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DD251786A5 - Process for the preparation of a polypeptide - Google Patents

Process for the preparation of a polypeptide

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Publication number
DD251786A5
DD251786A5 DD251786A5 DD 251786 A5 DD251786 A5 DD 251786A5 DD 251786 A5 DD251786 A5 DD 251786A5
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DD
German Democratic Republic
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epo
dna
cells
erythropoietin
human
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Polypeptids mit einem Teil oder der ganzen primaeren strukturellen Gestaltung und einer oder mehreren biologischen Funktionen des natuerlich vorkommenden Erythropoietins, gekennzeichnet durch (a) das Zuechten - unter geeigneten Bedingungen - von procaryotischen oder eucaryotischen Wirtszellen, umgestaltet oder uebertragen mit einem biologisch aktiven, kreisfoermigen Plasmid oder einem Virus-DNS-Vektor, einschliesslich einer gereinigten und isolierten DNS-Sequenzkodierung fuer den procaryotischen oder eucaryotischen Wirtsausdruck eines Polypeptids mit einem Teil oder der ganzen primaeren strukturellen Gestaltung und einer oder mehreren biologischen Eigenschaften vom Erythropoietin und durch (b) die Isolierung der gewuenschten Polypeptidprodukte des Ausdruckes der DNS-Sequenzen im genannten Vektor.A method of producing a polypeptide having some or all of the primary structural design and biological function (s) of the naturally occurring erythropoietin, characterized by (a) breeding - under appropriate conditions - procaryotic or eucaryotic host cells, reshaped or transferred with a biologically active , circular plasmid, or a viral DNA vector, including purified and isolated DNA sequence coding for the procaryotic or eucaryotic host expression of a polypeptide having some or all of the primary structural design and one or more biological properties of erythropoietin and (b) the Isolation of the desired polypeptide products of the expression of the DNA sequences in said vector.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polypeptids. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf die Manipulation genetischer Materialien, insbesondere auf rekombinante Verfahren, die die Herstellung von Polypeptiden ermöglichen, die teilweise oder insgesamt die primäre strukturelle Anordnung aufweisen und/oder eine oder mehrere der biologischen Eigenschaften natürlich vorkommenden Erythropoietins.The invention relates to a method for producing a polypeptide. In general, the invention relates to the manipulation of genetic materials, in particular to recombinant methods that enable the production of polypeptides that have partial or total primary structural organization and / or one or more of the biological properties of naturally occurring erythropoietin.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

A. Manipulation von genetischen MaterialienA. Manipulation of genetic materials

Genetische Materialien können weitgehend als jene chemischen Substanzen definiert werden, die für die Herstellung von Zellbestandteilen und Viren programmieren und diese Vorgänge lenken und die Reaktion von Zellen und Viren ausrichten. Eine langkettige polymere Substanz, die als Desoxyribonucleinsäure (DNA) bekannt ist, enthält das genetische Material aller lebenden Zellen und Viren, mit Ausnahme bestimmter Viren, die durch die Ribonucleinsäuren (RNA) programmiert werden; Die wiederkehrenden Einheiten in DNA-Polymeren sind vier unterschiedliche Nucleotide, wobei jenes von ihnen entweder aus einem Purin (Adenin oder Guanin) oder einem Pyrimidin (Thymin oder Cytosin) besteht, gefunden an einen Desoxyribosezucker, an den eine Phosphatgruppe angefügt ist. Die Anfügung von Nucleotiden in linearer Form erfolgt über die Fusion 5'-Phosphates eines Nucleotids an die 3'-Hydroxy-Gruppe eines anderen. Funktionelle DNA tritt in Form stabiler doppelsträngiger Zusammenlagerungen einzelsträngiger Nucleotide auf (bekannt als Desoxyoligonucleotide), wobei sich diese Zusammenlagerungen durch Wasserstoffbindung zwischen Purin- und Pyrimidinbasen ergeben (z. B. „komplementäre" Zusammenlagerungen, die entweder zwischen Adenin [A] und Thymin [T] oder Guanin [G] und Cytosin [C] bestehen). Durch Übereinkommen werden die Nucleotide durch die Namen ihrer konstitutionellen Purin- oder Pyrimidinbasen bezeichnet, und die komplementären Zusammenlagerungen der Nucleotide in derdoppelsträngigen DNA (z.B. — A-Tund G-C) werden als „Basenpaare" bezeichnet. Ribonucleinsäure ist ein Polynucleotid, bestehend aus Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil (U) anstelle von Thymin, gebunden an Ribose und eine Phosphatgruppe.Genetic materials can be broadly defined as those chemical substances that program and direct the production of cellular components and viruses, and direct the response of cells and viruses. A long-chain polymeric substance known as deoxyribonucleic acid (DNA) contains the genetic material of all living cells and viruses, except for certain viruses programmed by ribonucleic acids (RNA); The repeating units in DNA polymers are four different nucleotides, one of which is either a purine (adenine or guanine) or a pyrimidine (thymine or cytosine) found on a deoxyribose sugar to which a phosphate group is attached. Addition of nucleotides in linear form occurs via the fusion of 5'-phosphates of one nucleotide to the 3'-hydroxy group of another. Functional DNA occurs in the form of stable double-stranded assemblies of single-stranded nucleotides (known as deoxyoligonucleotides) resulting from hydrogen bonding between purine and pyrimidine bases (eg, "complementary" assemblages found between either adenine [A] and thymine [T By convention, the nucleotides are designated by the names of their constitutional purine or pyrimidine bases, and the complementary aggregations of the nucleotides in the double-stranded DNA (eg, - A-T and GC) are referred to as " Base pairs ". Ribonucleic acid is a polynucleotide consisting of adenine, guanine, cytosine and uracil (U) instead of thymine attached to ribose and a phosphate group.

