but depending on the clone in different amounts (5-68%).
  • the VAR which is encoded by the plasmid pAN98ZN (not shown in FIG. 6, to avoid excessive complexity) is integrated into the cell membrane (circle). After loading with the antigen NIP-BSA, this VAR can transmit a signal into the cell interior, which inter alia acts on the CD69 promoter (CD69 Prom).
  • CD69 Prom This signal to the CD69 promoters causes two sequelae: first, it will natural CD69 gene located in the chromosome (the "chromosomes" are shown schematically and have the gene for a protein [FACS]) activated. This increase in the CD69 protein can - as already mentioned above - be measured by FACS. Second, the CD69 promoter encoded on a plasmid in the cell is activated. Under his control is now not the natural CD69 gene, but the luciferase gene as a transgene. The expression of the luciferase is then measured as a "transgene” as in Example 1 in the luminometer.
  • the Jurkat cell (completely unchanged, i.e. without any gene construct) is stimulated with PMA + ionomycin overnight.
  • the expression of CD69 on untreated cells (3.3%) and on stimulated cells (98.8%) is measured. It can be concluded that the chromosomal copy of the CD69 gene can be activated and is functional.
  • the Jurkat cells already carry the VAR after transfection using plasmid pAN98ZN. Again, activation of the cells with PMA + ionomycin shows an enormous increase in CD69 expression (from 1.8% to 99.3%). The VAR does not appear to affect the ability of the cell to be activated. By adding NIP-BSA to these cells, activation of CD69 expression to 53.7% can be achieved. This means that the VAR can transmit a specific signal to an inducible promoter after antigen contact.
  • This example primarily demonstrates the functionality of the VAR in the cells according to the invention; in the second place, a possible cross-interference activation:: VAR will also be excluded.
  • the reporter plasmid pCD69-luciferase is introduced into the Jurkat cells (with and without VAR) by electroporation (see Example 1). It is measured whether NIP-BSA via VAR has an influence on the expression of the chromosomal copy of the CD69 gene. In the cells without VAR there is no change in CD69 expression (23.5% against 19.9%), in the cells with VAR, however, an increase from 29.9% without NIP-BSA to 39% with the antigen can be achieved. The basic activatability of the chromosomal copy of the CD69 gene is therefore retained, even if (at least) another copy of the CD69 promoter is introduced into the cell on a plasmid. The regulation of the promoters appears to be largely independent.
  • the reporter plasmid pCD69-luciferase is introduced into the Jurkat cells (with and without VAR) by electroporation. It is measured whether NIP-BSA via VAR has an influence on the expression of the luciferase gene under the control of the CD69 promoter. In the cells without VAR, the addition of NIP-BSA leads to a slight non-specific increase in luciferase expression from 29.2 to 45.1 units. In the cells with VAR, NIP-BSA causes a significant increase in luciferase activity from 129.9 to 298.8 units.
  • luciferase values here are mean values from 4 independent measurements.
  • the specific increase in luciferase activity in the cells with VAR is significantly larger than that non-specific in the cells without VAR.
  • the statistical significance for a specific activation of the cells with VAR was calculated with a p-value of 0.037. This shows that the VAR can transmit a specific signal to activate a transgene introduced into the same cell.
  • the gene coding for luciferase can easily be replaced by a suitable other transgene.
  • the transgene could encode a cytokine or other therapeutically usable gene product.
  • the nucleic acid constructs used according to the invention can have the information for the hybrid receptor and the further gene construct on one unit.
  • Figure 1 is a schematic representation of the hybrid receptor with the CD3- ⁇ chain.
  • FIG. 2 shows a graphical representation of the results obtained according to Example 2, the abbreviation CR16s meaning that these are cells which do not have a hybrid receptor, but a gene construct with luciferase as the transgene.
  • CR16s + NP8Z are cells which have a gene construct with luciferase as a transgene and additionally a hybrid receptor, which is shown schematically in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a construct which has the cytoplasmic sequence of the TCR- ⁇ chain and an sc-Fv fragment of an antibody which binds the hapten NP or NIP.
  • FIG. 4 shows the nucleotide sequence and the amino acid sequence of the construct explained in more detail in Example 3.
  • FIG. 5 schematically depicts a cell that does not contain a nucleic acid construct.
  • a region from the chromosome is shown schematically, which has the CD69 promoter (CD69 Prom) and behind it a gene for a protein is shown, namely the surface marker CD69.
  • the arrow indicates that the surface marker can be found on the cell surface and can be determined quantitatively using a cell sorter analysis (FACS).
  • FIG. 5 shows that the expression of CD69 can be induced by PMA / ionomycin activation (PMA / Iono).
  • FIG. 6 schematically represents a cell according to the invention.
  • the gene construct which codes for the variant antigen receptor (VAR) is not shown.
  • the cell nucleus there is a chromosome with the promoter for CD69 and the surface marker CD69, which can be detected by cell sorting (FACS).
  • FACS cell sorting
  • a nucleic acid construct containing the CD69 promoter (CD69 Prom) and a transgene connected behind it is located in the cell nucleus of the cell according to the invention.
  • the luciferase was mentioned as an example as a transgene, since this gene product can easily be measured experimentally. In practical use, the luciferase can be replaced by a desired other transgene.
  • FIG. 7 schematically represents a cell which contains a gene construct for the variant antigen receptor. Since the variant antigen receptor can be induced by the antigen NIP, the expression of the surface marker CD69 increases with this induction. Since the cells can be stimulated with PMA / ionomycin, the chromosomal copy of the CD69 gene must still be inducible and the gene expression of CD69 is not influenced by the variant antigen receptor.
  • FIG. 8 schematically shows a cell according to the invention in the lower part; the cell shown in the upper part contains no variant antigen receptor.
  • the graphic in the right part of FIG. 8 shows that the addition of the antigen NIP-BSA has no effect on cells without variants of the antigen receptor. If, on the other hand, the variant antigen receptor is present, a considerable increase in CD69 expression can be achieved.
  • FIG. 9 shows a cell according to the invention in the lower left part.
  • a cell In the upper left part, a cell is shown that has no variant antigen receptor.
  • the right part of FIG. 9 shows the inducibility of the luciferase via the variant antigen receptor.
  • 0 ELPO means that the cell has no variant antigen receptor.
  • NIP ELPO means that the cell has a variant antigen receptor.

Abstract

The present invention relates to cells with a hybrid receptor comprising a receptor part localised on the outside of the cell and specific to a particular signal molecule and a receptor part originating from another receptor, localised on the inside of the cell and capable of setting off a signal inside the cell. The cell contains at least one other gene construct with a control region which can interact with the signal sent out by the hybrid receptor and thereby control the expression of a transgene bound to this control region. Also disclosed are methods of producing the claimed cells and their use in gene therapy.

Description

ZELLEN MIT HYBRIDREZEPTOR UND DADURCH STEUERBAREM GENKONSTRUKT, UND VERWENDUNG DIESER ZELLEN IN DER GENTHERAPIE CELLS WITH HYBRID RECEPTORS AND CONTROLLABLE GENE CONSTRUCTS, AND USE OF THESE CELLS IN GENE THERAPY
Die vorliegende Erfindung betrifft Zellen, die durch gentechnologische Methoden dahingehend verändert wurden, daß diese Zellen wenigstens einen Hybridrezeptor und wenigstens ein durch diesen Hybridrezeptor steuerbares Genkonstrukt enthalten.The present invention relates to cells which have been modified by genetic engineering methods such that these cells contain at least one hybrid receptor and at least one gene construct which can be controlled by this hybrid receptor.
Im Stand der Technik sind bereits bestimmte Hybridrezeptoren beschrieben worden. Brocker et al . (Eur.J. Immunol . (1993) 23, S. 1435-1439) beschreiben ein Hybridmolekül umfassend einen Teil eines einzelkettigen Antikörpers, der über eine kurze Abstandsgruppe mit der Transmembran- und Cytoplasmaregion von CD3ζ verbunden ist. Bei der CD3ζ-Kette handelt es sich um den Bereich des T-Zellenantigenrezeptors , der für die Signalweiterleitung des T-Zellantigenrezeptors in der Zelle verantwortlich ist.Certain hybrid receptors have already been described in the prior art. Brocker et al. (Eur.J. Immunol. (1993) 23, pp. 1435-1439) describe a hybrid molecule comprising part of a single-chain antibody which is linked via a short spacer group to the transmembrane and cytoplasmic region of CD3ζ. The CD3ζ chain is the area of the T cell antigen receptor that is responsible for the signal transmission of the T cell antigen receptor in the cell.
Die ζ-Kette wird traditionell dem CD3-Komplex zugerechnet, welcher mit den α und ß-Ketten des klassischen TCR (T cell receptor) den eigentlichen T-Zellrezeptor bildet. Es bürgert sich daher mehr und mehr ein, die ζ-Kette als Teil des TCR zu bezeichnen. Eine strenge Nomenklatur ist in der Literatur aber nicht eingehalten.The ζ chain is traditionally assigned to the CD3 complex, which forms the actual T cell receptor with the α and ß chains of the classic TCR (T cell receptor). It is citizens it is becoming more and more common to call the ζ chain part of the TCR. A strict nomenclature is not adhered to in the literature.
Eshhar et al . (Proc.Natl .Acad.Sei. USA, Vol. 90 (Januar 1993), S. 720-724) beschreiben Hybridrezeptoren, bei denen die variablen Regionen (Fv) eines Antikörpers mit den konstanten Regionen der T-Zellrezeptorenketten verbunden wurden, wodurch T-Lymphozyten mit einer vom Antikörpertyp abhängigen Spezifität geschaffen wurden und der Hybridrezeptor ein Signal für die IL-2-Expression übertrug. Dadurch wurde in Abhängigkeit von dem Antigen die Lyse der Zielzellen gesteuert.Eshhar et al. (Proc.Natl. Acad.Sei. USA, Vol. 90 (January 1993), pp. 720-724) describe hybrid receptors in which the variable regions (Fv) of an antibody have been linked to the constant regions of the T cell receptor chains, whereby T lymphocytes with a specificity dependent on the antibody type were created and the hybrid receptor transmitted a signal for the IL-2 expression. This controlled the lysis of the target cells depending on the antigen.
