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Die Interferone (IFN) stellen eine
Gruppe von sezernierten Proteinen dar, die einen breiten Bereich
an biologischen Aktivitäten
zeigen und durch ihre Fähigkeit
charakterisiert sind, in Zellen von Wirbeltieren einen antiviralen
Zustand zu induzieren (I. Gresser und M. G. Tovey Biochem Biophys.
Acta 516: 231, 1978). Es gibt drei antigene Klassen von IFN: alpha
(α), beta
(β) und
gamma. IFNα und
IFNβ zusammen
sind bekannt als das Typ 1-Interferon.
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Natürliches menschliches Typ 1-Interferon
umfaßt
12 oder mehr eng verwandte Proteine, die von verschiedenen Genen
mit einem hohen Maß an
struktureller Homologie codiert werden (Weissmann und Weber, Prog.
Nucl. Acid. Res. Mol. Biol. 33: 251, 1986).
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Der menschliche IFNα-Locus umfaßt zwei
Subfamilien. Die erste Subfamilie besteht aus 14 nicht allelen Genen
und vier Pseudogenen, die mindestens 80% Homologie haben. Die zweite
Subfamilie, αII
oder omega (ω)
enthält
fünf Pseudogene
und ein funktionelles Gen, welches 70% Homologie mit den IFNα-Genen zeigt (Weissmann
und Weber 1986).
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Die Subtypen von IFNα haben verschiedene
spezifische Aktivitäten,
sie besitzen aber dasselbe biologische Spektrum (Streuli et al.
PNAS-USA 78: 2848, 1981) und haben denselben zellulären Rezeptor
(Agnet M. et al. in "Interferon
5" Hrsg. I. Gresser
S. 1–22,
Academic Press, London 1983).
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Das Interferon-β (IFNβ) wird von einem einzelnen Gen
codiert, das ungefähr
50% Homologie mit den IFNα-Genen
hat.
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Die Interferon-α-Subtypen und Interferon-β binden an
denselben Rezeptor auf der Zelloberfläche.
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Das Interferon gamma (IFN gamma)
wird auch von einer einzelnen Kopie codiert, die wenig Homologie mit
den IFNα-
und IFNβ-Genen
hat. Der Rezeptor für
IFN gamma ist unterschiedlich vom Rezeptor für die α- und β-Interferone.
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Für
den Zweck der vorliegenden Erfindung wird der Rezeptor für die α- und β-Klassen
von Interferon als IFN-R bezeichnet werden. Dieser stellt den natürlichen
Typ I-Rezeptor dar. Die Gruppe an Proteinen, die natürliches
Interferon-α bilden,
wird als IFNα bezeichnet,
und Typ I-IFN stellt natürliches
IFNα, IFNω und IFNβ dar.
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Ungeachtet der Tatsache, dass Interferon
ein starkes antivirales Mittel ist, gibt es viele Hinweise, die vorschlagen,
dass viele der charakteristischen Symptome der akuten Viruserkrankung,
wie bei Infektionen des oberen Atemtrakts, durch eine Überproduktion
an Interferon-alpha verursacht werden. Darüber hinaus ist für IFN-alpha
gezeigt worden, dass es in Versuchstieren zur Pathogenese gewisser
chronischer Virusinfektionen beiträgt und die zur Verfügung stehenden
Beweise schlagen vor, dass dies auch bei gewissen menschlichen chronischen
Viruserkrankungen der Fall ist, so wie diejenigen, die auf Masernvirus
beruhen.
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Die α-Interferone sind auch potente
immunregulatorische Moleküle,
die die polyclonale B-Zell-Aktivierung stimulieren, die NK-Zellcytotoxizität erhöhen, die
T-Zellfunktionen
inhibieren und die Expression des majoren Histokompatibilitätskomplexes
(MHC)-Klasse-1-Antigens modulieren, was alles in die Induktion der
Autoimmunität
und der Transplantatabstoßung
verwickelt ist. Die anormale Produktion von Interferon-α wird mit einer
Reihe von Autoimmunkrankheiten und Entzündungsstörungen assoziiert, einschließlich systemischem Lupus
erythematosus (SLE), Typ I-Diabetes, Psoriasis, rheumatoider Arthritis,
multipler Sklerose, Behçet's Krankheit, aplastischer
Anämie,
dem erworbenen Immundefizienzsyndrom (AIDS) und der schweren kombinierten
Immundefizienzkrankheit. Die Anwesenheit von Interferon-α im Serum
von Patienten mit systemischem Lupus korrelierte mit den klinischen
und den humoralen Anzeichen für
eine erhöhte
Krankheitsaktivität. Die
Produktion von Interferon-α in
HIV-positiven Individuen ist auch von hohen Aussagewert für die Entwicklung
der Krankheit.
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Es wurde berichtet, dass die Verabreichung
von Interferon-α an
Patienten mit Psoriasis und multipler Sklerose die zugrundeliegende
Krankheit verschlimmerte und bei Patienten ohne vorherige Krankheitsgeschichte
einer Autoimmunkrankheit ein SLE-ähnliches Syndrom hervorriefen.
Von Interferon-α wurde
auch gezeigt, dass es in normalen Mäusen Glomerulonephritis induziert
und dass es den Ausbruch der spontanen Autoimmunkrankheit von NZB/W-Mäusen beschleunigt.