Zusammengefaßt wird die programmierende Funktion der DNA im allgemeinen durch einen Prozeß bewirkt, bei dem spezifische DNA-Nucelotidsequenzen (Gene) in relativ instabile Boten-RNA (mRNA)-Polymere „transscribiert" werden. Die mRNA dient umgekehrt als eine Schablone für die Bildung struktureller, regulierender und katalytischer Proteine aus Aminosäuren. Zu diesem mRNA-„Translations"prozeß gehören die Operationen kleiner RNA-Stränge (tRNA), die einzelne Aminosäuren am mRNA-Strang entlang transportieren und ausrichten, um die Bildung von Polypeptiden in einwandfreier Aminosäurefolge zu ermöglichen. Die mRNA-„Botschaft", abgeleitet aus der DNA und die Basis für die tRNA-Unterstützung bildend und die Orientierung jeder gegebenen der zwanzig Aminosäuren für die Polypeptid-„Expression", liegt in Form von Dreifach-,,Lodons" vor — aufeinanderfolgende Gruppierungen der drei Nucleotidbasen. In diesem Sinne ist die Bildung eines Proteins die letzte Form der „Expression" der programmierten genetischen Botschaft, die in der Nucleotidsequenz eines Gens vorliegt. „Promotor"-DNA-Sequenzen gehen überlicherweise einem Gen in einem DNA-Polymeren, „voraus" und sehen eine Stelle für die Initiierung derTransskription in mRNA vor. „Regulator"-DNA-Sequenzen, auch üblicherweise oberhalb (upstream) des (z. B. vorausgehenden) Gens in ein einem gegebenen DNA-Polymeren, binden Proteine, die die Frequenz (oder Rate) der Transskriptionsinitiierung bestimmen.In summary, the programming function of DNA is generally accomplished by a process in which specific DNA nucleotide sequences (genes) are "transcribed" into relatively unstable messenger RNA (mRNA) polymers, conversely, which serves as a template for the formation of structural amino acid regulatory and catalytic proteins. This mRNA "translation" process involves the operation of small RNA strands (tRNA) that transport and align single amino acids along the mRNA strand to allow the formation of polypeptides in proper amino acid sequence. The mRNA "message", derived from the DNA and forming the basis for tRNA support, and the orientation of any given one of the twenty amino acids for polypeptide "expression", is in the form of "lodons" - consecutive moieties In this sense, the formation of a protein is the last form of "expression" of the programmed genetic message present in the nucleotide sequence of a gene. "Promoter" DNA sequences usually "precede" a gene in a DNA polymer and provide a site for initiation of titering in mRNA. "Regulator" DNA sequences, also usually upstream of the (e.g., precursor) gene in a given DNA polymer, bind proteins that determine the frequency (or rate) of transcription initiation.

Gemeinsam als „Promotor/Regulator"- oder „Steuerungs"-DNA-Sequenz bezeichnet, arbeiten diese Sequenzen, die einen ausgewählten Gen (oder einer Reihe von Genen) in einem funktionellen DNA-Polymeren vorausgehen, zusammen, um zu bestimmen, ob die Transskription (und eventuell Expression) eines Gens stattfindet. DNA-Sequenzen, die einem Gen in einem DNA-Polymeren „folgen" und ein Signal für die Beendigung der Transskription in mRNA vorsehen, werden als Transskriptions„terminator"-Sequenzen bezeichnet.Commonly referred to as a "promoter / regulator" or "control" DNA sequence, these sequences, which precede a selected gene (or set of genes) in a functional DNA polymer, work together to determine whether transcription (and eventually expression) of a gene takes place. DNA sequences "following" a gene in a DNA polymer and providing a signal for cessation of transcription into mRNA are referred to as transcriptional terminator sequences.

Brennpunkt mikrobiologischer Verfahren war im letzten Jahrzehnt der Versuch zur Herstellung industriell und pharmazeutisch bedeutsamer Substanzen unter Verwendung von Organismen, die entweder anfänglich keine genetisch codierte Information hinsichtlichdes gewünschten Produktes in ihrer DNA enthielten oder (im Falle menschlicher Zellen in Kultur) gewöhnlich kein chromosomales Gen mit entsprechenden Gehalten exprimieren. Vereinfacht dargestellt, wird ein Gen, das die Struktur eines gewünschten Polypeptidproduktes spezifiziert, entweder aus einem „Spender" („Donor")-organismus isoliert oder chemisch synthetisiert und dann stabil in einen anderen Organismus eingeführt, der vorzugsweise ein selbstreplizierender, vielzelliger Organismus wie Bakterien-, Hefe- oder Säugetierzellen in Kultur ist.The focus of microbiological processes in the last decade has been the attempt to produce industrially and pharmaceutically significant substances using organisms which either initially did not contain genetically encoded information regarding the desired product in their DNA or (in the case of human cells in culture) usually no chromosomal gene with corresponding Express content. Simplified, a gene that specifies the structure of a desired polypeptide product is either isolated from a "donor" organism or chemically synthesized and then stably introduced into another organism, preferably a self-replicating, multicellular organism such as bacteria , Yeast or mammalian cells in culture.

Wenn dies einmal erfolgt ist, wird der vorhandene Mechanismus für die Genexpresskon in den „transformierten" oder „transferierten" mikrowellen Wirtszellen dazu benutzt, das gewünschte Produkt zu konstruieren, unter Verwendung der exogenen DNA als eine Schablone für die Transskription von mRNA, die dann in eine kontinuierliche Sequenz von Aminosäureresten translatiert wird.Once this has been done, the existing gene expression mechanism in the "transformed" or "transferred" microwell host cells is used to construct the desired product, using the exogenous DNA as a template for the transcription of mRNA, which is then transformed into a continuous sequence of amino acid residues is translated.

Aus dem Stand derTechnikgibt eine zahlreiche Patent-und Literaturpublikation zu „rekombinanter DNA"-Technik hinsichtlich Isolierung, Synthese, Reinigung und Amplifizierung genetischer Materialien zur Verwendung bei der Transformation ausgewählter Wirtsorganismen. So betrifft beispielsweise die US-PS 4237 224 (Cohen et-al.) die Transformation einzelliger Wirtsorganismen mit „Hybrid"-viraler oder ringförmiger Plasmid-DNA, wozu ausgewählte exogene DNA-Sequenzen gehören. Zu den Verfahrensweisen des Cohen-Patents gehört die Herstellung eines Transformationsvektors durch enzymatisches Schneiden viraler oder ringförmiger Plasmid-DNA, um lineare DNA-Stränge zu bilden. Ausgewählte fremde („exogene" oder „heterologe") DNA-Stränge, zu denen üblicherweise Sequenzen, die für das gewünschte Produkt codieren, gehören, werden in linearer Form durch die Verwendung ähnlicher Enzyme hergestellt. Die lineare virale oder Plasmid-DNA wird mit derfremden DNA in Anwesenheit ligierender Enzyme inkubiert, die in der Lage sind, einen Wiederherstellungsprozeß zu bewirken, und es werden „Hybrid"-Vektoren gebildet, zu denen das ausgewählte exogene DNA-Segment gehört, „gespleißt" in das virale oder kreisförmige DNA-Plasmid.From the prior art there is a numerous patent and literature publication on "recombinant DNA" technology for isolating, synthesizing, purifying, and amplifying genetic materials for use in the transformation of selected host organisms, for example, U.S. Patent No. 4,237,224 (Cohen et al. ) the transformation of unicellular host organisms with "hybrid" viral or circular plasmid DNA, including selected exogenous DNA sequences. Among the procedures of the Cohen patent is the preparation of a transformation vector by enzymatic cutting of viral or circular plasmid DNA to form linear DNA strands. Selected foreign ("exogenous" or "heterologous") DNA strands, which usually include sequences encoding the desired product, are prepared in linear form through the use of similar enzymes. The linear viral or plasmid DNA is incubated with the foreign DNA in the presence of ligating enzymes capable of effecting a recovery process, and "hybrid" vectors, including the selected exogenous DNA segment, are spliced into the viral or circular DNA plasmid.