Moritz et al . (Proc .Natl.Acad.Sei. USA, Vol. 91 (Mai 1994), S. 4318-4322) beschreiben zytotoxische T-Lymphozyten, die ein Hybridgen aufweisen. Das Hybridgen wurde konstruiert aus einem einzelkettigen Fv-Antikörper, genauer aus den verbundenen schweren und leichten Ketten der variablen Bereiche eines monoklonalen Antikörpers gegen den extrazellulären Bereich des ERBB2-Rezeptors, einer Verbindungsregion als Abstandsgruppe und der ζ-Kette des T-Zellantigenrezeptors (TCR) . Dieses Gen wurde mit Hilfe von retroviralem Gentransfer in die zytotoxischen T-Lymphozyten eingeführt.Moritz et al. (Proc. Natl. Acad. Se. USA, Vol. 91 (May 1994), pp. 4318-4322) describe cytotoxic T lymphocytes which have a hybrid gene. The hybrid gene was constructed from a single-chain Fv antibody, more precisely from the linked heavy and light chains of the variable regions of a monoclonal antibody against the extracellular region of the ERBB2 receptor, a connecting region as a spacer group and the ζ chain of the T cell antigen receptor (TCR) . This gene was introduced into the cytotoxic T lymphocytes using retroviral gene transfer.
In eukaryotischen Zellen wird die Expression der Gene meist über verhältnismäßig komplizierte Mechanismen reguliert. Die einzelnen Gene können durch Signale von außerhalb der Zelle entweder an- oder abgeschaltet werden. Den Weg des Signals von der Zelloberfläche über einen für das Siσnal spezifischen Rezeptor und gegebenenfalls mehrere Zwi henmoleküle wie beispielsweise Kinasen oder Phosphatasen in den Zellkern und die Regulation der Genexpression über DNA-bindende Transkriptionsfaktoren bezeichnet man als Signaltransduktion. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche Zellen zur Verfügung zu stellen, bei denen durch ein außerhalb der Zelle vorhandenes Signal die Expression eines geeigneten Gens im Zellinneren bewirkt werden kann.In eukaryotic cells, the expression of the genes is usually regulated via relatively complicated mechanisms. The individual genes can either be switched on or off by signals from outside the cell. The path of the signal from the cell surface via a receptor specific for the signal and possibly several intermediate molecules such as kinases or phosphatases into the cell nucleus and the regulation of gene expression via DNA-binding transcription factors is known as signal transduction. The object of the present invention is to provide those cells in which the expression of a suitable gene in the cell interior can be brought about by a signal present outside the cell.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Zellen mit einem Hybridrezeptor, der einen an der Außenseite der Zelle lokalisierten, für ein bestimmtes Signalmolekül spezifischen Rezeptorteil und ein von einem anderen Rezeptor stammendes, im Inneren der Zelle lokalisiertes Rezeptorteil, das im Zellinneren ein Signal auslösen kann, umfaßt, wobei die Zelle wenigstens ein weiteres Genkonstrukt enthält, das einen Steuerbereich aufweist, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgesandten Signal interagieren kann und dadurch die Expression eines mit diesem Steuerbereich verbundenen Transgens steuern kann.The present invention therefore relates to cells with a hybrid receptor which comprises a receptor part which is located on the outside of the cell and is specific to a specific signal molecule and a receptor part which is derived from another receptor and is located in the interior of the cell and which can trigger a signal inside the cell , wherein the cell contains at least one further gene construct which has a control region which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor and can thereby control the expression of a transgene connected to this control region.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Teil des Hybridrezeptors, der an der Außenseite der Zelle lokalisiert und für ein bestimmtes Signalmolekül spezifisch ist, um einen Antigenrezeptor, der ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus Fragmenten von Antikörpern, die für bestimmte Antigene oder Haptene spezifisch sind, wobei der an der Außenseite der Zelle lokalisierte Teil des Hybridrezeptors auch einen Abstandsbereich (Spacer) umfassen kann.The part of the hybrid receptor which is located on the outside of the cell and which is specific for a specific signal molecule is preferably an antigen receptor which can be selected from the group consisting of fragments of antibodies which are specific for specific antigens or haptens , wherein the part of the hybrid receptor located on the outside of the cell can also comprise a spacer.
Bei dem Teil des Hybridrezeptors, der an der Innenseite der Zelle lokalisiert ist und im Zellinneren ein Signal auslösen kann, handelt es sich bevorzugt um einen Rezeptorteil, der ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus den intrazellulären und/oder Transmembranbereichen von T-Zell- Antigenrezeptoren und B-Zellrezeptoren.The part of the hybrid receptor that is located on the inside of the cell and can trigger a signal inside the cell is preferably a receptor part that can be selected from the group consisting of the intracellular and / or transmembrane regions of T cell Antigen receptors and B cell receptors.
Die erfindungsgemäßen Zellen weisen auch ein Genkonstrukt auf, das mit Hilfe gentechnologischer Methoden in die Zielzellen eingebracht wurde. In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei dem Steuerungsbereich des weiteren Genkonstruktes, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgelösten Signal interagieren kann, um zelleigene oder zellfremde Promotoren oder Repressoren.The cells of the invention also have a gene construct that was introduced into the target cells using genetic engineering methods. In a preferred embodiment, the control area of the further gene construct is which can interact with the signal triggered by the hybrid receptor, to cell-specific or non-cell promoters or repressors.
Das zusätzlich in die Zelle eingeführte Genkonstrukt weist auch wenigstens ein beliebiges Transgen auf. Bevorzugt ist das Transgen ausgewählt aus Genen, die für Genprodukte kodieren, wie Zytokine, insbesondere G-CSF, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, Interferone, Erythropoietin oder Insulin. Bei dem Transgen kann es sich auch um Transkriptionsfaktoren handeln, die bei der Repression von Genen eine Rolle spielen können.The gene construct which is additionally introduced into the cell also has at least one transgene. The transgene is preferably selected from genes which code for gene products, such as cytokines, in particular G-CSF, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, interferons, erythropoietin or insulin. The transgene can also be transcription factors that can play a role in the repression of genes.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Hybridrezeptoren können grundsätzlich bei allen eukaryotischen Zellen, wie tierischen Zellen, verwendet werden.The hybrid receptors used according to the invention can in principle be used in all eukaryotic cells, such as animal cells.
In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten Zellen um menschliche Zellen, wobei besonders bevorzugt solche Zellen sind, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Lymphozyten, hematopoetischen Stammzellen, Fibroblasten oder Tumorzellen.In a preferred embodiment, the cells used according to the invention are human cells, with particular preference being given to cells which are selected from the group consisting of lymphocytes, hematopoietic stem cells, fibroblasts or tumor cells.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Zellen wird die genetische Information für wenigstens einen Hybridrezeptor und wenigstens ein Genkonstrukt auf an sich bekannte Art und Weise in die Zielzelle eingebracht wird. Bevorzugt ist die Transfektion, wobei die Elektroporation besonders bevorzugt ist.In the method according to the invention for producing the cells, the genetic information for at least one hybrid receptor and at least one gene construct is introduced into the target cell in a manner known per se. Transfection is preferred, with electroporation being particularly preferred.
Die genetische Information für Hybridrezeptor und Genkonstrukt kann auf einem Vektor lokalisiert oder auf zwei Vektoren verteilt sein. Bei den Vektoren kommen retrovirale Vektoren oder bevorzugt Plasmidvektoren in Frage. Es ist aber auch möglich, daß sich die genetische Information auf nackter Nucleinsäure befindet. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Nucleinsäure- Konstrukte zur genetischen Veränderung einer Zelle, die die genetische Information beinhalten fürThe genetic information for the hybrid receptor and gene construct can be localized on one vector or distributed over two vectors. For the vectors, retroviral vectors or preferably plasmid vectors are possible. However, it is also possible for the genetic information to be on naked nucleic acid. The present invention also relates to nucleic acid constructs for the genetic modification of a cell, which contain the genetic information for
a) einen Hybridrezeptor, der einen an der Außenseite der Zel¬ le lokalisierten, für ein bestimmtes Signal spezifischen Rezeptorteil und ein von einem anderen Rezeptor stammen¬ des, im Inneren der Zelle lokalisiertes Rezeptorteil, das im Zellinneren ein Signal auslösen kann umfaßt, unda) a hybrid receptor which comprises a receptor part located on the outside of the cell, specific for a specific signal, and a receptor part which originates from another receptor and is located in the interior of the cell and which can trigger a signal inside the cell, and
b) ein weiteres Genkontrukt, das einen Steuerbereich auf¬ weist, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgesandten Signal interagieren kann und dadurch die Expression eines mit diesem Steuerbereich verbundenen Transgens steuern kann.b) a further gene construct which has a control region which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor and can thereby control the expression of a transgene connected to this control region.
In bevorzugter Weise beinhalten die erfindungsgemäßen Nucleinsäure-Konstrukte die genetische Information für die Bestandteile a) und b) auf einer einzigen Einheit. Üblicherweise liegen die Nucleinsäure-Konstrukte in Foππ von DNA vor.The nucleic acid constructs according to the invention preferably contain the genetic information for constituents a) and b) on a single unit. The nucleic acid constructs are usually present in Foππ of DNA.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Zellen in der Gentherapie verwendet, wobei die jeweils erforderlichen Genprodukte im Körper exprimiert werden können, und zwar unter Kontrolle des für den Hybridrezeptor spezifischen Signals. Ein spezieller Anwendungsbereich ist die Tumortherapie oder -diagnose. Wenn eine Tumorzelle mit einem spezifischen Tumorantigen von einer Zelle, die einen Varianten Antigenrezeptor gegen ebendieses Tumorantigen trägt, erkannt wird, können drei Reaktionen erreicht werden, eine abtötende, wenn nach Tumorkontakt ein zytotoxisches Zytokin wie TNF (Tumornekrosefaktor) sezerniert wird oder eine immunstimulierende durch Sekretion von IL-2 oder eine rein diagnostische durch Sekretion von G-CSF. Dieser letztgenannte, diagnostische Aspekt ist deshalb interessant, weil man damit im Organismus vereinzelte Tumorzellen biologisch nachweisen kann, da der Antigen-Rezeptorkontakt zur Bildung von G-CSF führt. G-CSF erhöht die Leukozytenzahl, daran erkennt man, daß noch Tumorzellen vorhanden sind. Dies ist insbesondere für Resttumoren eine elegante Art der Diagnose.The cells according to the invention are preferably used in gene therapy, it being possible for the gene products required in each case to be expressed in the body, specifically under the control of the signal specific for the hybrid receptor. A special area of application is tumor therapy or diagnosis. If a tumor cell with a specific tumor antigen is recognized by a cell that carries a variant antigen receptor against the same tumor antigen, three reactions can be achieved, a killing if a cytotoxic cytokine such as TNF (tumor necrosis factor) is secreted after tumor contact or an immunostimulatory by secretion of IL-2 or a purely diagnostic by secretion of G-CSF. This last-mentioned, diagnostic aspect is interesting because it can be used to biologically detect isolated tumor cells in the organism, since the antigen-receptor contact to form G-CSF leads. G-CSF increases the number of leukocytes, which shows that tumor cells are still present. This is an elegant way of diagnosis, especially for residual tumors.