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Interferon-α wird auch im Verlauf der Graft-versus-host-Krankheit
(GVHD) produziert, parallel mit erhöhter NK-Zellaktivität, die für systemische
GVHD charakteristisch ist. Interferon-α ist auch der Hauptmodulator
der NK-Zellcytotoxizität
und es wurde gezeigt, dass die Verabreichung von Interferon-α die intestinalen
Folgen der GVHD bei normalen Mäusen
verstärkt.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung neuer Antagonisten gegen die biologischen Aktivitäten von
menschlichem Typ I-IFN. Diese Antagonisten könnten für die Zwecke der Therapie,
einschließlich
Zwecke der Prophylaxe, in Fällen
verwendet werden, bei denen das Typ I-IFN (IFN α/β) anormal produziert wird und
wenn diese anormale Produktion mit pathologischen Symptomen einhergeht.
Solche Antagonisten könnten
auch für
die Diagnose verschiedener Krankheiten oder zur Untersuchung der
Entwicklung solcher Krankheiten verwendet werden.
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Um solche Antagonisten zu definieren,
haben die Erfinder die Tatsache berücksichtigt, dass menschliches
natürliches
Typ I-IFN in der Tat aus einem Gemisch an Interferonen (Subspezies)
besteht und die Tatsache, dass die Zusammensetzung dieser Assoziation
verschiedener Subtypen von Interferonen sowohl quantitativ als auch
qualtitativ variiert,
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Einige natürliche Interferone, wie diejenigen,
die von Namalwa-Zellen (Namalwa-Interferon)
oder Leukozyten (Leukozyten-Interferon) sezerniert werden, wurden
im Detail untersucht (N. B. Finter und K. H. Fautes, Interferon
2, 1980, S. 65–79
Herausgeber I. Gresser, Academic Press; K. Cantell et al, Interferon
1, 1979, S. 2–25,
Herausgeber I. Gresser, Academic Press) und wurden von den Erfindern
verwendet, um natürliche
Typ I-Interferone zu definieren.
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Bei einigen pathologischen Fällen, wie
AIDS, wurden Interferone beschrieben, die einige spezielle Eigenschaften
haben (O. T. Preble et al, Annals of New-York Academie of Sciences
S. 65–75).
Dieses Interferon, das in pathologische Fälle wie AIDS involviert ist,
bindet dennoch an denselben Rezeptor, wie vorstehend beschrieben.
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Ein Ziel der vorliegenden Endung
ist die Bereitstellung eines Antagonisten vom Typ I-IFN, der in
der Lage wäre,
in einem bestimmten Ausmaß die
biologischen Eigenschaften von menschlichem Typ I-IFN zu inhibieren
oder neutralisieren, sozusagen in vivo ein Gemisch von α-, β-, ω-Subspezies
zu neutralisieren.
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Dem gemäß haben die Erfinder Antikörper definiert,
insbesondere monoclonale Antikörper,
die die Eigenschaft haben, Antagonisten für das Typ I-IFN zu sein. Diese
Antikörper
sind gegen den menschlichen Typ I-IFN-Rezeptor gerichtet.
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Der menschliche Interferon Klasse
I-Rezeptor (IFN-R) und sein cDNA sind in der WO-A-91/05862 beschrieben.
Das Hauptziel dieser Patentanmeldung ist die Verwendung des besagten
Rezeptors zur Identifiziereung von menschlichen IFN-α-Agonisten.
Dieses Dokument hält
auch fest, dass Antikörper
gegen den menschlichen Interferon Klasse I- Rezeptor erzeugt werden konnten. Es
werden jedoch nicht die Wege gezeigt, wie solche Antikörper erhalten
werden können,
und nicht ihre Eigenschaften.
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Die Veröffentlichung von Yonehara,
S. et al. (1986 – Elsevier
Science Publishers BV, Amsterdam, Niederlande, Seiten 167–171) beschreibt
einen monoclonalen anti-idiotypischen Antikörper, der gegen anti-Mensch-IFN-α-Antikörper erzeugt
wurde, die nach Immunisierung von Balb/c-Mäusen mit IFN-α und Reinigung
von anti-IFN-α-IgG
erhalten worden waren. Dieser Antikörper konkurriert mit IFN-α um die Bindung
an die menschliche Zelloberfläche
und inhibiert die antivirale Aktivität von IFN-α in vitro. Es kann jedoch aus
D2 nicht abgeleitet werden, dass dieser Antikörper in der Lage ist, die biologischen
Eigenschaften eines Gemischs von α-, β-, ω-Interferonen
zu neutralisieren.
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Ein anderes Dokument beschreibt den
Erhalt von drei monoclonalen Antikörpern (mABs), die eine der Untereinheiten
des IFN-α-Rezeptors
erkennen (Colamonci, O. R. et al. (1990) Proc. Natl. Acad. Sci.,
Bd. 87, S. 7230–7234).
Diese mABs wurden wegen ihrer Fähigkeit
selektiert, die IFN-α/IFN-α-Rezeptorkomplexe
zu binden. Von diesen Antikörpern
wurde dann gezeigt, dass sie eine Bande von 110 kDa immunpräzipitieren,
die einer Untereinheit des IFN-α-Rezeptors
entspricht (die nicht mit IFN-α komplexiert
ist). Die Tatsache, dass die beschriebenen Antikörper sowohl eine Untereinheit
des IFN-α-Rezeptors
immunpräzipitieren
als auch die IFN-α/IFN-α-Rezeptorkomplexe,
legt nahe, dass sie an ein anderes Epitop des Rezeptors binden als
die Bindungsstelle von IFN-α an
den IFN-α-Rezeptor. Darüber hinaus
stellen die Autoren fest, dass die beschriebenen Antikörper nicht
in der Lage sind, die Bindung von IFN-α an seine Rezeptoren zu blockieren.