Die Transformation von kompatiblen einzelligen Wirtsorganismen mit dem Hybridvektor führt zur Bildung von verfielfachten Kopien der exogenen DNA in der Wirtszellenpopulation. In vielen Fällen ist das erwünschte Ergebnis einfach die Amplifizierung der Fremd-DNA, und das gewonnene „Produkt" ist die DNA. Kürzlich wurde darüber berichtet, daß das Endziel der Transformation die Expression durch die Wirtszellen der exogenen DNA in Form einer Synthese im Großmaßstab von isolierbaren Mengen kommerziell bedeutender, dafür codierender Protein- oder Polypeptidfragmente durch die Fremd-DNA ist, siehe auch z. B. US-PS 4264731 (Shine), 4273875 (Manis), 4293652 (Cohen) und EP-OS 093619, veröffentlicht am 9. November 1983.Transformation of compatible unicellular host organisms with the hybrid vector results in the production of replicated copies of the exogenous DNA in the host cell population. In many cases, the desired result is simply the amplification of the foreign DNA, and the recovered "product" is the DNA. It has recently been reported that the ultimate goal of the transformation is the expression by the host cells of the exogenous DNA in the form of a large-scale synthesis of isolatable amounts of commercially significant, coding therefor protein or polypeptide fragments by the foreign DNA, see also, for example, US Patent 4264731 (Shine), 4273875 (Manis), 4293652 (Cohen) and EP-OS 093619, published on 9 November 1983.

Die Entwicklung spezifischer DNA-Sequenzen für das Spleißen in DNA-Vektoren erreicht man über eine Vielzahl von Techniken, abhängig im großen Maße vom Grad der „Fremdheit" des „Donors" zum vorgesehenen Wirt und der Größe des im Wirt zu exprimierenden Polypeptids. Zur Gefahr der Über-Vereinfachung kann festgestellt werden, daß drei alternative prinzipielle Methoden eingesetzt werden können: (1) die „Isolierung" der doppelsträngigen DNA-Sequenz aus der genomischen DNA des Donors; (2) die chemische Herstellung einer DNA-Sequenz, die einen Code für ein Polypeptid von Interesse aufweist; und (3) die in vitro-Synthese einer doppelsträngigen DNA-Sequenz durch enzymatische „reverse Transskription" von mRNA, die aus Dono.rzellen isoliert worden ist. Die letztgenannten Methoden, zu denen die Bildung eines DNA-„Komplements" von mRNA gehört, werden allgemein als „cDNA"-Methoden bezeichnet.The development of specific DNA sequences for splicing into DNA vectors is accomplished via a variety of techniques, largely depending on the degree of "foreignness" of the "donor" to the intended host and the size of the polypeptide to be expressed in the host. To the risk of over-simplification, it can be stated that three alternative principal methods can be used: (1) the "isolation" of the double-stranded DNA sequence from the genomic DNA of the donor; (2) the chemical production of a DNA sequence and (3) the in vitro synthesis of a double-stranded DNA sequence by enzymatic "reverse transcription" of mRNA isolated from donor cells. The latter methods, which include the formation of a DNA "complement" of mRNA, are commonly referred to as "cDNA" methods.

Die Herstellung von DNA-Sequenzen wurde kürzlich als Methode der Wahl bezeichnet, wenn die gesamte Sequenz der Aminosäurereste des gewünschten Polypeptidproduktes bekannt ist. DNA-Herstellungsverfahren von der ebenfalls zugeeigneten, anhängigen US-Patentanmeldung Nr.483451 von Alton et al. (eingereicht am 15. April 1983 und korrespondierend zu PCT US 83/00605, veröffentlicht am 24. November 1983 als-WO 83/04053 sehen, beispielsweise weiterführende Mittel vor zur Erreichung solcher höchst wünschenswerter Ergebnisse wie: Vorsehen von alternierenden Codons, die kürzlich in Genen gefunden wurden, die in hohem Maße in den für die Expression ausgewählten Wirtsorganismen exprimiert werden (z. B. Vorsehen von Hefe- oder Eccoli-„Vorzugs"codons) Vermeiden der Anwesenheit untranslatierter „Intron"-Sequenzen (üblicherweise in menschlichen genomischen DNA-Sequenzen und mRNA-Transksripten davon), die nicht leicht durch procaryotische Wirtszellen verarbeitet werden; Vermeiden der Expression unerwünschter „leade^'-Polypeptidsequenzen, die üblicherweise dafür codieren, durch genomische DNA-und cDNA-Sequenzen, jedoch letztens nicht leicht von dem interessierenden Polypeptid durch bakterielle oder Hefe-Wirtszellen abgespalten werden; Vorsehen einer leichten Insertion der DNA in geeignete Expressionsvektoren in Zusammenlagerung mit gewünschten Promotor/Regulator- und Terminator-Sequenzen; und Vorsehen einer leichten Konstruktion von Genen, die für Polypeptidfragmente codieren und Analoge der gewünschten Polypeptide.The production of DNA sequences has recently been termed the method of choice when the entire sequence of amino acid residues of the desired polypeptide product is known. DNA production process of the co-pending, co-pending U.S. Patent Application No. 483451 to Alton et al. (filed on April 15, 1983 and corresponding to PCT US 83/00605, published on November 24, 1983 as WO-83/04053 see, for example, further means for achieving such highly desirable results as: providing alternating codons recently disclosed in U.S. Pat Genes have been found that are highly expressed in the host organisms selected for expression (eg, providing yeast or Eccoli "preferred" codons) Avoiding the presence of untranslated "intron" sequences (usually in human genomic DNA). Sequences and mRNA transcodes thereof) that are not readily processed by procaryotic host cells; avoiding the expression of unwanted "leade" polypeptide sequences, which are commonly encoded by genomic DNA and cDNA sequences, but not recently of the polypeptide of interest be cleaved by bacterial or yeast host cells, providing a slight insertion of the DNA into appropriate expression vectors in association with desired promoter / regulator and terminator sequences; and providing a lightweight construction of genes encoding polypeptide fragments and analogs of the desired polypeptides.