Die Regulation zellulärer Gene ist ein Prozeß, der über viele Zwischenstufen hinweg von der Zelloberfläche (dem Liganden) hin bis zum Zellkern (dem regulierten Gen) reicht. Kommt es auf diesem Weg zu Fehlern, kann das zu nachhaltigen Problemen für die Zelle und den ganzen Organismus führen. Ein Aktivierungssignal, das nicht mehr abgeschaltet werden kann, könnte deshalb zur Zellentartung und damit zu ungeregeltem Wachstum führen, dies wird allgemein als Krebs bezeichnet. Durch die vorliegende Erfindung werden Zellen bereitgestellt, die ein bestimmtes Genprodukt exprimieren, und zwar auf Anregung durch ein bestimmtes Signalmolekül, das sich in der Umgebung der Zelle befindet.The regulation of cellular genes is a process that spans many intermediate stages from the cell surface (the ligand) to the cell nucleus (the regulated gene). If errors occur in this way, this can lead to sustainable problems for the cell and the whole organism. An activation signal that can no longer be switched off could therefore lead to cell degeneration and thus to uncontrolled growth, this is commonly referred to as cancer. The present invention provides cells that express a particular gene product, upon excitation by a particular signaling molecule that is in the vicinity of the cell.
Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Hybridrezeptoren handelt es sich um solche Konstrukte, die die extrazelluläre Domäne eines bestimmten Rezeptors (A) gekoppelt an die Transmembran- und intrazelluläre Domäne eines anderen Rezeptors (B) aufweisen. Die Transmembrandomäne könnte selbstverständlich auch von dem Rezeptor A herstammen. In diesem Fall wird das zellinterne Signal durch die Zugabe eines Liganden für (A) ausgelöst. Unter Ligand wird hier dasjenige spezifische Molekül verstanden, das mit der extrazellulären Domäne des Rezeptors (A) interagieren kann. Die Folge dieser Interaktion ist aber nicht, daß die Signale in der Zelle ausgelöst werden, die auf den Rezeptor (A) zurückzuführen wären, sondern es werden in der Zelle diejenigen Signale erzeugt, die unter Kontrolle des Rezeptors (B) stehen. Grundsätzlich können im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Rezeptoren und deren Bestandteile verwendet werden. Als Liganden werden diejenigen Moleküle oder Verbindungen eingesetzt, die mit der extrazellulären Domäne des Hybridrezeptors in Wechselwirkung treten können. Diese Liganden können entweder in freier Form oder gebunden an einen Träger oder an Zellen vorliegen. Rezeptoren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet werden, sind die Antigenrezeptoren. Auch diese Rezeptoren bestehen aus verschiedenen Domänen. Häufig sind diese Rezeptoren kompliziert strukturiert und bestehen aus mehreren assoziierten Proteinketten, die über Disulfidbrücken kovalent verbunden sind. Diese Ketten werden allgemein als "leichte" und "schwere" Ketten wegen ihrer unterschiedlichen Längen bezeichnet. Auf diesen Ketten selbst werden wieder einzelne Abschnitte definiert als konstante oder variable Regionen. Das Zusammenspiel der richtigen variablen und konstanten Regionen von schwerer und leichter Kette ermöglicht die hochspezifische Erkennung und Bindung eines Antigens oder Haptens . Diese von Antikörpern, insbesondere monoklonalen Antikörpern herstammenden Regionen können mit Hilfe gentechnologischer Methoden mit anderen Bereichen eines Rezeptors verbunden werden und dadurch können Antigenrezeptoren bereitgestellt werden, die im extrazellulären Bereich mit einem speziellen Liganden (hier Antigen oder Hapten) binden und ein Signal in das Innere der Zelle abgeben.The hybrid receptors used in the context of the present invention are constructs which have the extracellular domain of a specific receptor (A) coupled to the transmembrane and intracellular domain of another receptor (B). The transmembrane domain could of course also originate from receptor A. In this case, the cell-internal signal is triggered by the addition of a ligand for (A). Ligand here means that specific molecule which can interact with the extracellular domain of the receptor (A). The consequence of this interaction, however, is not that the signals are triggered in the cell which would be attributable to the receptor (A), but rather those signals are generated in the cell which are under the control of the receptor (B). In principle, all receptors and their components can be used in the context of the present invention. Molecules or compounds that can interact with the extracellular domain of the hybrid receptor are used as ligands. These ligands can be either in free form or bound to a support or to cells. Receptors which are preferably used in the context of the present invention are the antigen receptors. These receptors also consist of different domains. These receptors are often complexly structured and consist of several associated protein chains that are covalently linked via disulfide bridges. These chains are commonly referred to as "light" and "heavy" chains because of their different lengths. On these chains, individual sections are again defined as constant or variable regions. The interaction of the right variable and constant regions of heavy and light chains enables the highly specific recognition and binding of an antigen or hapten. These regions derived from antibodies, in particular monoclonal antibodies, can be connected to other areas of a receptor by means of genetic engineering methods and thereby antigen receptors can be provided which bind in the extracellular area with a special ligand (here antigen or hapten) and send a signal to the interior of the Hand over cell.
Die erfindungsgemäßen Zellen weisen nun neben dem Hybridrezeptor noch wenigstens ein weiteres Genkonstrukt auf, das mit Hilfe gentechnologischer Methoden in die Zelle eingebracht wurde. Dieses Genkonstrukt besitzt einen Steuerbereich, also einen Promotor oder Repressor, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgesandten Signal interagieren kann. Das Signal schaltet dann das hinter dem Promotor angeordnete Transgen an oder, falls es sich um einen Repressor handelt, wird das Transgen durch das Signal abgeschaltet.In addition to the hybrid receptor, the cells according to the invention now have at least one further gene construct which was introduced into the cell using genetic engineering methods. This gene construct has a control region, that is to say a promoter or repressor, which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor. The signal then turns on the transgene located behind the promoter or, if it is a repressor, the transgene is turned off by the signal.
Das durch den Hybridrezeptor in das Zellinnere abgegebene Signal interagiert normalerweise auch mit einem in der Zelle vorhandenen Steuerungsbereich. Wenn also beispielsweise durch den Rezeptor das Signal zur Aktivierung eines Interleukin-2- Gens in die Zelle eingebracht wird, schaltet der Rezeptor das Interleukin-2-Gen an und Interleukin-2 wird exprimiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Zelle auch ein Genkonstrukt vor, das - um beim vorigen Beispiel zu bleiben - den Promotor für Interleukin-2 besitzt und an diesen Promotor ist ein Transgen angeschlossen. Wenn durch den Hybridrezeptor das Signal zur Aktivierung des Interleukin-2- Promotors in die Zelle eingebracht wird, dann wird nicht nur das Transgen, sondern auch Interleukin-2 exprimiert.The signal delivered into the cell interior by the hybrid receptor normally also interacts with a control area present in the cell. If, for example, the signal for activating an interleukin-2 gene is introduced into the cell by the receptor, the receptor switches on the interleukin-2 gene and interleukin-2 is expressed. In the context of the present invention, the cell now also lies a gene construct that - to stay with the previous example - has the promoter for interleukin-2 and a transgene is connected to this promoter. If the signal for activating the interleukin-2 promoter is introduced into the cell by the hybrid receptor, then not only the transgene but also interleukin-2 is expressed.
Auch andere Promotoren, z.B. der CMV-Promotor oder der CD 69- Promotor, können eingesetzt werden, solange eine spezifische Aktivierung des Promotors zur Transgen-Expression führt.Other promoters, e.g. the CMV promoter or the CD 69 promoter can be used as long as a specific activation of the promoter leads to transgene expression.
Es ist daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, solche Zielzellinien zu verwenden, bei denen das unter der Kontrolle des mit dem Signal interagierenden Promotors stehende Gen nur schwach oder gar nicht exprimiert wird. Dadurch kann eine wirksame Regulation des Transgens bewirkt werden und die Expression von möglicherweise unerwünschten Genprodukten wird verhindert.It is therefore preferred in the context of the present invention to use target cell lines in which the gene under the control of the promoter interacting with the signal is expressed only weakly or not at all. This can effect an effective regulation of the transgene and the expression of possibly undesired gene products is prevented.
Ein anderer Typus von Rezeptoren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind Zytokinrezeptoren.Another type of receptors used in the present invention are cytokine receptors.
Die Zytokine fungieren als äußere Botenstoffe und treten in Wechselwirkung mit den Zytokinrezeptoren. Im allgemeinen bestehen Zytokinrezeptoren aus wenigstens drei Bereichen (Domänen). Der extrazelluläre Bereich ist für die Bindung des spezifischen Liganden verantwortlich. Bei den Liganden handelt es sich um das jeweilige Zytokin. An den extrazellulären Bereich schließt sich der Transmembranbereich an, also der Bereich, der sich durch die Zytoplasmamembran erstreckt und der oft für eine Oligomerisierung des Rezeptormoleküls (Homo- und Heteropolymere) verantwortlich ist. Im Inneren der Zelle befindet sich der intrazelluläre Bereich, der für die Weitergabe des Signals ins Zellinnere notwendig ist. Diese Signalweitergabe kann auf verschiedene Art und Weise vor sich gehen. Beispiel hierfür wären eine molekülinhärente Kinaseaktivität oder eine Weiterleitung des Signals an assoziierte zytoplasmatische Moleküle.The cytokines act as external messengers and interact with the cytokine receptors. In general, cytokine receptors consist of at least three domains. The extracellular region is responsible for the binding of the specific ligand. The ligands are the respective cytokines. The extracellular area is followed by the transmembrane area, that is to say the area which extends through the cytoplasmic membrane and which is often responsible for oligomerization of the receptor molecule (homo- and heteropolymers). Inside the cell is the intracellular area, which is necessary for the transmission of the signal into the cell interior. This signal transmission can take place in various ways go. Examples of this would be a molecule-inherent kinase activity or a forwarding of the signal to associated cytoplasmic molecules.
Wenn das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Genkonstrukt als Ξteuerungsbereich einen Repressor aufweist, kann durch den Hybridrezeptor der Repressor aktiviert werden, welcher dann zellintern seine Zielsequenz inhibiert.If the gene construct used in the context of the present invention has a repressor as the control region, the repressor can be activated by the hybrid receptor, which then inhibits its target sequence inside the cell.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wäre es auch denkbar, in die Zelle ein Genkonstrukt einzuführen, das aus einem Steuerungsbereich (Promotor) besteht, der mit dem vom Hybridrezeptor in das Zellinnere abgegebene Signal interagiert und, der als Transgen einen Repressor aufweist. Wenn also der Hybridrezeptor durch ein Signalmolekül außerhalb der Zelle aktiviert wird, dann wird ein Signal ins Zellinnere übertragen und dadurch der Repressor exprimiert. Dieser Repressor kann dann mit einem natürlich vorkommenden Gen in der Zelle interagieren und dessen Expression reprimieren.In the context of the present invention, it would also be conceivable to introduce a gene construct into the cell which consists of a control region (promoter) which interacts with the signal emitted by the hybrid receptor into the cell interior and which has a repressor as a transgene. If the hybrid receptor is activated by a signaling molecule outside the cell, then a signal is transmitted into the cell interior and the repressor is thereby expressed. This repressor can then interact with a naturally occurring gene in the cell and repress its expression.