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Die Idee der Verhinderung von IDDM
durch Verwendung von IFN-α-Antagonisten
wird in der WO-A-93/04699 vorgeschlagen. Unter diesen Antagonisten
erwähnen
die Erfinder Antikörper,
die in der Lage sind, an den IFN-α-Rezeptor
zu binden und in der Lage sind, die biologische Aktivität von IFN-α zu neutralisieren.
Die Erfinder in dieser Patentanmeldung beschreiben jedoch in keiner
Weise, wie man solche Antikörper erhält. Im Gegenteil
zitieren sie nur die gewünschten
Charakteristika dieser Antikörper
und erwähnen
als Beispiele Polypeptide, die in der
EP
369,877 , WO 91/05862 und Colamonici et al., PNAS 87: 7230–7234 identifiziert
wurden.
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Die Erfindung betrifft somit auch
die Verwendung der monoclonalen Antikörper für die Herstellung von pharmazeutischen
Zusammensetzungen, die für
die Behandlung von Symptomen von Nutzen sind, die mit der anormalen
Produktion von Typ T-Interferon assoziiert sind. Diese monoclonalen
Antikörper
sind auch für
die Herstellung von diagnostischen Reagentien geeignet.
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Ein monoclonaler Antikörper gemäß der vorliegenden
Erfindung ist gegen menschlichen Typ I-Interferonrezeptor (IFN-R)
gerichtet und ist durch die folgenden Eigenschaften charakterisiert:
- – er
erkennt die extrazelluläre
Domäne
des menschlichen IFN-R und
- – er
hat eine Neutralisierungsfähigkeit
gegen die biologischen Eigenschaften von menschlichem Typ I-IFN.
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Die Fähigkeit der Neutralisation
der biologischen Eigenschaften von Typ I-IFN kann als eine Funktion der
Fähigkeit
des monoclonalen Antikörpers
abgeschätzt
werden, die antivirale Aktivität
von Typ I-IFN zu neutralisieren. Ein solcher Test ist relevant,
um zu bestimmen, ob der getestete Antikörper im Umfang der Erfindung
eingeschlossen ist, obwohl klar ist, dass die biologischen Eigenschaften
von Typ I-IFN nicht auf seine antiviralen Eigenschaften beschränkt sind.
Detaillierte Verfahren werden in den Beispielen beschrieben, um die
Durchführung
eines solchen Tests auf die antiviralen Eigenschaften zu ermöglichen.
Die getesteten Zellen können
vorteilhaft Daudi-Zellen sein, deren Affinität für Typ I-IFN wohlbekannt ist.
Die Hauptschritte eines solchen Tests würden bestehen aus:
- – Inkubieren
einer bestimmten Konzentrationen von menschlichen Zellen, die auf
menschliches Typ I-IFN reagieren, mit menschlichem Typ I-IFN in
der Gegenwart einer bestimmten Konzentration von zu testenden monoclonalen
Antikörpern
für einen
genügend
langen Zeitraum, um die Bildung eines Komplexes zwischen den monoclonalen
Antikörpern
und dem IFN-R der menschlichen Zellen und/oder zwischen dem Typ
I-IFN und dem IFN-R der menschlichen Zellen zu erlauben;
- – Infizieren
der inkubierten Zellen mit einer bestimmten Konzentration eines
Virus;
- – Waschen
der Zellen;
- – Resuspendieren
der Zellen in Kulturmedium;
- – Inkubieren
für einen
genügend
langen Zeitraum, dass die Replikation des Virus möglich ist;
- – Lysieren
der Zellen, und
- – Messen
der Virusreplikation oder Messen der Hemmung des cytopathischen
Effektes.
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Die Fähigkeit der monoclonalen Antikörper der
Erfindung, die biologischen Eigenschaften von menschlichem Typ I-IFN
zu neutralisieren, kann als eine Funktion der Dosis an verwendetem
Antikörper
moduliert werden. Dem gemäß kann eine
100%-ige Inhibierung der biologischen Eigenschaften oder eine partielle Inhibierung
erhalten werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die monoclonalen Antikörper, die
gegen den menschlichen Typ I-IFN-Rezeptor gerichtet sind, weiterhin
durch die Tatsache charakterisiert, dass sie zur Inhibierung der
Bindung von menschlichem Typ I-IFN an den menschlichen IFN-R in
der Lage sind.
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Ein monoclonaler Antikörper, der
die Fähigkeit
hat, die extrazelluläre
Domäne
des menschlichen IFN-R zu erkennen und der in der Lage ist, die
Bindung von menschlichem Typ I-IFN an seinen Rezeptor zu inhibieren,
kann mittels der folgenden Schritte selektiert werden:
- – Vorinkubieren
einer bestimmten Konzentration von gereinigten monoclonalen Antikörpern oder
eines Hybridom-Kultur-Überstandes,
welcher zu testende monoclonale Antikörper enthält, mit menschlichen Zellen, die
IFN-R beinhalten können;
- – Hinzufügen von
markiertem menschlichem Typ I-IFN in einer bestimmten Konzentration
zu dem obigen Vorinkubationsmedium;
- – Inkubieren
des Mediums, welches die menschlichen Zellen, monoclonale Antikörper und
markiertes Typ I-IFN enthält,
mit dem zellulären
IFN-R für
einen genügend
langen Zeitraum, dass ein Gleichgewicht zwischen den monoclonalen
Antikörpern
auf der einen Seite und dem Typ I-IFN auf der anderen Seite entsteht;
- – Waschen
der Zellen;
- – Bestimmen
der Bildung eines Bindungskomplexes zwischen den menschlichen Zellen
und dem markierten Typ I-IFN durch Zählen der Menge an verknüpftem markiertem
Typ I-IFN.