Wenn die gesamte Sequenz der Aminosäurereste der gewünschten Polypeptide nicht bekannt ist, ist die direkte Herstellung der DNA-Sequenzen nicht möglich, und die Isolierung von DNA-Sequenzen, die für das Polypeptid codieren, durch eine cDNA-Methode wird die Methode der Wahl, ungeachtet der potentiellen Rückgänge im Spielraum der Gruppe von Expressionsvektoren, die in der Lage sind, einen hohen Grad der mikrowellen Expression, über die oben berichtet wurde, zu verwirklichen. Zu den Standardverfahren zur Isolierung von interessierenden cDNA-Sequenzen gehört die Bereitung von Plasmid-geborenen cDNA-„Bibliotheken", abgeleitet von reverser Transskription von mRNA, reich an Donorzellen, ausgewählt als verantwortlich für einen hohen Grad an Expression von Genen (z. B. Bibliotheken von cDNA, abgeleitet von Hypophysenzellen, die relativ große Mengen an Wachstumshormonprodukten exprimieren.If the entire sequence of amino acid residues of the desired polypeptides is not known, direct production of the DNA sequences is not possible, and the isolation of DNA sequences encoding the polypeptide by a cDNA method becomes the method of choice, regardless the potential decreases in scope of the set of expression vectors capable of realizing a high level of microwave expression reported above. Standard methods for isolating cDNA sequences of interest include the preparation of plasmid-derived cDNA "libraries" derived from reverse transcription of mRNA rich in donor cells selected to be responsible for a high level of expression of genes (e.g. Libraries of cDNA derived from pituitary cells expressing relatively large amounts of growth hormone products.

Wo wesentliche Mengen der Aminosäuresequenzen des Polypeptids bekannt sind, können markierte, einzelsträngige DNA-Sondierungssequenzen eingesetzt werden, die eine vermutlich in der „Target"-cDNA vorhandene Sequenz duplizieren, in DNA/DNA-Hybridisierungsverfahren eingesetzt werden , die auf klonierten Köpfen der cDNA durchgeführt werden, die in eine einzelsträngige Form abgebaut worden waren (siehe allgemein die Offenbarung und die Diskussion des Standes der Technik in der US-PS 4394443 von Weissman et al. und die kürzlich erfolgte Demonstration der Verwendung von langen Oligonucleotidhybridisierungssonden, die von Wallace et al. in Nuc. Acids Res. 6, S. 3543-3557 [1979] und Reyes et al. in P.N.A.S. [USA], 79, S. 3270-3274 (1982) und Jaye et al in Nuc. Acids Res. 11, S. 2325-2335 [1983] berichtet wurden. Siehe auch US-PA 4358535 [Falkowetal.],die sich auf die DNA/DNA-Hybridisierungsverfahren zur Bewirkung der Diagnose bezieht; veröffentlichte Europäische Patentanmeldungen Nr,0070685 und 0070687, die die leicht-emittierenden Markierungen an einzelsträngigen Polynucleotidsonden betreffen; Davis et al. „A Manual for Genetic Engineering, Advanced Bacterial Genetics" [Handbuch der Gentechnik, Fortschritte bakterieller genetischer Methoden], Cold Sspring Harbor Laboratory, Cold SpringWhere substantial amounts of the amino acid sequences of the polypeptide are known, labeled single-stranded DNA probing sequences can be used which duplicate a sequence presumably present in the "target" cDNA in DNA / DNA hybridization procedures performed on cloned heads of the cDNA which have been degraded into a single-stranded form (see in general the disclosure and discussion of prior art in Weissman et al., U.S. Patent 4,344,443, and the recent demonstration of the use of long oligonucleotide hybridization probes described by Wallace et al. in Nuc. Acids Res. 6, pp. 3543-3557 [1979] and Reyes et al., PNAS [USA], 79, pp. 3270-3274 (1982) and Jaye et al., Nuc. Acids Res. 11, p See also U.S. Patent No. 4,358,535 [Falkow et al.], Which relates to DNA / DNA hybridization methods for effecting diagnosis; Published European Patent Application Nos. Nos. 4,325,23335 [1983]. 0070685 and 0070687 concerning the light-emitting labels on single-stranded polynucleotide probes; Davis et al. "A Manual for Genetic Engineering, Advanced Bacterial Genetics", Coldspring Harbor Laboratory, Cold Spring

Harbor, N.Y. [1980], Seiten 55-58 und 174-176, betreffend die Kolonie- und Plaque-Hybridisierungstechniken; sowie New England Nuclear (Boston, Mass.) Broschüren für „Gene Screen" Hybridisierungs-Transfermembranmaterialien mit Anweisungen für den Transfer und die Hybridisierung von DNA und RNA, Katalog Nr. NEF-972].Harbor, N.Y. [1980], pages 55-58 and 174-176, for colony and plaque hybridization techniques; and New England Nuclear (Boston, Mass.) brochures for "Gene Screen" hybridization transfer membrane materials with instructions for the transfer and hybridization of DNA and RNA, Catalog No. NEF-972].

Zu den bedeutendsten Fortschritten der letzten Zeit bei Hybridisierungsverfahren für das Screening rekombinanter Klone gehört die Verwendung markierter gemischter synthetischer Oligonucleotidsonden, von denen jede potentiell das vollständige Gegenstück einer spezifischen DNA-Sequenz in der Hybridisierungsprobe einschließlich eines heterogenen Gemisches einzeisträngiger DNA's oder RNA's ist. Diese Verfahrensweisen wurden als besonders nützlich bei der Feststeilung von cDNA-Klonen bestätigt, die aus solchen Quellen stammten, die extrem niedrige Mengen an mRNA-Sequenzenfürdie interessierenden Polypeptide zulassen. Zusammengefaßt, die Verwendung von scharfen Hybridisierungsbedingungen, die auf das Vermeiden nichtspezifischer Bindungen gerichtet ist, kann z. B. für die autoradiografische Sichtbarmachung eines spezifischen cDNA-Klons für den Fall der Hybridisierung der Target-DNA zu dieser einzelnen Sonde innerhalb des Gemisches, das deren vollständiges Gegenstück ist, gestatten. Siehe dazu allgemein Wallace et al., Nucl. Acids Res. 9 S. 879-897 (1981); Suggs et al., P.N.A.S. (USA), 78 S.6613-6617 (1981); Choo et al., Nature, 299, S. 178-180 (1982); Kurachi et al., P.N.A.S. (USA), 79, S. 6461-6464 (1982); Ohkubo et al., P.N.A.S. (USA) 80, S.2196-2200 (1983); und Kornblihtt et al., P.N.A.S. (USA) 80, S.3218-3222 (1983). Allgemein wurden die gemischten Sondenverfahren von Wallace et al. (1981), s. o. von verschiedenen Forschern erweitert bis zu dem Punkt, wo zuverlässige Ergebnisse vermutlich erhalten wurden in einer cDNA-Klonisolierung unter Einsatz eines 32teiligen gemischten „Pools" von 16-Basen-langen (16-mer) Oligonucleotidsonden von gleichmäßigen, verschiedenen DNA-Sequenzen zusammen mit einem einzelnen 11-mer, um eine Zwei-Stellen-„positive"-Bestätigung der Anwesenheit von interessierender cDN A zu bewirken. Siehe dazu Singer-Sam et al., P.N.A.S. (USA), 80, S.802-806 (1983).Among the most significant recent advances in hybridization techniques for screening recombinant clones is the use of labeled mixed synthetic oligonucleotide probes, each of which is potentially the full complement of a specific DNA sequence in the hybridization probe, including a heterogeneous mixture of single-stranded DNA's or RNA's. These procedures have been confirmed to be particularly useful in the detection of cDNA clones derived from such sources as to allow extremely low levels of mRNA sequences for the polypeptides of interest. In summary, the use of harsh hybridization conditions directed to the avoidance of non-specific binding may e.g. For example, autoradiographic visualization of a specific cDNA clone in the case of hybridization of the target DNA to this single probe within the mixture which is its complete counterpart. See generally, Wallace et al., Nucl. Acids Res. 9, pp. 879-897 (1981); Suggs et al., P.N.A.S. (USA), 78 p.6613-6617 (1981); Choo et al., Nature, 299, pp. 178-180 (1982); Kurachi et al., P.N.A.S. (USA), 79, pp. 6461-6464 (1982); Ohkubo et al., P.N.A.S. (USA) 80, p.2196-2200 (1983); and Kornbluth et al., P.N.A.S. (USA) 80, p.3218-3222 (1983). Generally, the mixed probe methods of Wallace et al. (1981), p. o. by various investigators expanded to the point where reliable results were presumably obtained in cDNA clone isolation using a 32-part mixed pool of 16-base-long (16-mer) oligonucleotide probes of uniform, distinct DNA sequences with a single 11-mer to effect a two-site "positive" confirmation of the presence of cDN A of interest. See Singer-Sam et al., P.N.A.S. (USA), 80, p.802-806 (1983).