Ein konkretes Beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Zelle, die gezielt zur Insulinproduktion angeregt werden kann. Diese Zelle weist daher einen Hybridrezeptor auf, der im extrazellulären Bereich, also als antigenspezifische Bindungsstelle, spezifisch mit Glukose als aktivierendem Liganden interagieren kann. Wenn im Blut eine hinreichend hohe Glukosekonzentration erreicht ist, daß eine Bindung der Glukose an den Hybridrezeptor stattfindet, wird dieser Hybridrezeptor sein Aktivierungssignal in das Innere der Zelle weitergeben, und zwar mit Hilfe des von einem anderen Rezeptor, beispielsweise T-Zell-Antigenrezeptor stammenden Bereichs. Im Zellinneren wird nun ein Signal ausgelöst, das beispielsweise mit dem Promotor für Interleukin-2 interagieren und diesen Promotor anschalten kann. Da die Zelle ein Genkonstrukt enthält, das als Transgen das Gen für Insulin enthält und unter der Kontrolle des IL-2-Promotors steht, wird auf diese Art und Weise die Produktion von Insulin angeschaltet, und zwar in Abhängigkeit von der im extrazellulären Bereich vorhandenen Glucose.A specific example of the present invention is a cell that can be specifically stimulated to produce insulin. This cell therefore has a hybrid receptor that can specifically interact with glucose as an activating ligand in the extracellular region, ie as an antigen-specific binding site. When a sufficiently high concentration of glucose is reached in the blood that the glucose binds to the hybrid receptor, this hybrid receptor will pass on its activation signal to the interior of the cell, using the region derived from another receptor, for example a T cell antigen receptor . A signal is now triggered inside the cell, which, for example, can interact with the promoter for interleukin-2 and switch this promoter on. Since the cell contains a gene construct that contains the gene for insulin as a transgene and is under the control of the IL-2 promoter, the production of insulin is switched on in this way, depending on the glucose present in the extracellular region .
Im Rahmen der vorliegenden Experimente wurde ein Hybridrezeptor verwendet, der in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Im extrazellulären Bereich des Hybridrezeptors befindet sich eine Region, die spezifisch ist für ein bestimmtes Hapten, nämlich 4-Hydroxy-5-Iodo-3-Nitrophenylacetat (im folgenden NIP). Dieses Hapten wird von einem spezifischen B-Zell-Rezeptor erkannt und der Antigenrezeptor selbst besteht aus zwei Ketten, nämlich einer schweren (langen) und einer leichten (kurzen), welche von zwei verschiedenen cDNA's im Zellkern kodiert wird. Die beiden Ketten selbst bestehen wiederum aus verschiedenen Domänen, nämlich den variablen und konstanten Bereichen. Der Rezeptor ist so gebaut, daß die schwere Kette mit der leichten Kette über Disulfidbrücken chemisch verbunden wird und dann an der Zelloberfläche exponiert wird, wobei die Verankerung in der Zellmembran über die schwere Kette erfolgt. Der extrazelluläre Teil des Rezeptors, der dann spezifisch das Antigen erkennen kann, besteht somit aus dem variablen Teil der leichten und schweren Kette eines Antikörpers. Im Varianten Antigenrezeptor wurden diese Bereiche auf einer cDNA zusammengefaßt.In the context of the present experiments, a hybrid receptor was used, which is shown schematically in FIG. 1. In the extracellular area of the hybrid receptor there is a region that is specific for a particular hapten, namely 4-hydroxy-5-iodo-3-nitrophenylacetate (hereinafter NIP). This hapten is recognized by a specific B cell receptor and the antigen receptor itself consists of two chains, namely a heavy (long) and a light (short), which is encoded by two different cDNA's in the cell nucleus. The two chains themselves consist of different domains, namely the variable and constant areas. The receptor is designed so that the heavy chain is chemically linked to the light chain via disulfide bridges and is then exposed on the cell surface, anchoring in the cell membrane via the heavy chain. The extracellular part of the receptor, which can then specifically recognize the antigen, consists of the variable part of the light and heavy chain of an antibody. In the variant antigen receptor, these areas were combined on a cDNA.
Der Antigenrezeptor ist mit dem CDβα-Bereich, dem Transmembran- und Signal-leitenden intrazellulären Teil des CD3ζ-Moleküls verbunden. Im vorliegenden Fall wurde also statt des natürlich vorkommenden Transmembran-/Intrazelluläranteils ein neuer Teil als cDNA an die cDNA fusioniert, die den Antigen-bindenden Anteil kodiert. Dieser neue Anteil entstammt dem CD3-Bereich des T-Zellrezeptorkomplexes und hat normalerweise die Funktion, die Signalübertragung vom T-Zellrezeptor ins Zellinnere zu gewährleisten. Dieses cDNA-Konstrukt wurde in ein Plasmid kloniert (Expressionsvektor) und dieses rekombinante Plasmid wurde zur Transfektion verschiedener Lymphozyten verwendet. Damit exprimieren diese Lymphozyten einen Varianten Antigenrezeptor, der spezifisch NIP erkennt, insbesondere wenn dieses NIP an Rinderserum Albumin gekoppelt ist, und, der über die CD3ζ- Domäne Signale ins Zellinnere, also beispielsweise an den IL- 2-Promotor überträgt. Anstelle eines Plasmid-Vektors können auch andere geeignete Vektoren, wie beispielsweise auf retroviralen Elementen basierende Vektoren, verwendet werden.The antigen receptor is connected to the CDβα region, the transmembrane and signal-conducting intracellular part of the CD3ζ molecule. In the present case, instead of the naturally occurring transmembrane / intracellular part, a new part was fused as cDNA to the cDNA encoding the antigen-binding part. This new part comes from the CD3 region of the T cell receptor complex and normally has the function of ensuring the signal transmission from the T cell receptor into the cell interior. This cDNA construct was cloned into a plasmid (expression vector) and this recombinant plasmid was used to transfect various lymphocytes. These lymphocytes thus express a variant antigen receptor which specifically recognizes NIP, in particular if this NIP is coupled to bovine serum albumin, and which transmits signals into the cell interior via the CD3 Domäne domain, for example to the IL-2 promoter. Instead of a plasmid vector, other suitable vectors, such as vectors based on retroviral elements, can also be used.
Durch die erfindungsgemäß bereitgestellten Zellen können auf vorteilhafte Weise durch beliebig gewählte Signale andere, auch beliebig ausgewählte Gene an- oder abgeschaltet werden. Bei den Signalen, auf die die Hybridrezeptoren reagieren, kann es sich entweder um körpereigene Signale handeln, beispielsweise Tumorantigen oder ähnliches, oder um andere Signale, die beispielsweise gezielt im Rahmen der Gentherapie in den Körper eingebracht werden.By means of the cells provided according to the invention, other, also arbitrarily selected, genes can be switched on or off in an advantageous manner by signals of any chosen type. The signals to which the hybrid receptors react can either be the body's own signals, for example tumor antigen or the like, or other signals that are introduced into the body, for example, as part of gene therapy.
Als Transgen kann praktisch jedes gewünschte Gen an das Genkonstrukt angefügt werden.Virtually any desired gene can be added to the gene construct as a transgene.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden folgende Beispiele zur Bestätigung des Prinzips der vorliegenden Erfindung durchgeführt.In the context of the present invention, the following examples were carried out to confirm the principle of the present invention.
Beispiel 1example 1
Zur Testung, ob ein endogenes Antigen einen zelleigenen Promotor mit einem dahintergeschalteten Transgen über einen Varianten Antigenrezeptor regulieren kann, wurde auf ein System T-Zelle + IL-2-Promotor zurückgegriffen.A system T cell + IL-2 promoter was used to test whether an endogenous antigen can regulate a cell's own promoter with a transgene behind it via a variant antigen receptor.
Als T-Zellinie wurde die bereits seit langem bekannte Jurkat Linie verwendet (entstanden aus einer humanen akuten T-Zell- Leukämie), welche verschiedentlich käuflich erwerbbar ist, siehe z.B. American Tissue Culture CoUection ATCC. Diese Linie hat zwar noch die Möglichkeit, den IL-2-Promotor zu regulieren, bildet allgemein aber nur sehr geringe IL-2- Mengen, die kaum nachweisbar sind.The long-known Jurkat line (originated from a human acute T-cell leukemia) was used as the T-cell line, which is commercially available, see for example American Tissue Culture CoUection ATCC. This Line still has the possibility to regulate the IL-2 promoter, but generally only forms very small amounts of IL-2, which are hardly detectable.
Diese Linie wurde mit dem Varianten Antigenrezeptor-Plasmid durch Elektroporation transfiziert, anschließend wurden Klone mit stabil integrierter DNA durch Selektion mit 2000 μg/ml Neomycin angezüchtet. Dies ergibt die Zellinie CR16s + NP8Z . Der Variante Antigenrezeptor selbst hat die in Figur 1 dargestellte Struktur.This line was transfected with the variant antigen receptor plasmid by electroporation, then clones with stably integrated DNA were grown by selection with 2000 μg / ml neomycin. This results in the cell line CR16s + NP8Z. The variant antigen receptor itself has the structure shown in Figure 1.
Bei dem Versuch sollte gezeigt werden, daß Zellen, die den Varianten Antigenrezeptor tragen, durch Stimulierung mit NIP ein Signal ins Zellinnere übertragen können und daß dieses Signal im Zellinneren einen Promotor aktivieren kann. Dieser Promotor treibt ein zellfremdes Gen, hier als Markergen Luziferase, und das Entstehen dieses Produkts kann nachgewiesen werden. Zusätzlich soll gezeigt werden, daß die steigenden NIP-Konzentrationen bei der Stimulierung eine gesteigerte Transgen-Expression mit sich führen.The experiment was intended to show that cells carrying the antigen receptor variant can transmit a signal into the cell interior by stimulation with NIP and that this signal can activate a promoter inside the cell. This promoter drives a foreign gene, here as a marker gene, luciferase, and the genesis of this product can be demonstrated. In addition, it should be shown that the increasing NIP concentrations lead to an increased transgene expression when stimulated.