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Einige der monoclonalen Antikörper der
Erfindung haben auch die Fähigkeit,
die antiproliferativen Eigenschaften von menschlichem Typ I-IFN
zu neutralisieren. Diese Eigenschaften können auch mit Daudi-Zellen
unter Durchführung
der folgenden Schritte getestet werden:
- – Wachsenlassen
der Zellen in Anwesenheit des menschlichen Typ I-IFNs und in Anwesenheit
einer bestimmten Konzentration von mAb
- – Zählen der
Zellen, um eine Hemmung des antiproliferativen Effekts des menschlichen
Typ I-IFNs zu ermitteln.
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Eine Eigenschaft eines monoclonalen
Antikörpers
gemäß der Erfindung
steckt in seiner Fähigkeit
des Erkennens der extrazellulären
Domäne
des menschlichem IFN-Rezeptors. Diese Eigenschaft des monoclonalen
Antikörpers
kann mit menschlichen Zellen getestet werden, die den natürlichen
menschlichen Rezeptor tragen, aber auch mit der extrazellulären Domäne eines
rekombinanten IFN-R, wie er in einer prokaryontischen Zelle exprimiert
wird, zum Beispiel in E. coli, oder mit einem rekombinanten IFN-R,
wie er in einer eukaryontischen Zelle exprimiert wird, wie Säugerzellen,
zum Beispiel eine CHO-Zelle.
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Dieser Rezeptor kann in der Tat verschiedene
Eigenschaften darbieten, in Abhängigkeit
von der Tatsache, ob er in einer prokaryontischen oder eukaryontischen
Zelle produziert wird und entsprechend in Abhängigkeit von der Tatsache,
ob die posttranslationale Reifung eintrat oder nicht. Die Erfinder
zeigten interessanterweise, dass relevante Tests, um die Fähigkeit
eines monoclonalen Antikörper
gemäß der Erfindung
zu bewerten, d. h. den zellulären
IFN-R zu erkennen, mit einem rekombinanten Rezeptor durchgeführt werden
können,
der in Säugerzellen
exprimiert wird. In der Tat hat ein solcher rekombinanter Rezeptor
dieselben Eigenschaften als der zelluläre Rezeptor, insoweit es seine
erkennende Aktivität
betrifft.
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Monoclonale Antikörper der Erfindung können gegen
verschiedene Formen des Rezeptors erhalten werden, einschließlich des
vollständigen
Rezeptors, einer speziellen Domäne
oder eines Peptids mit der charakteristischen Aminosäuresequenz
des Rezeptors, wie in 3 dargestellt
ist.
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Monoclonale Antikörper der Erfindung können zum
Beispiel gegen die lösliche
Form des Rezeptors hergestellt werden. Ein wasserlösliches
Polypeptid, das der löslichen
Form des IFN-R entspricht, ist in 2 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht eine lösliche
Form des IFN-R einem Peptid oder einem Polypeptid, das in der Lage
ist, im Körper
zu zirkulieren.
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Andere monoclonale Antikörper gemäß der Erfindung
können
auch gegen ein Peptid gewonnen werden, das in der extrazellulären Domäne des Rezeptors
vorkommt, wie in 2 beschrieben.
Ein vorteilhaftes Peptid entspricht zum Beispiel der Aminosäuresequenz
zwischen Aminosäure
1 und Aminosäure
229. Gemäß einer
andern Ausführungsform
der Erfindung können
die Antikörper
gegen ein Polypeptid gewonnen werden, das durch Substitution von
einer oder mehreren Aminosäuren
modifiziert ist, mit der Maßgabe,
dass Antikörper,
die gegen die nicht modifizierte extrazelluläre Domäne des IFN-R gerichtet sind,
das modifizierte Polypeptid oder Peptid erkennen.
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Bevorzugte monoclonale Antikörper gemäß der Endung
sind diejenigen vom Typ IgG1.
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Unter den Antikörpern der Erfindung ist ein
Antikörper,
der die Fähigkeit
hat, die Bindung des Typ I-IFN an seinen Rezeptor zu inhibieren,
bevorzugt dadurch charakterisiert, dass er die Bindung in vitro
von menschlichem Typ IFN an den menschlichen zellulären IFN-R inhibiert, wenn
er zusammen mit Zellen inkubiert wird, die den hu-IFN-R tragen,
bei einer Konzentration an Antikörpern
gleich oder niedriger als 100 μg/ml,
vorzugsweise gleich oder niedriger als 50 μg/ml, vorteilhaft niedriger
als 20 μg/ml
und mehr bevorzugt im Bereich von etwa 0,5 bis 2 μg/ml.
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Die Erfinder haben gezeigt, dass
die Fähigkeit
der Bindung mit hoher Affinität
eines monoclonalen Antikörpers
nicht ausreichend ist um sicherzustellen, dass dieser Antikörper in
der Lage sein wird, die Bindungsaktivität des menschlichem Typ I-IFN
an den IFN-R zu inhibieren. Trotzdem ist die Fähigkeit der Bindung mit hoher
Affinität
eines monoclonalen Antikörpers
notwendig, um weiter die Fähigkeit
des Antikörpers
zu untersuchen, die Bindung des Typ I-IFN an seinen zellulären Rezeptor
zu inhibieren.