Die Verwendung von genomischen DNA-Isolaten ist die letzte übliche der drei oben genannten Methoden zur Entwicklung spezieller DNA-Sequenzen für den Einsatz in rekombinanten Verfahren. Dies ist insbesondere richtig auf dem Gebiet der rekombinanten Verfahren, die auf die Sicherung der mikrowellen Expression von Säugetierpolypeptiden gerichtet ist und wird prinzipiell der Komplexizität Säugetier-genomischer DNA gerecht. Während somit zuverlässige Verfahrensweisen für die Entwicklung phag engeborener Bibliotheken genomischer DNA des Menschen und anderer Säugetierspezies entstehen (siehe z. B. Lawn et al., Cell 15, S. 1157-1174 (1978) hinsichtlich von Verfahren zur Erzeugung einer Human-Genbibliothek, bezeichnet als „Maniatis-Bibliothek"; Kam et al., P.N.A.S. [USA] 77, S. 5172-5176 (1980) hinsichtlich einer Human-Genbibliothek, basierend auf alternativem Restriktionsendonuclease-Fragmentierungsverfahren; und Blattneretal. Science, 196, S. 161-169 [1977], wo die Konstruktion einer Rinder-Genbibliothek beschrieben wird), gibt es relativ wenig erfolgreiche Versuche, bei der Verwendung von Hybridisierungsverfahren zur Isolierung genomischer DNA beim Fehlen umfassender Vorkenntnisse zu Aminosäure- oder DNA-Sequenzen.The use of genomic DNA isolates is the last common of the three above-mentioned methods for the development of specific DNA sequences for use in recombinant methods. This is particularly true in the field of recombinant methods directed to securing microwell expression of mammalian polypeptides and, in principle, does justice to the complexity of mammalian genomic DNA. Thus, while providing reliable procedures for the development of phagogenic libraries of human and other mammalian genomic DNA (see, e.g., Lawn et al., Cell 15, pp. 1157-1174 (1978) for methods for generating a human gene library, Kam et al., PNAS [USA] 77, pp. 5172-5176 (1980) for a human gene library based on alternative restriction endonuclease fragmentation method; and Blattner et al., Science, 196, p -169 [1977], which describes the construction of a bovine gene library), there are relatively unsuccessful attempts to use hybridization techniques to isolate genomic DNA in the absence of extensive prior knowledge of amino acid or DNA sequences.

Als ein Beispiel berichten Fiddes et al., J. Mol. and Appl. Genetics, 1, S.3-18 (1981) über die erfolgreiche Isolierung eines Gens, das für die aipha-Untereinheit des menschlichen Hypophysenglycopröteinhormons aus der Maniatis-Bibliothek codiert, durch Verwendung einer Sonde mit „voller Länge", eines vollständigen 621-Basenpaar-Fragments einer vorher isolierten cDNA-Sequenz für die alpha-Untereinheit.As an example, Fiddes et al., J. Mol. And Appl. Genetics, 1, pp. 3-18 (1981) reported the successful isolation of a gene encoding the aipha subunit of the human pituitary glycoprotein hormone from the Maniatis library by using a "full-length" probe, a full 621 base pair Fragments of a previously isolated alpha subunit cDNA sequence.

Als ein weiteres Beispiel berichten Das et al., P.N.A.S. (USA), 80, S. 1531-1535 (1983) über die Isolierung von menschlichen genomischen Klonen für Human-HLA-DR unter Verwendung eines synthetischen Oligonucleotids mit 175 Basenpaaren. Schließlich berichten Anderson et al., P.N.A.S. (USA), 80, S. 6838-6842 (1983) über die Isolierung eines genomischen Klonsfür einen Rinderpankreatischen Trypsininhibitor (BPTI) unter Verwendung einer Einzelsonde mit 86 Basenpaaren in der Länge und konstruiert entsprechend der bekannten Aminosäuresequenz des BPTI. Die Autoren beobachten eine Determinierung geringer Aussichten für die Isolierung von mRNA, die geeignet ist für die Synthese einer cDNA-Bibliothek, wegen scheinbar geringer Gehalte an mRNA in anfänglich „targetiertem" Ohrspeicheldrüsen- und Lungengewebsmaterial und lenken dann die Erfolgsaussichten auf die Sondierung einer Gen-Bibliothek unter Verwendung eines Gemisches markierter Sonden mit der Feststellung:As another example, Das et al., P.N.A.S. (USA), 80, pp. 1531-1535 (1983) for the isolation of human genomic clones for human HLA-DR using a 175 base pair synthetic oligonucleotide. Finally, Anderson et al., P.N.A.S. (USA), 80, pp. 6838-6842 (1983) for the isolation of a genomic clone for a bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI) using a single probe of 86 base pairs in length and constructed according to the known amino acid sequence of BPTI. The authors observe a determination of low prospects for the isolation of mRNA suitable for the synthesis of a cDNA library, because of apparently low levels of mRNA in initially "targeted" parotid gland and lung tissue, and then direct the chances of success to probing a gene mRNA. Library using a mixture of labeled probes with the statement:

— „Allgemeiner, es wurden Mischsequenz-Oligodesoxynucleotidsonden verwendet, um Proteingene unbekannter Sequenz auscDNA-Bibliotheken zu isolieren. Derartige Sonden sind normalerweise Gemische von 8-32 Oligonucleotiden, 14-17 Nucleotiden in der Länge, die jede mögliche Codonkombination für eine geringe Streckung (5-6 Reste) der Aminosäuresequenz repräsentieren. Unter strengen Hybridisierungsbedingungen, die nichtkorrekte Basenpaarsonden benachteiligen, sind diese Sonden in der Lage, den Platz spezifischer Gensequenzen in Klonbibliotheken nieder- bis mittelmäßiger Komplexität festzustellen. Dessen ungeachtet weisen Mischsonden wegen ihrer kurzen Länge und Heterogenität oft nicht die Spezifität auf, die für sondierende Sequenzen als Komplex als ein Säugetier-Genom erforderlich ist. Dies macht ein derartiges Verfahren ungeeignet zur Isolierung von Säugetier-Proteingenen, wenn die entsprechenden mRNA's nicht erhältlich sind." (Ende des Zeitats)."More generally, mixed sequence oligodeoxynucleotide probes were used to isolate protein sequences of unknown sequence from cDNA libraries. Such probes are usually mixtures of 8-32 oligonucleotides, 14-17 nucleotides in length, representing each possible codon combination for a small stretch (5-6 residues) of the amino acid sequence. Under severe hybridization conditions that penalize non-correct base pair probes, these probes are able to detect the location of specific gene sequences in low to moderate complexity clone libraries. Nevertheless, because of their short length and heterogeneity, mixing probes often do not have the specificity required for probing sequences as a complex as a mammalian genome. This makes such a method unsuitable for isolation of mammalian protein genes if the corresponding mRNAs are not available. "(End of Time).

Somit besteht weiterhin ein Bedürfnis, für verbesserte Methoden, die eine schnelle und wirksame Isolierung von cDNA-Klonen in Fällen bewirken, wo nur wenig von der Aminosäuresequenz des dafür codierenden Polypeptide bekannt ist und wo „angereichertes" Gewebematerial von mRNA nicht leicht für den Einsatz bei der Konstruktion von cDNA-Bibliotheken erhältlich ist. Derartige verbesserte Methoden würden insbesondere dann nützlich sein, wenn sie zur Isolierung von Säugetiergenomischen Klonen einsetzbar wären, wo nur zerstreute Informationen erhältlich sind hinsichtlich der Aminosäuresequenzen der dafür codierenden Polypeptide durch die gesuchten GeneThus, there continues to be a need for improved methods that provide rapid and efficient isolation of cDNA clones in cases where little is known about the amino acid sequence of the polypeptide encoding it and where "enriched" tissue material of mRNA is not readily available for use Such improved methods would be particularly useful if they were to be useful for the isolation of mammalian genomic clones where only dispersed information is available regarding the amino acid sequences of the polypeptides therefor by the genes of interest

B. Erythropoietin als ein Polypeptid von Interesse B. Erythropoietin as a polypeptide of interest

Erythropoese, die Produktion roter Blutzellen, läuft kontinuierlich während des menschlichen Lebens ab, um den Zellabbau auszugleichen. Die Erythrozytenbildung ist ein sehr genau gesteuerter physiologischer Mechanismus, die es ermöglicht, daß eine ausreichende Anzahl roter Blutzellen im Blut zur Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff verfüg bar ist, jedoch nicht so viele, daß die Zellen die Zirkulation behindern würden. Die Bildung von roten Blutzellen erfolgt im Rückenmark und wird von dem Hormon Erythropoietin gesteuert.Erythropoiesis, the production of red blood cells, occurs continuously during human life to compensate for cell degeneration. The erythrocyte formation is a very well-controlled physiological mechanism that allows a sufficient number of red blood cells in the blood to supply the tissue with oxygen, but not so many that the cells would hinder circulation. The formation of red blood cells takes place in the spinal cord and is controlled by the hormone erythropoietin.

Erythropoietin, ein saures Glycoprotein von ungefähr 34000 Dalton Molekülmasse, kann in drei Formen auftreten: α, β und asialo. Die'α- und /3-Formen unterscheiden sich geringfügig in den Carbohydratkomponenten, haben aber die gleiche Wirksamkeit, biologische Aktivität und Molekülmasse. Die asialo-Form ist eine a- oder /3-Form bei der das terminale Carbohydrat (Sialsäure) entfernt ist. Erythropoietin ist in sehr geringen Konzentrationen im Plasma vorhanden, wenn sich der Körper in einem gesunden Zustand befindet, wobei das Gewebe ausreichend Sauerstoff über die vorhandene Anzahl Erythrozyten erhält. Diese normale geringe Konzentration reicht aus, den Ersatz der roten Blutzellen zu stimulieren, die normalerweise durch Alterung gusfallen.Erythropoietin, an acidic glycoprotein of about 34,000 daltons in molecular weight, can occur in three forms: α, β and asialo. The α and β forms differ slightly in the carbohydrate components but have the same efficacy, biological activity and molecular mass. The asialo form is an a- or / 3-form in which the terminal carbohydrate (sialic acid) is removed. Erythropoietin is present in very low concentrations in the plasma when the body is in a healthy state, whereby the tissue receives sufficient oxygen over the existing number of erythrocytes. This normal low concentration is sufficient to stimulate the replacement of the red blood cells, which are usually cast by aging.