Dazu wurden Jurkat-Zellen (CR16s: ohne Varianten Antigenrezeptor; CR16s + NP8Z: mit Varianten ζ-Ketten- Rezeptor) elektroporiert, wobei folgende Schritte durchlaufen wurden:For this purpose, Jurkat cells (CR16s: without variant antigen receptor; CR16s + NP8Z: with variant ζ chain receptor) were electroporated, the following steps being carried out:
- 5 x IO6 Zellen in 500 μl Puffer in 0,4 cm Elektroporations- küvette (Biorad) geben,- Put 5 x IO 6 cells in 500 μl buffer in 0.4 cm electroporation cuvette (biorad),
- 10 μg pIL-2/1 + Luc (Luziferase-Konstrukt mit murinem IL-2- Promotor zugeben,Add 10 μg pIL-2/1 + Luc (luciferase construct with murine IL-2 promoter,
- 10 min auf Eis stellen,- put on ice for 10 min,
- Elektroporation mit GenePulser (Biorad) bei 280 V, 950 μF (20-30 ms Puls) ,- electroporation with GenePulser (Biorad) at 280 V, 950 μF (20-30 ms pulse),
- 10 min auf Eis stellen,- put on ice for 10 min,
- einmal mit Puffer waschen, Zellen auf 5 x 10 /ml Medium einstellen,- wash once with buffer, adjust cells to 5 x 10 / ml medium,
- in 24 well Loch über Nacht mit und ohne Induktion bebrüten, Induktion mit 0, 2, 10, 40 μg/ml NIP-BSA. Am nächsten Tag wurden die Zellen entsprechend dem Protokoll der Fa. Promega lysiert und die synthetisierte Luziferase mittels Luziferin (Promega) quantitativ nachgewiesen. Alle Experimente wurden in Quadrupliketten durchgeführt und waren reproduzierbar.- Incubate in a 24 well hole overnight with and without induction, induction with 0, 2, 10, 40 μg / ml NIP-BSA. The next day, the cells were lysed according to the Promega protocol and the synthesized luciferase was detected quantitatively using luciferin (Promega). All experiments were carried out in quadruplicate and were reproducible.
Ergebnisse:Results:
Folgende Tabelle gibt die Luziferase-Mengen wieder, die in den einzelnen Versuchen gemessen wurden (Mittelwert aus 4 Messungen) .The following table shows the amounts of luciferase that were measured in the individual experiments (mean value from 4 measurements).
Tabelle 1Table 1
Plasmid = pIL-2/l+Luc Zellen = CR16s Zellen = CR16s+NP8ZPlasmid = pIL-2 / l + Luc cells = CR16s cells = CR16s + NP8Z
NIP = 0 μg/ml 212,7 LU 270,1 LUNIP = 0 μg / ml 212.7 LU 270.1 LU
NIP = 2 μg/ml 239,8 LU 307,9 LUNIP = 2 µg / ml 239.8 LU 307.9 LU
NIP = 10 μg/ml 239,3 LU 374,9 LUNIP = 10 µg / ml 239.3 LU 374.9 LU
NIP = 40 μg/ml 282,7 LU 827,2 LUNIP = 40 µg / ml 282.7 LU 827.2 LU
LU: Luziferase-Lichteinheiten (relative Größe)LU: Luciferase light units (relative size)
Wie aus obiger Tabelle 1 und der Graphik der Figur 2 ersichtlich ist, hat NIP-BSA nur einen marginalen Effekt auf die Luziferase Expression (Steigerung maximal 30 %), während der Einfluß der stimulierten ζ-Kette nach NIP-Kontakt stark ausgeprägt ist (Steigerung maximal 300 %). Außerdem ist eine gute Abhängigkeit der Expression von der Menge an zugesetztem NIP-BSA ersichtlich.As can be seen from Table 1 above and the graph in FIG. 2, NIP-BSA has only a marginal effect on the luciferase expression (increase at most 30%), while the influence of the stimulated ζ chain after NIP contact is pronounced (increase maximum 300%). In addition, a good dependence of the expression on the amount of added NIP-BSA can be seen.
Beispiel 2Example 2
Versuchsaufbau wie in Beispiel 1, allerdings wurde ein Plasmid verwendet, das Luziferase unter Kontrolle des humanen CMV- Promotors exprimiert.Experimental setup as in Example 1, but a plasmid was used which expresses luciferase under the control of the human CMV promoter.
Verwendete Zellen: CR16s + NP8Z Ergebnisse:Cells used: CR16s + NP8Z Results:
(Doppelwerte)(Double values)
Stimulierung LuziferaseeinheitenStimulation of luciferase units
Plasmid: keines keine 26 28Plasmid: none none 26 28
NIP 20 μg/ml 23 22NIP 20 μg / ml 23 22
CMV Luziferase keine 27101 26546CMV luciferase no 27101 26546
NIP 20μg/ml 63682 62463NIP 20μg / ml 63682 62463
Die Induktion ist etwa 2, 3-fach. Da der CMV Promotor von sich aus schon ein sehr starker Promotor ist, war keine besonders starke Induktion erwartet worden. Dieses Experiment dient nur der Bestätigung des ersten, um die allgemeine Anwendbarkeit des Systems zu belegen.The induction is about 2, 3 times. Since the CMV promoter is already a very strong promoter, no particularly strong induction was expected. This experiment only serves to confirm the first to demonstrate the general applicability of the system.
Beispiel 3Example 3
Konstruktion eines HybridrezeptorsConstruction of a hybrid receptor
Die Konstruktion eines Chimären einzelkettigen Antigen-The construction of a chimeric single chain antigen
Hybridrezeptors wird nachfolgend beschrieben. DieserHybrid receptor is described below. This
Hybridrezeptor hat die laborinterne Bezeichnung "pANP8Zn" erhalten.Hybrid receptor has received the internal name "pANP8Zn".
Der Vektor wurde zusammengestellt aus einem Vorläuferkonstrukt mit der laborinternen Bezeichnung "pFvCD8-5-OM" . Dieses Vorläuferkonstrukt enthält die Resistenzgene für Ampicillin und Neomycin, den humanen ß-Actin Promoter sowie den kodierenden Bereich folgender Bestandteile des single-chain Rezeptors: CDδαhinge region, TM und die cytoplasmatische Sequenz der TCR-ζ-Kette (T-Zell-Antigenrezeptor) . Die für die Amplifikation dieser Sequenzen notwendigen Primer sowie die Herkunft der Templates sind in Brocker et al. (Eur.J. Immunol . (1993) 23, S. 1435-1439) publiziert.The vector was compiled from a precursor construct with the internal name "pFvCD8-5-OM". This precursor construct contains the resistance genes for ampicillin and neomycin, the human ß-actin promoter and the coding region of the following components of the single-chain receptor: CDδαhinge region, TM and the cytoplasmic sequence of the TCR-ζ chain (T cell antigen receptor). The primers necessary for the amplification of these sequences and the origin of the templates are described in Brocker et al. (Eur.J. Immunol. (1993) 23, pp. 1435-1439).
Das oben genannte Vorläuferkonstrukt wurde nun um ein sc-Fv Fragment des Bl-8 Antikörpers, welches das Hapten 3-Hydroxy-4- Phenylacetyl (NP) bindet, erweitert. Die Amplifikation der VH und VL Sequenzen eines monoklonalen Antikörpers, die notwendigen Primer sowie der Gly/Ser-Linker sind in Hoogenboom et al., Nucleic Acids Research (1991) 19, S. 4133-4137); Clackson et al. , Nature (1991) 352, S. 624-628 und Huston et al., Proc.Acad.Sei. (1988) 85, S. 5879-5883 beschrieben.The abovementioned precursor construct has now been expanded to include a sc-Fv fragment of the Bl-8 antibody which binds the hapten 3-hydroxy-4-phenylacetyl (NP). The amplification of the VH and VL sequences of a monoclonal antibody, the necessary primers and the Gly / Ser linker are in Hoogenboom et al., Nucleic Acids Research (1991) 19, pp. 4133-4137); Clackson et al. , Nature (1991) 352, pp. 624-628 and Huston et al., Proc.Acad. (1988) 85, pp. 5879-5883.
Das scFv Fragment wurde hinter die Leader-Sequenz des Bl-8 Antikörpers (Bothwell et al . , Cell (1981) 24, S. 625-637) kloniert und dieses Fragment im Leseraster mit der CD8αhinge Region fusioniert. Die für die Klonierung dieser Fragmente relevanten Restriktionsschnittstellen wurden mittels geeigneter synthetischer Linker-Fragmente eingeführt. Das im vorliegenden Experiment verwendete Sc-Fv Fragment des Bl-8 Antikörpers bindet auch das Hapten 4-Hydroxy-5-Jodo-3- Nitrophenylacetat (NIP), wobei durch die vorhandene Jodgruppe die Affinität etwa um den Faktor 10 erhöht werden kann.The scFv fragment was cloned behind the leader sequence of the Bl-8 antibody (Bothwell et al., Cell (1981) 24, pp. 625-637) and this fragment was fused in frame with the CD8αhinge region. The restriction sites relevant for the cloning of these fragments were introduced by means of suitable synthetic linker fragments. The Sc-Fv fragment of the Bl-8 antibody used in the present experiment also binds the hapten 4-hydroxy-5-iodo-3-nitrophenylacetate (NIP), whereby the affinity can be increased by a factor of about 10 by the iodine group present.
Die Figur 3 stellt eine schematische Darstellung der einzelnen Fragmente des Konstruktes dar.FIG. 3 shows a schematic representation of the individual fragments of the construct.
Figuren 4-A - 4-C betreffen die Nucleotidsequenz und die zugehörige Aminosäuresequenz des Konstruktes.Figures 4-A-4-C relate to the nucleotide sequence and the associated amino acid sequence of the construct.