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Ein anderer monoclonaler Antikörper ist
dadurch charakterisiert, dass er in vitro bei Zellen, die auf dieses
menschliche Typ I-IFN sehr empfindlich sind, zum Beispiel Daudi-Zellen bei einer
Konzentration im Bereich 1 bis 10 μg/ml, die antiproliferative
Aktivität
von menschlichem Typ I-IFN neutralisiert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
ist ein monoclonaler Antikörper
auch dadurch charakterisiert, dass er in vitro bei Zellen, die auf
dieses menschliche Typ IFN wenig empfindlich sind, zum Beispiel
Ly28-Zellen bei einer Konzentration im Bereich 50 bis 100 μg/ml, die
antiproliferative Aktivität
von menschlichem Typ IFN neutralisiert.
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Eine besondere Gruppe von monoclonalen
Antikörpern
gemäß der Erfindung
ist dadurch charakterisiert, dass sie die antivirale Aktivität von menschlichem
Typ I-IFN bei Zellen neutralisiert, die auf dieses menschliche Typ
I-IFN sehr empfindlich sind. Zum Beispiel Daudi-Zellen bei einer
Konzentration im Bereich 1 bis 50 μg/ml, vorzugsweise 1 bis 20 μg/ml, bei
einer Konzentration an Typ I-IFN im Bereich von 1 bis 1000 Einheiten
bezüglich
des internationalen Standards MRC 69/19.
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Vorteilhaft ist der monoclonale Antikörper gemäß der Erfindung
so, das diese Antikörper
nicht an den menschlichen Rezeptor für IFN gamma binden.
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Ein spezieller Antikörper, der
die Erfordernisse der Erfindung erfüllt, ist so, dass er gegen
ein Epitop auf der Aminosäuresequenz
gerichtet ist, das zwischen Aminosäure 27 und Aminosäure 427
der extrazellulären
Domäne
von menschlichem IFN-R liegt, wie dargestellt in 2.
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Ein besonders interessanter monoclonale
Antikörper
gemäß der Erfindung
ist der Antikörper,
der als 64G12 unter n° 92022605
bezeichnet wird und der bei der ECACC (European Collection of Animal
Cell Cultures Porton Down Salisbury, Wiltshire SP4 056, Vereinigtes
Königreich)
am 26. Februar 1992 hinterlegt wurde.
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Diese Antikörper können mittels herkömmlicher
Verfahren hergestellt werden, einschließlich der Herstellung von Hybridomzellen
durch Fusion von Myelomzellen und Milzzellen eines Tiers, das zuvor
mit dem Peptidantigen immunisiert wurde, unter solchen Bedingungen,
dass das Antigen, gegen das diese Antikörper sich bilden, durch die
extrazelluläre
Domäne
von IFN-R oder jedes Polypeptid oder Peptid dieser Domäne dargestellt
wird.
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Die Hybridome werden gemäß dem Protokoll
von Kohler und Milstein (Nature, 1974, 256: 495–497) konstruiert. Zum Beispiel
werden die Hybridome aus der Fusion der vorstehend beschriebenen
Milzzellen mit NS1 (BaIbC) HGPRT der Maus als Myelomzelle abgeleitet.
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Ein zweites Verfahren für die Produktion
von monoclonalen Antikörpern
gemäß der Erfindung
besteht in der Durchführung
der Fusion zwischen B-Zellen des Bluts, die mit Epstein/Barr-Virus
immortalisiert wurden, und menschlichen B-Lymphocyten, die zuvor
mit der extrazellulären
Domäne
von IFN-R oder eines Fragments davon in Kontakt gebracht wurden,
gegen die man beschlossen hat, monoclonale Antikörper zu bilden. B-Zellen, die
zuvor mit der extrazellulären
Domäne
von IFN-R oder eines Fragments davon in Kontakt gebracht wurden,
gegen die man beschlossen hat, monoclonale Antikörper zu bilden, können durch
in vitro-Kultur in Kontakt mit den Antigenen erhalten werden, der
Gewinnung der B-Zellen,
die mit diesen Antigenen bedeckt sind, wobei einer oder mehrere
Zyklen der Stimulierung vorausgehen.
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Die Erfindung betrifft somit menschliche
Antikörper,
die bei Durchführung
des vorstehenden Verfahrens erhalten wurden und die die vorstehend
definierten Eigenschaften haben.
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Die Erfindung zielt auch auf die
Bereitstellung eines monoclonalen Antikörpers, der dadurch charakterisiert
ist, dass die variablen oder komplementär bestimmenden Regionen seiner
schweren und/oder leichten Ketten auf den Rahmen und/oder die konstanten
Regionen eines menschlichen Antikörpers verpflanzt sind.
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Die Erfindung stellt weiterhin eine
Zusammensetzung bereit, die für
die biologischen Eigenschaften von menschlichem Typ I-IFN antagonistische
Eigenschaften hat, dadurch charakterisiert, dass sie vorstehend definierte
monoclonale Antikörper
umfaßt.
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Dem entsprechend stellt die Erfindung
eine pharmazeutische Zusammensetzung bereit, die dadurch charakterisiert
ist, dass sie vorstehend definierte monoclonale Antikörper zusammen
mit einem geeigneten pharmazeutischen Träger umfaßt.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung
eines vorstehend definierten monoclonalen Antikörpers für die Herstellung eines Medikaments
für die
Behandlung oder Prophylaxe eines pathologischen Zustands oder von
Symptomen, die mit einer Überproduktion
von Typ I-IFN assoziiert sind.
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Gemäß einem ersten Beispiel können die
Antikörper
in einer pharmazeutischen Zusammensetzung für die Behandlung einer Transplantatabstoßung verwendet
werden.