Die Menge an Erythropoietin im Kreislauf steigt unter den Bedingungen von Gewebesauerstoffmangel (Hypoxie), wenn der Sauerstofftransport durch die Blutzellen im Blutkreislauf verringert ist. Hypoxie kann hervorgerufen werden durch Verlust großer Mengen an Blut infolge Hämorrhagie, Zerstörung roter Blutzellen durch Überdosis an Strahlung, Verminderung der Sauerstoffaufnahme in großen Höhen oder durch längere Bewußtlosigkeit oder durch verschiedene Formen der Anämie. Als Erwiderung auf den das Gewebe erleidenden hypoxischen Stress erhöht das Erythropoietin die Produktion roter Blutzellen durch Stimulierung der Umwandlung einfacher Precursor-Zellen im Rückenmark in Proerythroblasten, die später reifen, Hämoglobin synthetisieren und in den Blutkreislauf als rote Blutzellen freigesetzt werden. Wenn die Anzahl der roten Blutzellen im Kreislauf höher als für die normalen Sauerstofferfordernisse des Gewebes benötigt ist, wird das Erythropoietin im Kreislauf verringert. Siehe dazu allgemein, Testa et al., Exp. Hematol., 8 (Suppl.8), 144-152 (1980); Tong et al., J. biol. ehem., 256 (24), 12666-12672 (1981); Goldwasser, J. Cell. Physiol., 110(Supp.1), 133-135(1982); Finch, Blood, 60 (6), 1241-1246(1982); Sytowski et al., Expt. Hematol., 8 (Supp.8), 52-64 (1980); Naughton, Ann. Clin. Lab. Sei., 13 (5), 432^138 (1983); Weiss et al., Am. J. vet. Res., 44 (10), 1832-1835 (1983); Lappin et al., Esp. Hematol. 11 (7), 661-666 (1983); Bacin et al., Ann. N.Y.Acad. Sei.,414,66-72 (1983); Murphy et al., Acta Haematologica Japonica, 46 (7), 1380-1396 (1983); Dessypris et al., Brit. J. Haematol., 56, 295-306 (1984); und Emmanoul et al., Am. J. Physiol., 247 (1 pt 2), F 168-76 (1984).The amount of erythropoietin in the circulation increases under the conditions of tissue oxygen deficiency (hypoxia) when oxygen transport through the blood cells in the bloodstream is reduced. Hypoxia can be caused by loss of large quantities of blood due to hemorrhage, destruction of red blood cells by overdose of radiation, reduction of high levels of oxygen intake or prolonged unconsciousness, or by various forms of anemia. In response to tissue hypoxic stress, erythropoietin increases red blood cell production by stimulating the conversion of simple precursor cells in the spinal cord into pro-erythroblasts that later mature, synthesize hemoglobin, and are released into the bloodstream as red blood cells. If the number of red blood cells in the circulation is higher than required for the normal oxygen requirements of the tissue, the erythropoietin is reduced in the circulation. See, in general, Testa et al., Exp. Hematol., 8 (Suppl.8), 144-152 (1980); Tong et al., J. Biol. ex., 256 (24), 12666-12672 (1981); Gold Water, J. Cell. Physiol., 110 (Supp.1), 133-135 (1982); Finch, Blood, 60 (6), 1241-1246 (1982); Sytowski et al., Expt. Hematol., 8 (Supp.8), 52-64 (1980); Naughton, Ann. Clin. Lab. Sci., 13 (5), 432-138 (1983); Weiss et al., Am. J. vet. Res., 44 (10), 1832-1835 (1983); Lappin et al., Esp. Hematol. 11 (7), 661-666 (1983); Bacin et al., Ann. N.Y.Acad. Sci., 414, 66-72 (1983); Murphy et al., Acta Haematologica Japonica, 46 (7), 1380-1396 (1983); Dessypris et al., Brit. J. Haematol., 56, 295-306 (1984); and Emmanoul et al., Am. J. Physiol., 247 (1 pt 2), F 168-76 (1984).

Da Erythropoietin im Prozeß der roten Blutzellenbildung wesentlich ist, weist das Hormon eine potentiell nützliche Applikation sowohl bei der Diagnose als auch der Behandlung von Blutkrankheiten auf, die durch eine niedrige oder gestörte rote Blutzellenproduktion gekennzeichnet sind. Siehe dazu allgemein Pennathur-Das et al., Blood 63 (5), 1168-1171 (1984) und Haddy, am. Jour. Ped. Hematol./Oncol, 4,191-196 (1982), die sich auf Erythroproietin für mögliche Therapien der Sichelzellen, anämie beziehen, und Eschbach etal., J. Clin. Invest., 74(2), S. 434-441 (1984), die ein therapeutisches Regime für urämische Schafe beschreiben, basierend auf invivo-Reaktionen auf Erythropoietinreiche Plasmainfusionen, und einer vorgeschlagenen Dosis von 10 Einheiten EPO/kg pro Tag für 15 bis 40 Tage als Korrektiv einer Anämie des mit chronischem Nierenversagen verbundenen Typs. Sie auch Krane, Henry Ford Hosp., Med.,31 (3) 177-181 (1983).Since erythropoietin is essential in the process of red blood cell production, the hormone has a potentially useful application in both the diagnosis and treatment of blood disorders characterized by low or defective red blood cell production. See, in general, Pennathur-Das et al., Blood 63 (5), 1168-1171 (1984) and Haddy, at Jour. Ped. Hematol./Oncol. 4,191-196 (1982), which relates to erythroproietin for possible sickle cell anemia therapies, and Eschbach et al., J. Clin. Invest., 74 (2), pp. 434-441 (1984) describing a therapeutic regimen for uremic sheep based on in vivo responses to erythropoietin-rich plasma infusions, and a proposed dose of 10 units EPO / kg per day for 15 to 40 days as a corrective of anemia associated with chronic renal failure. She also cranes, Henry Ford Hosp., Med., 31 (3) 177-181 (1983).

Kürzlich wurde eingeschätzt, daß die Erhältlichkeit von Erythropoietin in Mengen die Anämiebehandlung von 1 600000 Menschen allein in den Vereinigten Staaten erlauben würde. Siehe z. B. Morrison „Bioprocessing in Space-— an Overview" Seite 557-571 in The World Biotech Report 1984, Bd. 2: USA (Online Publications, New York, N.Y. 1984). Kürzliche Studien haben eine Basis für die Planung der Wirksamkeit der Erythropoietintherapie in einer Vielzahl von Krankheitszuständen, Krankheiten und Zuständen hämatologischer Unregelmäßigkeit erbracht:It has recently been estimated that the availability of erythropoietin in amounts would allow the anemia treatment of 1,600,000 people in the United States alone. See, for example, For example, Morrison "Bioprocessing in Space - an Overview", pp. 557-571 in The World Biotech Report 1984, Vol 2: USA (Online Publications, New York, NY, 1984). Recent studies have provided a basis for planning the effectiveness of Erythropoietin therapy in a variety of disease states, diseases and conditions of hematological irregularity:

Vedovato, et al., Acta. Haematol. 71, 211-213 (1984) (beta-Thalassämie); Vichinsky, et al., J. Pediatr., 105 (1), 15-21 (1984) (zystische Fibröse); Cotes, et al., Brit. J. Obstet. Gyneacol., 90(4), 304-311 (1983) (Schwangerschaft, Menstruationsbeschwerden); Hage, et al., Acta. Pediatr. Scand., 72, 827-831 (1983) (frühe Anämie der Frühreife); Claus-Walker, et al., Arch. Phys. Med. Rehabil., 65,370-374 (1984) (Rückenmarkverletzung) Dunn, et al., Eur. J. Appl. Physiol., 52,178-182 (1984) (Raumflug); Miller, et al., Brit. J. Haematol., 52,545-590 (akuter Blutverlust); Udupa, et al., J. Lab. Clin. Med., 103 (4L 574-580 und 581-588 (1984); und Lipschitz, et al., Blood, 63 (3), 502-509 (1983) (Alterung); und Dainiak, et al., Cancer, 51 (6), 1101-1106(1983) und Schwartz, etal., Otolaryngol., 109,269-272 (1983) (verschiedene neoplastische Krankheitsstadien begleitet durch abnorme Erythropoiesie).Vedovato, et al., Acta. Haematol. 71, 211-213 (1984) (beta-thalassemia); Vichinsky, et al., J. Pediatr., 105 (1), 15-21 (1984) (cystic fibrosis); Cotes, et al., Brit. J. Obstet. Gyneacol., 90 (4), 304-311 (1983) (pregnancy, menstrual cramps); Hage, et al., Acta. Pediatr. Scand., 72, 827-831 (1983) (early anemia of prematurity); Claus-Walker, et al., Arch. Phys. Med. Rehabil., 65, 373-374 (1984) (spinal cord injury) Dunn, et al., Eur. J. Appl. Physiol., 52, 178-182 (1984) (spaceflight); Miller, et al., Brit. J. Haematol., 52, 455-590 (acute blood loss); Udupa, et al., J. Lab. Clin. Med., 103 (4L 574-580 and 581-588 (1984); and Lipschitz, et al., Blood, 63 (3), 502-509 (1983) (aging); and Dainiak, et al., Cancer. 51 (6), 1101-1106 (1983) and Schwartz, et al., Otolaryngol., 109, 269-272 (1983) (various neoplastic disease states accompanied by abnormal erythropoiesia).