Beispiel 4Example 4
Humane T-Zellen können über eine Vielzahl von Stimuli (z.B. Phorbolester wie PMA, auch TPA genannt) aktiviert werden. Als eines der ersten Gene wird dabei EA 1, heute besser bekannt als CD69 induziert (Hara et al. , (1986), J.Exp.Med., 164, 1988-2005). Die Autoren zeigen in ihrer Veröffentlichung, daß CD69 vermehrt an der Zelloberfläche von Zellen zu finden ist, die mit PMA induziert wurden, und zwar mehr als auf Zellen, die keine Aktivierung erhielten. Das CD69 wurde dabei an der Zelloberfläche über eine Antikörperreaktion nachgewiesen. Die Unterschiede an CD69-zeigenden Zellen von nicht-aktivierten Zellen zu aktivierten Zellen sind mit 1 % zu 85,9 % äußerst groß. Erfindungsgemäß wurde daher das Gen CD69 ausgewählt, um die Aktivierung von T-Zellen zu monitoren. In dem Versuch wurde eine humane T-Zellinie (Jurkat) verwendet, die von Prof. Serfling aus Würzburg zur Verfügung gestellt wurde. Mittels FACS-Analyse (Zellsortierung) unter Verwendung des Becton Dickinson Antikörpers CD69PE (Nr. 347827) konnte gezeigt werden (Figur 5), daß diese Jurkat-Zellen von 3,3 % auf 98,8 % CD69 Expression mittels PMA/Ionomycin-Aktivierung (10 ng/ml bzw. 0,25 μg/ml über Nacht) induziert werden können. Die verwendeten Zellen reagierten daher in einer Weise, wie sie in der Literatur auch beschrieben ist.Human T cells can be activated using a variety of stimuli (e.g. phorbol esters such as PMA, also called TPA). EA 1, now better known as CD69, is one of the first genes to be induced (Hara et al., (1986), J.Exp.Med., 164, 1988-2005). In their publication, the authors show that CD69 can be found more on the cell surface of cells that have been induced with PMA, and more so than on cells that did not receive any activation. The CD69 was detected on the cell surface by an antibody reaction. The differences in CD69-showing cells from non-activated cells to activated cells are extremely large at 1% to 85.9%. According to the invention, the CD69 gene was therefore selected in order to monitor the activation of T cells. In the experiment, a human T cell line (Jurkat) was used, which was provided by Prof. Serfling from Würzburg. FACS analysis (cell sorting) using the Becton Dickinson antibody CD69PE (No. 347827) showed (FIG. 5) that these Jurkat cells from 3.3% to 98.8% CD69 expression by means of PMA / ionomycin activation (10 ng / ml or 0.25 μg / ml overnight) can be induced. The cells used therefore reacted in a manner which is also described in the literature.
In diese Jurkat-Zellen wurde dann das Plasmid pAN98ZN durch Elektroporation eingebracht. Dieses Plasmid enthält die Gene zur Expression des Varianten Antigenrezeptors (NIP-BSA als Antigen) und der Neomycin-Resistenz. Das Verfahren der Elektroporation wurde oben beschrieben. Jurkat-Zellen, die dieses Plasmid enthalten, können anhand der damit vermittelten Neomycin-Resistenz isoliert werden. Diese Zellen exprimieren dann auf der Oberfläche auch den Varianten Antigenrezeptor (ab jetzt kurz VAR genannt), allerdings je nach Klon in interschiedlichen Mengen (5-68 %).The plasmid pAN98ZN was then introduced into these Jurkat cells by electroporation. This plasmid contains the genes for the expression of the variant antigen receptor (NIP-BSA as antigen) and the neomycin resistance. The process of electroporation has been described above. Jurkat cells containing this plasmid can be isolated on the basis of the neomycin resistance mediated with it. These cells then also express the variant antigen receptor (now VAR for short) on the surface, but depending on the clone in different amounts (5-68%).
Diese Jurkat-Zellen (einmal untransfiziert ohne VAR oder andererseits pAN98ZN-transfiziert mit VAR) wurden für die weiteren Versuche verwendet.These Jurkat cells (once untransfected without VAR or on the other hand pAN98ZN transfected with VAR) were used for the further experiments.
Ziel der Versuche bestand darin zu zeigen, daß die Zellen mit VAR ein Antigen-abhängiges Signal in den Zellkern weitergeben können, während die Zellen ohne den VAR das nicht tun können. Der schematische Aufbau der Zelle ist in Figur 6 dargestellt:The aim of the experiments was to show that the cells with VAR can transmit an antigen-dependent signal into the cell nucleus, whereas the cells cannot do so without the VAR. The schematic structure of the cell is shown in Figure 6:
In die Zellmembran (Kreis) ist der VAR integriert, der vom Plasmid pAN98ZN kodiert ist (in Figur 6 nicht eingezeichnet, zur Vermeidung von zu großer Komplexität). Dieser VAR kann nach Beladung mit dem Antigen NIP-BSA ein Signal ins Zellinnere weitergeben, welches unter anderem auf den CD69- Promotor wirkt (CD69 Prom) . Dieses Signal auf die CD69- Promotoren bewirkt zwei Folgeerscheinungen: erstens wird das im Chromosom befindliche, natürliche CD69-Gen (die "Chromosomen" sind schematisch dargestellt und weisen das Gen für ein Protein [FACS] auf) aktiviert. Dieser Anstieg des CD69-Proteins kann - wie oben bereits erwähnt - per FACS gemessen werden. Zweitens wird der auf einem transient in der Zelle befindlichen Plasmid-kodierte CD69-Promotor aktiviert. Unter seiner Kontrolle befindet sich nun nicht das natürliche CD69-Gen, sondern das Luziferasegen als Transgen. Die Expression der Luziferase wird dann als "Transgen" wie in Beispiel 1 im Luminometer gemessen.The VAR, which is encoded by the plasmid pAN98ZN (not shown in FIG. 6, to avoid excessive complexity) is integrated into the cell membrane (circle). After loading with the antigen NIP-BSA, this VAR can transmit a signal into the cell interior, which inter alia acts on the CD69 promoter (CD69 Prom). This signal to the CD69 promoters causes two sequelae: first, it will natural CD69 gene located in the chromosome (the "chromosomes" are shown schematically and have the gene for a protein [FACS]) activated. This increase in the CD69 protein can - as already mentioned above - be measured by FACS. Second, the CD69 promoter encoded on a plasmid in the cell is activated. Under his control is now not the natural CD69 gene, but the luciferase gene as a transgene. The expression of the luciferase is then measured as a "transgene" as in Example 1 in the luminometer.
Wegen der Komplexität der Vorgänge werden die Schritte nun detailliert erörtert, wobei in den dazugehörigen Abbildungen immer nur die Teile eingezeichnet sind, die tatsächlich in der Zelle vorhanden sind.Because of the complexity of the processes, the steps are now discussed in detail, with only the parts that are actually present in the cell being shown in the associated illustrations.
a) Unspezifische Aktivierung der chromosomalen Kopie des CD69-Gen (Figur 5)a) Non-specific activation of the chromosomal copy of the CD69 gene (FIG. 5)
Die Jurkat-Zelle (vollkommen unverändert, also ohne irgendein Genkonstrukt) wird mit PMA+Ionomycin über Nacht stimuliert. Gemessen wird die Expression von CD69 auf unbehandelte Zellen (3,3 %) und auf stimulierte Zellen (98,8 %). Es kann geschlußfolgert werden, daß die chromosomale Kopie des CD69- Gens aktivierbar und funktioneil ist.The Jurkat cell (completely unchanged, i.e. without any gene construct) is stimulated with PMA + ionomycin overnight. The expression of CD69 on untreated cells (3.3%) and on stimulated cells (98.8%) is measured. It can be concluded that the chromosomal copy of the CD69 gene can be activated and is functional.
b) Spezifische Aktivierung der chromosomalen Kopie des CD69-Gen (Figur 7)b) Specific activation of the chromosomal copy of the CD69 gene (FIG. 7)
Die Jurkat-Zellen tragen bereits den VAR nach Transfektion mittels Plasmid pAN98ZN. Wieder zeigt die Aktivierung der Zellen mit PMA+Ionomycin einen enormen Anstieg der CD69- Expression (von 1,8 % auf 99,3 %) . Der VAR scheint also die Aktivierbarkeit der Zelle nicht zu beeinflussen. Durch Zugabe von NIP-BSA auf diese Zellen kann eine Aktivierung der CD69- Expression auf 53,7 % erzielt werden. Das heißt, daß der VAR nach Antigenkontakt ein spezifisches Signal an einen induzierbaren Promotor weiterleiten kann. Dieses Beispiel belegt in erster Linie die Funktionalität des VAR in den erfindungsgemäßen Zellen; in zweiter Linie wird auch eine eventuelle Kreuzbeeinflussung Aktivierung: :VAR ausgeschlossen werden.The Jurkat cells already carry the VAR after transfection using plasmid pAN98ZN. Again, activation of the cells with PMA + ionomycin shows an enormous increase in CD69 expression (from 1.8% to 99.3%). The VAR does not appear to affect the ability of the cell to be activated. By adding NIP-BSA to these cells, activation of CD69 expression to 53.7% can be achieved. This means that the VAR can transmit a specific signal to an inducible promoter after antigen contact. This example primarily demonstrates the functionality of the VAR in the cells according to the invention; in the second place, a possible cross-interference activation:: VAR will also be excluded.
Im Gegensatz zu Beispiel 1 und 2 wurde hier (und bei allen im folgenden beschriebenen Versuchen) die Stimulierung mit NIP- BSA nicht durch einfache Zugabe des NIP-BSA ins Medium bewirkt. Vielmehr wurden 24-well-Löcher mit 200 μl einer 50 μg/ml NIP-BSA-enthaltenden Lösung für 2 h bei 37°C beschichtet, das überschüssige NIP-BSA dann weggewaschen und dann erst die Zellen in diese 24-well-Löcher eingebracht. Die Inkubation erfolge dann wie üblich über Nacht. Diese Art der Aktivierung ist stärker und vermittelt ein besseres Signal im Zellinneren.In contrast to Examples 1 and 2, stimulation with NIP-BSA was not effected here (and in all the experiments described below) by simply adding the NIP-BSA to the medium. Rather, 24-well holes were coated with 200 μl of a solution containing 50 μg / ml of NIP-BSA for 2 h at 37 ° C., the excess NIP-BSA was then washed away and only then were the cells introduced into these 24-well holes . The incubation then takes place overnight as usual. This type of activation is stronger and gives a better signal inside the cell.
c) Konstruktion des CD69-Luziferase-Reporterplasmids:c) Construction of the CD69 luciferase reporter plasmid:
In den Vektor pXP2 (Nordeen, (1988), Biotechniques , £, S. 454- 457) wird in die Smal und Sacl Schnittstelle ein 1,4 kBP- Fragment mit dem CD69 Promotor (Pvull-Sacl; siehe Lopez- Cabrera et al. , (1995), J.Biol.Chem. , HO, 21545-21551) einkloniert. Das fertige Plasmid ist bereits das Reporterplasmid pCD69-Luziferase.In the vector pXP2 (Nordeen, (1988), Biotechniques, £, pp. 454-457), a 1.4 kBP fragment with the CD69 promoter (Pvull-Sacl; see Lopez-Cabrera et al ., (1995), J.Biol.Chem., HO, 21545-21551). The finished plasmid is already the reporter plasmid pCD69 luciferase.
d) Aktivierung des chromosomalen CD69-Gens nach transienter Transfektion der Zellen mit dem Luziferase-Reporter- Plasmid (Figur 8)d) activation of the chromosomal CD69 gene after transient transfection of the cells with the luciferase reporter plasmid (FIG. 8)
Durch Elektroporation (siehe Beispiel 1) wird in die Jurkat- Zellen (mit und ohne VAR) das Reporterplasmid pCD69-Luziferase eingebracht. Es wird gemessen, ob NIP-BSA via VAR einen Einfluß auf die Expression der chromosomalen Kopie des Gens CD69 hat. In den Zellen ohne VAR kommt es zu keiner Veränderung der CD69-Expression (23,5 % gegen 19,9 %), bei den Zellen mit VAR hingegen kann eine Steigerung von 29,9 % ohne NIP-BSA auf 39 % mit dem Antigen erreicht werden. Die prinzipielle Aktivierbarkeit der chromosomalen Kopie des CD69-Gens bleibt also erhalten, auch wenn noch (mindestens) eine weitere Kopie des CD69-Promotors in die Zelle auf einem Plasmid eingebracht wird. Die Regulierung der Promotoren scheint weitgehend unabhängig zu laufen.The reporter plasmid pCD69-luciferase is introduced into the Jurkat cells (with and without VAR) by electroporation (see Example 1). It is measured whether NIP-BSA via VAR has an influence on the expression of the chromosomal copy of the CD69 gene. In the cells without VAR there is no change in CD69 expression (23.5% against 19.9%), in the cells with VAR, however, an increase from 29.9% without NIP-BSA to 39% with the antigen can be achieved. The basic activatability of the chromosomal copy of the CD69 gene is therefore retained, even if (at least) another copy of the CD69 promoter is introduced into the cell on a plasmid. The regulation of the promoters appears to be largely independent.