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Gemäß einem anderen Beispiel werden
die Antikörper
der Erfindung als aktives Prinzip in einer pharmazeutischen Zusammensetzung
für die
Behandlung von Autoimmun- und
entzündlichen
Krankheiten verwendet. Solche Krankheiten umfassen systemischen
Lupus erythematosus (SLE), Typ I-Diabetes, Psoriasis, rheumatoide
Arthritis, multiple Sklerose, Behçet's Krankheit, aplastische Anämie, das
erworbenen Immundefizienzsyndrom (AIDS) und die schwere kombinierte
Immundefizienzkrankheit.
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Die Behandlung von akuten Viruserkrankungen
kann auch mit den Antikörpern
der Endung durchgeführt
werden. Als Beispiele können
Behandlungen von Infektionen des oberen Atemtrakts und chronische
Virusinfektionen, wie diejenigen, die von Masernvirus verursacht
sind, durchgeführt
werden.
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Die Antikörper der Endung können auch
für die
in vitro-Diagnose der Anwesenheit des menschlichen Typ I-IFN-Rezeptors
auf Zellen verwendet werden.
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FIGUREN
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1:
Bindung von mit 125I markierten monoclonalen
Antikörpern
34F10 und 64G12 an:
- – A: Daudi-Zellen
- – B:
Ly28-Zellen
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Kurz gesagt wurden 106 Zellen
2 Stunden bei 4°C
in der Gegenwart von verschiedenen Mengen der markierten Antikörper, die
mit RPMI-Medium verdünnt
waren, das 10% fötales
Kälberserum
(FCS) enthielt, inkubiert. Die Zellen wurden 4 mal mit RPMI-1% FCS
gewaschen und die gebundene Radioaktivität gemessen. Unspezifische Bindung
wurde durch Inkubation mit einem 100-fachen Überschuß an kalten Antikörpern und Subtraktion
von dem Ergebnis gemessen.
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2:
die Nucleotidsequenz und die entsprechende Aminosäuresequenz
der extrazellulären
Domäne von
menschlichem IFN-R.
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Die monoclonalen Antikörper wurden
gegen rekombinante lösliche
Formen des menschlichen Interferon alpha-beta-Rezeptors (IFN-R)
produziert, synthetisiert entweder in prokaryontischen Zellen E.
coli) oder einem Säugerzellsystem
(Cos-Zellen). Diese löslichen
Formen basierten auf den in 2 beschriebenen DNA-Sequenzen.
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3:
die Nucleotidsequenz und die entsprechende Aminosäuresequenz
von menschlichem IFN-R.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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Synthese von löslichen
Rezeptoren
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Synthese in E. coli
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Ein DNA-Fragment, das die Sequenz
enthält,
die die extrazelluläre
Domäne
(Aminosäuren
27 bis 427) des menschlichen IFN-R (2)
codiert, in die eine Extrasequenz, die 5 Histidinreste codiert,
genau vor dem Terminationscodon eingeführt wurde, wurde in den Expressionsvektor
pKK233-2 cloniert. Dieses Fragment wurde durch die Polymerase-Kettenreaktion
(PCR) produziert und die resultierenden Plamide wurden sequenziert,
um die Inserierung im Rahmen mit der Shine-Dalgarno-Sequenz zu bestätigen und
die entsprechende Sequenz, die den Rezeptor codiert.
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Der Poly-Histidin-Schwanz, der in
das rekombinante Protein eingeführt
worden war, ermöglicht
die rasche Reinigung mittels Affinitätschromatographie an einem
chelatierten Nickelträger
(NTA-Säule),
wie zuvor beschrieben (Hochuli E. et al, Bio/technology, 1988, 1321–1325).
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Das Plasmid wurde in einen E. coli-Stamm,
JM105, eingebracht und die Proteinsynthese durch Zugabe von IPTG
zum Kulturmedium (pKK233-2, tac-Promotor) induziert.
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Die Proteine wurden aus dem Bakterienpellet
extrahiert und der lösliche
Rezeptor mittels Affinitätschromatographie,
wie nachstehend beschrieben, zur Homogenität gereinigt. Dieses Verfahren
ergab ein Protein, das unter reduzierenden Bedingungen als 2 Banden
um 50 kDa wandert und als drei Banden unter nicht reduzierenden
Bedingungen. Die maximale Konzentration des mittels verschiedener
Verfahren erhaltenen Proteins war etwa 20 μg/ml.
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Die N-terminale Sequenz der zwei
Proteine, die mittels Gelelektrophorese nachgewiesen wurden, zeigte,
dass beide Proteine das erwartete Fragment des Rezeptors sind.
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Synthese
und Reinigung eines nicht glycosylierten löslichen Rezeptors:
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Unter Verwendung desselben PCR-Weges
konstruierten wir auch einen Expressionsvektor, der die Aminosäuresequenz
1-427 von IFN-R codiert, mit zusätzlichen
5 Histidinresten am C-Terminus, inseriert in den Expressionsvektor
pXMT-3. Die exakte Nucleotidsequenz der Inserierung wurde auch bestätigt.
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Das resultierende Plasmid wurde mittels
Elektroporation für
die transiente Expression in Cos7-Zellen eingebracht und das rekombinante
Protein wurde mittels Affinitätschromatographie,
gefolgt von Ionenaustauscherchromatographie auf mono-Q (Pharmacia),
zur Homogenität
gereinigt, wie nachstehend beschrieben.
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Reinigung
des löslichen
IFN-R aus Cos7-Zellen
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Diese Reinigung ergab ein Protein
von 76 kDa, dessen N-terminale Sequenz der vorhergesagten Rezeptorsequenz
entspricht, mit einer gewissen Heterogenität bei der Prozessierung der
Leadersequenz.
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BEISPIEL 2:
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Produktion von monoclonalen
Antikörpern
gegen den Interferon-Typ I-Rezeptor.