Es fällt bei diesem Versuch aber auf, daß die Grundwerte der CD69-Expression hier sehr hoch sind. Während nicht- elektroporierte, unstimulierte Zellen nur etwa 1-5 % an CD69 exprimieren, ist dieser Prozentsatz bei den elektroporierten Zellen sehr viel höher (23-30 %). Dieser Effekt ist eindeutig auf die Elektroporation als solche zurückzuführen und nicht auf das zusätzlich eingebrachte Plasmid. Die Werte von entsprechenden Elektroporationsversuchen ohne Zugabe von Plasmid werden nicht angegeben, haben aber obige Aussage bestätigt. Es ist auch leicht einzusehen, daß ein Stromstoß, der so gehalten werden muß, daß mindestens 50 % der Zellen daran sterben, die restlichen 50 % ebenfalls mehr oder weniger beeinflußt, das heißt aktiviert (Membranreparaturen etc.). Eine deutliche Rest-Aktivierbarkeit bleibt aber wie gezeigt erhalten.It is striking in this experiment that the basic values of CD69 expression are very high here. While non-electroporated, unstimulated cells only express about 1-5% of CD69, this percentage is much higher for the electroporated cells (23-30%). This effect is clearly due to the electroporation as such and not to the additionally introduced plasmid. The values of corresponding electroporation experiments without the addition of plasmid are not given, but have confirmed the above statement. It is also easy to see that a current surge, which must be held in such a way that at least 50% of the cells die from it, also influences the remaining 50% more or less, that is, activates (membrane repairs, etc.). However, a clear residual activatability remains as shown.
e) Spezifische Aktivierung des Transgens (Luziferase) durch den VAR (Figur 9)e) Specific activation of the transgene (luciferase) by the VAR (FIG. 9)
Durch Elektroporation wird in die Jurkat-Zellen (mit und ohne VAR) das Reporterplasmid pCD69-Luziferase eingebracht. Gemessen wird, ob NIP-BSA via VAR einen Einfluß auf die Expression des Luziferase-Gens unter Kontrolle des CD69- Promotors hat. In den Zellen ohne VAR kommt es durch Zugabe von NIP-BSA zu einer leichten unspezifischen Erhöhung der Luziferase-Expression von 29,2 auf 45,1 Einheiten. In den Zellen mit VAR bewirkt NIP-BSA eine deutliche Erhöhung der Luziferase-Aktivität von 129,9 auf 298,8 Einheiten.The reporter plasmid pCD69-luciferase is introduced into the Jurkat cells (with and without VAR) by electroporation. It is measured whether NIP-BSA via VAR has an influence on the expression of the luciferase gene under the control of the CD69 promoter. In the cells without VAR, the addition of NIP-BSA leads to a slight non-specific increase in luciferase expression from 29.2 to 45.1 units. In the cells with VAR, NIP-BSA causes a significant increase in luciferase activity from 129.9 to 298.8 units.
Alle Luziferase-Werte hier sind Mittelwerte aus 4 unabhängigen Messungen. Die spezifische Steigerung der Luziferase-Aktivität in den Zellen mit VAR ist deutlich größer als die unspezifische in den Zellen ohne VAR. Die statistische Signifikanz für eine spezifische Aktivierung der Zellen mit VAR wurde mit einem p-Wert von 0,037 berechnet. Damit ist gezeigt, daß der VAR ein spezifisches Signal zur Aktivierung eines in dieselbe Zelle eingebrachten Transgens übermitteln kann.All luciferase values here are mean values from 4 independent measurements. The specific increase in luciferase activity in the cells with VAR is significantly larger than that non-specific in the cells without VAR. The statistical significance for a specific activation of the cells with VAR was calculated with a p-value of 0.037. This shows that the VAR can transmit a specific signal to activate a transgene introduced into the same cell.
Es muß nicht besonders betont werden, daß das für Luziferase kodierende Gen ohne weiteres durch ein geeignetes anderes Transgen ersetzt werden kann. Bei der praktischen Anwendung könnte das Transgen für ein Cytokin kodieren oder für ein anderes therapeutisch einsetzbares Genprodukt. Ebenso können die erfindungsgemäß verwendeten Nucleinsäure-Konstrukte auf einer Einheit die Information für den Hybridrezeptor und das weitere Genkonstrukt aufweisen.It does not need to be particularly emphasized that the gene coding for luciferase can easily be replaced by a suitable other transgene. In practical use, the transgene could encode a cytokine or other therapeutically usable gene product. Likewise, the nucleic acid constructs used according to the invention can have the information for the hybrid receptor and the further gene construct on one unit.
Erläuterung der FigurenExplanation of the figures
Figur 1 ist eine schematische Darstellung des Hybridrezeptors mit der CD3-ζ-Kette.Figure 1 is a schematic representation of the hybrid receptor with the CD3-ζ chain.
Figur 2 zeigt in graphischer Darstellung die gemäß Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse, wobei die Abkürzung CR16s bedeutet, daß es sich um Zellen handelt, die keinen Hybridrezeptor aufweisen, aber ein Genkonstrukt mit Luziferase als Transgen.FIG. 2 shows a graphical representation of the results obtained according to Example 2, the abbreviation CR16s meaning that these are cells which do not have a hybrid receptor, but a gene construct with luciferase as the transgene.
Die Abkürzung "CR16s + NP8Z" bedeutet, daß es sich um Zellen handelt, die ein Genkonstrukt mit Luziferase als Transgen aufweisen und zusätzlich einen Hybridrezeptor, der in Figur 1 schematisch dargestellt ist.The abbreviation "CR16s + NP8Z" means that these are cells which have a gene construct with luciferase as a transgene and additionally a hybrid receptor, which is shown schematically in FIG. 1.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines Konstruktes, das die cytoplasmatische Sequenz der TCR-ζ Kette aufweist und ein sc-Fv Fragment eines Antikörpers, das das Hapten NP bzw. NIP bindet. Figur 4 ist die Darstellung der Nucleotidsequenz sowie der Aminosäuresequenz des in Beispiel 3 näher erläuterten Konstrukts .FIG. 3 is a schematic representation of a construct which has the cytoplasmic sequence of the TCR-ζ chain and an sc-Fv fragment of an antibody which binds the hapten NP or NIP. FIG. 4 shows the nucleotide sequence and the amino acid sequence of the construct explained in more detail in Example 3.
Figur 5 stellt schematisch eine Zelle dar, die kein Nucleinsäure-Konstrukt enthält. Innerhalb des Zellkerns ist schematisch ein Bereich aus dem Chromosom dargestellt, der den CD69-Promotor (CD69 Prom) aufweist und dahinter ist ein Gen für ein Protein dargestellt, nämlich den Oberflächenmarker CD69. Der Pfeil deutet an, daß sich der Oberflächenmarker an der Zelloberfläche wiederfindet und mit Hilfe einer Zellsorteranalyse (FACS) quantitativ bestimmt werden kann. Weiterhin ist in Figur 5 dargestellt, daß die Expression von CD69 durch eine PMA/Ionomycin-Aktivierung (PMA/Iono) induziert werden kann.Figure 5 schematically depicts a cell that does not contain a nucleic acid construct. Within the cell nucleus, a region from the chromosome is shown schematically, which has the CD69 promoter (CD69 Prom) and behind it a gene for a protein is shown, namely the surface marker CD69. The arrow indicates that the surface marker can be found on the cell surface and can be determined quantitatively using a cell sorter analysis (FACS). Furthermore, FIG. 5 shows that the expression of CD69 can be induced by PMA / ionomycin activation (PMA / Iono).
Figur 6 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Zelle dar. Nicht gezeigt ist das Genkonstrukt, das für den Varianten Antigen-Rezeptor (VAR) kodiert. Im Zellkern befindet sich ein Chromosom mit dem Promotor für CD69 und dem Oberflächenmarker CD69, der über die Zellsortierung (FACS) nachgewiesen werden kann. Darüber hinaus befindet sich im Zellkern der erfindungsgemäßen Zelle ein Nucleinsäure-Konstrukt enthaltend den CD69-Promotor (CD69 Prom) und ein dahintergeschaltetes Transgen. In der Figur 6 wurde als Transgen die Luziferase beispielhaft genannt, da dieses Genprodukt leicht experimentell gemessen werden kann. Beim praktischen Einsatz kann die Luziferase durch ein gewünschtes anderes Transgen ersetzt werden.FIG. 6 schematically represents a cell according to the invention. The gene construct which codes for the variant antigen receptor (VAR) is not shown. In the cell nucleus there is a chromosome with the promoter for CD69 and the surface marker CD69, which can be detected by cell sorting (FACS). In addition, a nucleic acid construct containing the CD69 promoter (CD69 Prom) and a transgene connected behind it is located in the cell nucleus of the cell according to the invention. In FIG. 6, the luciferase was mentioned as an example as a transgene, since this gene product can easily be measured experimentally. In practical use, the luciferase can be replaced by a desired other transgene.
Figur 7 stellt schematisch eine Zelle dar, die ein Genkonstrukt für den Varianten Antigen-Rezeptor beinhaltet. Da der Variante Antigen-Rezeptor durch das Antigen NIP induziert werden kann, erhöht sich bei dieser Induktion die Expression des Oberflächenmarkers CD69. Da die Zellen mit PMA/Ionomycin stimulierbar sind, muß nach wie vor die chromosomale Kopie des CD69-Gens induzierbar sein und insoweit wird die Genexpression von CD69 durch den Varianten Antigen-Rezeptor nicht beeinflußt.FIG. 7 schematically represents a cell which contains a gene construct for the variant antigen receptor. Since the variant antigen receptor can be induced by the antigen NIP, the expression of the surface marker CD69 increases with this induction. Since the cells can be stimulated with PMA / ionomycin, the chromosomal copy of the CD69 gene must still be inducible and the gene expression of CD69 is not influenced by the variant antigen receptor.
Figur 8 zeigt schematisch im unteren Teil eine erfindungsgemäße Zelle; die im oberen Teil dargestellte Zelle beinhaltet keinen Varianten Antigen-Rezeptor.FIG. 8 schematically shows a cell according to the invention in the lower part; the cell shown in the upper part contains no variant antigen receptor.
Die Graphik im rechten Teil der Figur 8 zeigt, daß die Zugabe des Antigens NIP-BSA auf Zellen ohne Varianten Antigen- Rezeptor keinen Einfluß hat. Wenn dagegen der Variante Antigen-Rezeptor vorhanden ist, kann eine erhebliche Steigerung der CD69-Expression erzielt werden.The graphic in the right part of FIG. 8 shows that the addition of the antigen NIP-BSA has no effect on cells without variants of the antigen receptor. If, on the other hand, the variant antigen receptor is present, a considerable increase in CD69 expression can be achieved.
Figur 9 zeigt im unteren linken Teil eine erfindungsgemäße Zelle. Im oberen linken Teil ist eine Zelle dargestellt, die keinen Varianten Antigen-Rezeptor aufweist. Im rechten Teil der Figur 9 ist die Induzierbarkeit der Luziferase über den Varianten Antigen-Rezeptor dargestellt. 0 ELPO bedeutet, daß die Zelle keinen Varianten Antigen-Rezeptor aufweist. NIP ELPO bedeutet, daß die Zelle einen Varianten Antigen-Rezeptor besitzt. FIG. 9 shows a cell according to the invention in the lower left part. In the upper left part, a cell is shown that has no variant antigen receptor. The right part of FIG. 9 shows the inducibility of the luciferase via the variant antigen receptor. 0 ELPO means that the cell has no variant antigen receptor. NIP ELPO means that the cell has a variant antigen receptor.

Claims

Patentansprüche claims
1. Zelle mit einem1st cell with one
a) Hybridrezeptor, der einen an der Außenseite der Zelle lokalisierten, für ein bestimmtes Signalmolekül spezifischen Rezeptorteil und ein von einem anderen Rezeptor stammendes, im Inneren der Zelle lokalisiertes Rezeptorteil, das im Zellinneren ein Signal auslösen kann, umfaßt, wobei die Zelle wenigstens eina) Hybrid receptor, which comprises a receptor part located on the outside of the cell, specific for a certain signal molecule and a receptor part originating from another receptor, located inside the cell and which can trigger a signal inside the cell, the cell comprising at least one
b) weiteres Genkonstrukt enthält, das einen Steuerbereich aufweist, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgesandten Signal interagieren kann und dadurch die Expression eines mit diesem Steuerbereich verbundenen Transgens steuern kann.b) contains a further gene construct which has a control region which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor and can thereby control the expression of a transgene connected to this control region.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Hybridrezeptors, der an der Außenseite der Zelle lokalisiert und für ein bestimmtes Signalmolekül spezifisch ist, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Antigenrezeptoren, die für bestimmte Antigene oder Haptene spezifisch sind, wobei der an der Außenseite der Zelle lokalisierte Teil des Hybridrezeptors auch einen Abstandsbereich (Spacer) umfassen kann.2. Cell according to claim 1, characterized in that the part of the hybrid receptor, which is located on the outside of the cell and is specific for a certain signal molecule, is selected from the group consisting of antigen receptors which are specific for certain antigens or haptens, wherein that part of the hybrid receptor located on the outside of the cell can also comprise a spacer.
3. Zelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Hybridrezeptors, der an der Innenseite der Zelle lokalisiert ist und im Zellinneren ein Signal auslösen kann, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den intrazellulären und/oder Transmembranbereichen von T- Zellen-Antigenrezeptoren und B-Zellrezeptoren. 3. Cell according to one of claims 1 or 2, characterized in that the part of the hybrid receptor which is located on the inside of the cell and can trigger a signal inside the cell is selected from the group consisting of the intracellular and / or transmembrane regions of T cell antigen receptors and B cell receptors.
4. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsbereich des weiteren Genkonstruktes, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgelösten Signal interagieren kann, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Promotoren und Repressoren.4. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that the control region of the further gene construct, which can interact with the signal triggered by the hybrid receptor, is selected from the group consisting of promoters and repressors.
5. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transgen des weiteren Genkonstruktes ausgewählt ist aus Genen, die für Genprodukte, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zytokinen, wie G-CSF, IL-2, IL-3, IL- 4, IL-6, Interferone, Erythropoietin und Insulin oder für Transkriptionsfaktoren kodieren.5. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that the transgene of the further gene construct is selected from genes which are selected for gene products from the group consisting of cytokines, such as G-CSF, IL-2, IL-3, IL- 4, IL-6, interferons, erythropoietin and insulin or code for transcription factors.
6. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eukaryotische Zellen handelt.6. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that it is eukaryotic cells.
7. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Zellen um menschliche Zellen, insbesondere Lymphozyten, hematopoetischen Stammzellen, Fibroblasten oder Tumorzellen handelt.7. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that the cells are human cells, in particular lymphocytes, hematopoietic stem cells, fibroblasts or tumor cells.
8. Verfahren zur Herstellung von Zellen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zielzelle die genetische Information für wenigstens einen a) Hybridrezeptor und wenigstens ein b) weiteres Genkonstrukt in die Zielzelle eingebracht wird.8. A method for the production of cells according to claims 1 to 7, characterized in that the genetic information for at least one a) hybrid receptor and at least one b) further gene construct is introduced into the target cell in the target cell.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genetische Information für Hybridrezeptor und Genkonstrukt auf eirQm Vektor lokalisiert ist.9. The method according to claim 8, characterized in that the genetic information for hybrid receptor and gene construct is located on eir Q m vector.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genetische Information für Hybridrezeptor und Genkonstrukt auf zwei Vektoren verteilt ist.10. The method according to claim 8, characterized in that the genetic information for the hybrid receptor and gene construct is distributed over two vectors.
11. Verwendung von Zellen nach den Ansprüchen 1 bis 7 in der Gentherapie. 11. Use of cells according to claims 1 to 7 in gene therapy.
12. Verwendung von Zellen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei der Therapie von Tumoren.12. Use of cells according to one of claims 1 to 7 in the therapy of tumors.
13. Nucleinsäure-Konstrukt zur genetischen Veränderung einer Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es die genetische Information beinhaltet für13. Nucleic acid construct for the genetic modification of a cell according to one of claims 1 to 7, characterized in that it contains the genetic information for
a) einen Hybridrezeptor, der einen an der Außenseite der Zel¬ le lokalisierten, für ein bestimmtes Signal spezifischen Rezeptorteil und ein von einem anderen Rezeptor stammen¬ des, im Inneren der Zelle lokalisiertes Rezeptorteil, das im Zellinneren ein Signal auslösen kann umfaßt unda) a hybrid receptor which comprises a receptor part located on the outside of the cell, specific for a specific signal, and a receptor part originating from another receptor, located in the interior of the cell, which can trigger a signal inside the cell and
b) ein weiteres Genkontrukt, das einen Steuerbereich auf¬ weist, der mit dem von dem Hybridrezeptor ausgesandten Signal interagieren kann und dadurch die Expression eines mit diesem Steuerbereich verbundenen Transgens steuern kann.b) a further gene construct which has a control region which can interact with the signal emitted by the hybrid receptor and can thereby control the expression of a transgene connected to this control region.
14. Nucleinsäure-Konstrukt nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es die genetische Information für die Bestandteile a) und b) in einer einzigen Einheit aufweist. 14. Nucleic acid construct according to claim 13, characterized in that it has the genetic information for the components a) and b) in a single unit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6277368B1 (en) 1996-07-25 2001-08-21 The Regents Of The University Of California Cancer immunotherapy using autologous tumor cells combined with cells expressing a membrane cytokine
EP1301202A2 (en) * 2000-06-01 2003-04-16 Gavish-Galilee Bio Applications Ltd. Genetically-engineered mhc molecules

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994018317A1 (en) * 1993-02-12 1994-08-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Regulated transcription of targeted genes and other biological events
WO1995020670A1 (en) * 1994-01-28 1995-08-03 Targeted Genetics Corporation Cd 69 transcriptional regulatory elements

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994018317A1 (en) * 1993-02-12 1994-08-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Regulated transcription of targeted genes and other biological events
WO1995020670A1 (en) * 1994-01-28 1995-08-03 Targeted Genetics Corporation Cd 69 transcriptional regulatory elements

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE MEDLINE, Accession no 95102497 XP002030926 & STEM CELLS, Bd. 12, Nr. 5, September 1994, Seiten 456-465, S. ZIEGLER ET AL: "The activation antigen CD69" *
EUROPEAN JOURNAL OF IMMUNOLOGY, Bd. 23, 1993, Seiten 1435-1439, XP000673214 T. BROCKER ET AL: "New simplified molecular design for functional T cell receptor" in der Anmeldung erw{hnt *
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF USA, Bd. 91, Mai 1994, WASHINGTON US, Seiten 4318-4322, XP000647482 D. MORITZ ET AL: "Cytotoxic T lymphocytes with a grafted recognition specificity for ERBB2-expressing tumor cells" *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6277368B1 (en) 1996-07-25 2001-08-21 The Regents Of The University Of California Cancer immunotherapy using autologous tumor cells combined with cells expressing a membrane cytokine
US7264820B2 (en) 1996-07-25 2007-09-04 The Regents Of The University Of California Cancer immunotherapy using autologous tumor cells combined with cells expressing a membrane cytokline
US7364726B2 (en) 1996-07-25 2008-04-29 The Regents Of The University Of California Pharmaceutical composition for cancer treatment containing cells that express a membrane cytokine
EP1301202A2 (en) * 2000-06-01 2003-04-16 Gavish-Galilee Bio Applications Ltd. Genetically-engineered mhc molecules
EP1301202A4 (en) * 2000-06-01 2005-01-05 Gavish Galilee Bio Appl Ltd Genetically-engineered mhc molecules
US7319143B2 (en) 2000-06-01 2008-01-15 Gavish-Galilee Bio Application Ltd. Genetically-engineered MHC molecules

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