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1) Produktion der monoclonalen
Antikörper
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Mäuse
wurden durch Injektion von rekombinantem löslichem Interferon (r sIFN-R)
immunisiert, gereinigt aus E. coli oder aus einem Kulturüberstand
von Cos7-Zellen. Ursprünglich
wurde den Mäusen
intraperitoneal und subkutan das gereinigte Protein in vollständigem Freund's Adjuvans injiziert.
Danach wurde den Mäusen
einmal die Woche das gereinigte Protein, das mit gepufferter Salzlösung verdünnt war,
intraperitoneal injiziert. Es wurden jedesmal zehn Mikrogramm der
rekombinanten Proteine injiziert.
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Nach der vierten Injektion wurde
Blut entnommen und die Anwesenheit von spezifischen Serumantikörpern gegen
den rekombinanten Rezeptor wurde mit ELISA und Western Blot getestet.
Die am stärksten
Reaktiven wurden dann mit insgesamt 10 μg Antigen verstärkt, von
dem die Hälfte
intravenös
und die Hälfte
intraperitoneal injiziert wurde.
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2) Zellfusion
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Vier Tage nach der Verstärkung wurden
Milzzellen von dem immunisierten Tier entnommen und entsprechend
dem von S. Fazekas et al. (J. Immunol. Methods 35: 1–32, 1980)
beschriebenen Verfahren mit NS1 (Balbc) HGPRT (Maus)-Myelomzellen
fusioniert. Kurz gesagt wurden 5 × 107 Milzzellen
mit 3 × 107 Myelomzellen in 1 ml Polyethylenglycol-Lösung fusioniert und in fünf Platten
mit 96 Mulden auf einer Futterschicht für Peritoneal-Makrophagen in HAT
(Hypoxanthin, Aminoprotein und Thymidin)-Medium verteilt. Dieser
Vorgang wurde 4 mal wiederholt, da 20 × 107 Milzzellen
von der immunisierten Maus erhalten wurden. Die Durchmusterung nach
spezifischen Hybridomen wurde durchgeführt, wenn in den Kulturmulden
große
Kolonien zu sehen waren.
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Bei der Durchmusterung wurde die
Anwesenheit von spezifischen Antikörpern mittels eines direkten ELISA-Verfahrens
nachgewiesen:
- a) ELISA-Platten wurden übernacht
bei 4°C
mit in E. coli oder in Cos7-Zellen exprimiertem gereinigtem sIFN-R
beschichtet, der mit PBS verdünnt
war. Mit BSA beschichtete Platten wurden verwendet, um unspezifische
Bindung nachzuweisen,
- b) die Platten wurden durch Inkubation mit 3%-igem BSA in PBS
1 Stunde bei 37°C
gesättigt,
- c) die Platten wurden 4 Stunden bei Raumtemperatur mit Hybridomüberständen inkubiert,
die 1 zu 4 mit PBS-0,05% Tween 20 verdünnt waren,
- d) gebundene Antikörper
wurden mittels eines zweistufigen Verfahrens nachgewiesen, welches
zunächst die
Inkubation mit biotinyliertem Ziege-anti-Maus-Immunglobulin umfaßte, gefolgt
von einem Streptavidin-Meerrettichperoxidase-Komplex (beides von
Amersham und 1/1000 verdünnt
mit PBS-0,05% Tween 20).
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Hybridome, die positiv Antikörper sezernierten,
wurden auf Platten mit 24 Mulden auf eine Milzzell-Futterschicht
verbracht und ihre Reaktivität
wurde erneut mittels ELISA und Western Blot überprüft.
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3) Identifizierung der
Reaktivität
auf den natürlichen
Interferon-Typ I-Rezeptor
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Die Reaktivität der monoclonalen Antikörper (mAbs),
die den rekombinanten sIFN-R erkennen, gegen den natürlichen
Klasse I-Rezeptor, der auf der Oberfläche von Daudi-Zellen exprimiert
wurde, wurde mittels Membran-Immunflureszenz getestet. Kurz gesagt
wurden 5 × 105 Daudi-Zellen mit 100 μl Kulturüberstand von ausgewählten Hybridomen
30 Min. bei 4°C
inkubiert. Die Zellen wurden dann 4 mal mit RPMI-Medium, das 1% BSA
enthielt, gewaschen und weitere 30 Min. bei 4°C mit einem verdünnten, mit
FITC markierten Ziege-anti-Maus
F(ab')2 inkubiert.
Die Zellen wurden letztlich nach dem Waschen mit Durchflusscytometrie
analysiert. Bei einem der 35 getesteten Antikörper, die gegen den rekombinanten
Rezeptor aus E. coli produziert worden waren, und bei 5 von 6 der
getesteten Antikörper,
die gegen den rekombinanten Rezeptor aus COS produziert worden waren,
wurde gefunden, dass sie den natürlichen
Rezeptor auf den Daudi-Zellen erkannten,
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Die Clonierung dieser Hybridome wurde
dann mittels der limitierenden Verdünnung durchgeführt. Der Isotyp
dieser mAbs wurde mittels eines ELISA-Verfahrens unter Verwendung
von Isotyp-spezifischen Antikörpern
bestimmt. Bei allen 6 mAbs wurde gefunden, dass sie Igel mit kappa
leichten Ketten waren. Eine Zusammenfassung der Reaktivität dieser
6 mAbs ist in Tabelle 1 gezeigt.
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Die monoclonalen Antikörper wurde
mittels Protein G-Chromatographie aus Kulturüberständen gereinigt.
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Tabelle
1:
Reaktivität
der anti-IFN-R monoclonalen Antikörper
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BEISPIEL 3
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Inhibierung der Bindung
von Interferon an menschliche Zelllinien
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Die Inhibierung der Bindung von Interferon
an menschliche Zelllinien wurde wie folgt getestet. 106 Zellen
wurden 30 Min. bei 4°C
mit verschiedenen Verdünnungen
von Kulturüberständen von
Hybridomen oder gereinigten mAbs oder mit Medium allein vorinkubiert.
Mit 125I markiertes IFN alpha 8 oder alpha
2 wurde mit der Konzentration von 100 pM zugegeben und die Zellen
weiter 2 Stunden bei 4°C
inkubiert. Diese Inkubationen wurden in RPMI-Medium durchgeführt, das
20 mM HEPES, pH 7,4 und 10% fötales
Kälberserum
(FCS) enthielt. Die Zellen wurden letztlich 4 mal mit RPMI –1% FCS
gewaschen und gemessen, um die gebundene Radioaktivität zu bestimmen.
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Von dem mAb, der von der Hybridomlinie
64G12 sezerniert wird (der letztere mAb 64G12 genannt), wurde bei
diesem Test gezeigt, dass er in dosisabhängiger Weise die Bindung von
markiertem IFN an die Zellen inhibiert. 50% Inhibierung der Bindung
an die Daudi-Zellen (Burkitt-Lymphom-Zelllinie; Klein et al., Cancer Research,
28: 1300–1310,
1968) wurde bei einer mAb-Konzentration von 0,4 μg/ml erhalten. Dieselbe Inhibierung
wurde mit K562-Zellen (chronische myelogene Leukämie, Lozzio und Lozzio, Cell,
45: 321–334,
1975) erhalten, aber bei HL60-Zellen (promyelocytische Leukämie, Collins
S. J. et al., Nature, 270: 347–349,
1977) wurde 50% Inhibierung bei 11 μg/ml erhalten und bei Ly28-Zellen bei 60 μg/ml (Klein
G. et al. Int. J. Cancer, 10: 44–57, 1972).
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Tabelle
2:
Die Inhibierung der Bindung von markiertem IFN alpha 2 an
verschiedene Zelllinien durch mAB64G12
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Die Unterschiede bei der Konzentration
an mAb, bei der 50% Inhibierung der Bindung von IFN erhalten wird,
wurde direkte Bindung der mit 125I markierten
mAbs 64G12 und 34F10 an dieselbe Zelllinie und einer Scatchard Plot-Analyse
der Ergebnisse untersucht. Im Konzentrationsbereich von 0,1 bis
1,5 μg/ml
wurde eine Bindung mit hoher Affinität des mAb 34F10 (~10 nM) an
alle Zelllinien gesehen, während
eine Bindung mit hoher Affinität
des mAb 64G12 nur an Daudi- und K562-Zellen nachgewiesen wurde (1).
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BEISPIEL 4:
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Inhibierung der Funktion
von Typ I-Interferon
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Die funktionelle Inhibierung von
Typ I-Interferon durch gereinigten mAb 64G12 wurde in einem antiviralen
Test mit Daudi-Zellen unter Verwendung rekombinantem IFN alpha 2,
IFN Beta und IFN omega oder gereinigten Namalwa- und Leukozyten-Interferonen
gezeigt und in einem antiproliferativen Test mit rekombinantem IFN
alpha 2.
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* Antivirale Aktivität
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Ein antiviraler Test mit Daudi-Zellen
wurde wie beschrieben durchgeführt
(M. Dron und M. G. Tovey, J. Gen. Virol. 64: 2641–2647, 1983).
Zellen (0,5 × 106/ml) wurden 24 Stunden in der Gegenwart
von Interferon und Antikörpern
inkubiert. 106 Zellen in 1 ml wurden dann
eine Stunde bei 37°C
mit vesikulärem
Stomatitis-Virus (VSV) infiziert, dann 3 mal gewaschen, in Kulturmedium
resuspendiert und 18 Stunden bei 37°C inkubiert. Die Zellen wurden
dann durch Einfrieren/Auftauen lysiert und die Virusreplikation
durch Titration des Überstands
auf L929-Zellen gemessen. Eine dosisabhängige Inhibierung der antiviralen
Aktivität
der verschiedenen Subtypen von Typ I-IFN wurde für den gereinigten mAb 64G12
gezeigt.
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Für
den antiviralen Test mit Wish-Zellen wurden Zellen 24 Stunden mit
verschiedenen Konzentrationen an Interferonen in der Gegenwart der
mAbs vor der Challenge mit VSV inkubiert. Bei diesem Test wurde von
dem mAb 64G12 gezeigt, dass er die antivirale Aktivität von Leukozyten-IFN
(50 U/ml), rekombinantem IFN alpha 2 (50 U/ml) und Interferon aus
dem Serum von AIDS-Patienten (50, 75 und 150 U/ml) vollkommen blockiert.
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* Antiproliferative Aktivität
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Für
den antiproliferativen Test wurden Daudi-Zellen mit einer Konzentration
von 105 Zellen pro ml in der Gegenwart von
Interferon und gereinigtem inhibitorischem oder Kontrollantikörper in
eine Platte mit 96 Mulden gesät.
Die Zellen wurden dann nach 24, 48 und 72 Stunden mit einem Coulter
Counter gezählt
und durch Trypanblau-Ausschluß auf
ihre Lebensfähigkeit überprüft. Gereinigter
mAb 64G12 zeigte eine dosisabhängige Inhibierung
der antiproliferativen Aktivität
von Interferon alpha 2.