Frühere Versuche zur Gewinnung von Erythropoietin in guter Ausbeute aus Plasma oder Urin verliefen relativ erfolglos. Es sind komplizierte und umständliche Laborverfahren erforderlich, die im allgemeinen zur Gewinnung nur sehr geringer Mengen unreiner und instabiler Erythropoietin enthaltender Extrakte führten.Previous attempts to recover erythropoietin in good yield from plasma or urine have been relatively unsuccessful. There are complicated and cumbersome laboratory procedures required, which generally resulted in the recovery of only very small amounts of impure and unstable erythropoietin containing extracts.

Anfängliche Versuche zur Isolierung von Erythropoietin aus Urin erbrachten instabile, biologisch inaktive Zubereitungen des Hormons. Die US 3865801 beschreibt ein Verfahren zur Stabilisierung der biologischen Aktivität einer Rohsubstanz, die aus Urin gewonnenes Erythropoietin enthält. Das resultierende Rohpräparat, das Erythropoietin enthält, erhält scheinbar 90% der Erythropoietinaktivität zurück und ist stabil.Initial attempts to isolate erythropoietin from urine have produced unstable, biologically inactive preparations of the hormone. US 3865801 describes a method for stabilizing the biological activity of a crude substance containing urine-derived erythropoietin. The resulting crude preparation containing erythropoietin apparently retains 90% of the erythropoietin activity and is stable.

Ein anderes Reinigungsverfahren von Human-Erythropoietin aus Urin von Patienten mit aplastischer Anämie wird von Miyakeet al., in J. Biol. Chem., Bd.252, Nr. 15 (10. August 1977) S. 5558-5564 beschrieben. Zu dem siebenstufigen Verfahren gehört lonenaustauschchromatografie, Ethanolfällung, Gelfiltration und Adsorptionschrömatografie, wobei als Ausbeuten ein reines Erythropoietinpräparat mit einer Potenz von 70400 Einheiten/mg Protein mit 21 % Ausbeute erhalten wird. Die US-PS 4397840 (Takezawa etal.) beschreibt Verfahren zur Herstellung „eines Erythropoietinproduktes" aus Urinproben gesunder Menschen mit schwachbasischen Ionenaustauschern und sagt aus, daß das erhaltene Produkt niederer Molekülmasse „keine inhibitorischen Effekte gegen Erythropoietin aufweist".Another purification method of human erythropoietin from urine of patients with aplastic anemia is described by Miyake et al., In J. Biol. Chem., Vol. 252, No. 15 (August 10, 1977) pp. 5558-5564. The seven-step procedure involves ion exchange chromatography, ethanol precipitation, gel filtration, and adsorption chromatography, yielding a pure erythropoietin preparation with a potency of 70,400 units / mg protein in 21% yield. U.S. Patent No. 4,379,840 (Takezawa et al.) Describes methods for making "an erythropoietin product" from urine samples of healthy humans with weakly basic ion exchangers and states that the resulting low molecular weight product "has no inhibitory effects against erythropoietin."

Die GB-PS 2 085887 (Sugitomo et al.), veröffentlicht am 6. Mai 1982, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Hybrid-Humanlymphoblastoiden Zellen und berichtet über Produktionsmengen im Bereich von 3 bis 420 Einheiten Erythropoietin pro ml Zellsuspension (verteilt in den Kulturen nach der Säugetierwirtsvermehrung, die bis zu 107 Zellen pro ml enthielt(en). Bei den besten Ergebnissen, von denen behauptet wurde, daß man sie erreichte, konnte die Herstellungsrate von Erythropoietin auf 40 bis 4000 Einheiten/106 Zellen/48 Stunden in in vitro-Kultur, die dem Zelltransfer aus in vivo-Vermehrungssystemen folgten, berechnet werden. (Siehe auch die analoge US-PS 4377 513). Es wurden zahlreiche Vorschläge unterbreitet zur Isolierung von Erythropoietin aus Gewebe, einschließlich neoplastischen Zellen, die Ausbeuten waren jedoch sehr gering. Siehe z. B. Jelkman, et al., Expt. Hematol., 11 (7), 581-588 (1983); Tambourin, et al., P.N.A.S. (USA), 80, 6269-6273 (1983); Katsucka, et al., Gann, 74, 534-541 (1983); Hagiwara, et al., Blood, 63 (4), 828-835 (1984); und Choppin, et al., Blood 64 (2), 341-347 (1984). Zu anderen eingesetzten Isolierungsverfahren, um gereinigtes Erythropoietin zu erhalten, gehören immunologische Verfahrensweisen. Ein gegen Erythropoietin gerichteter polykionaler, aus Serum herrührender Antikörper wurde durch Injizieren eines Tieres, vorzugsweise einer Ratte oder eines Kaninchens, mit Human-Erythropoietin entwickelt. Das injizierte Human-Erythropoietin wird durch das Immunsystem des Tieres als fremde.Antigensubstanz erkannt und löst die Produktion von Antikörpern gegen das Antigen aus. Unterschiedliche Zellen, die auf die Stimulierung durch die Antigensubstanz reagieren, produzieren und setzen Antikörper in den Kreislauf frei, die sich von denen anderer reagierender Zellen geringfügig unterscheiden. Die Antikörperaktivität bleibt im Serum des Tieres erhalten, wenn das Blut extrahiert wird. Während ungereinigte Semm-oder Antikörperzubereitungen, gereinigt als eine Semm-lmmunoglobuIin G-Fraktion, dann in Assays verwendet werden können, um Human-Erythropoietin zu bestimmen und mit ihm einen Komplex bilden zu können, weisen die Materialien einen wesentlichen Nachteil auf. Dieser Serum-Antikörper, zusammengesetzt aus all den unterschiedlichen, durch einzelne Zellen produzierten Antikörpern, ist von Natur aus polyklonal und wird mit Komponenten in Rohextrakten Komplexe bilden, anders als Erythropoietin allein. Für den Hintergrund der vorliegenden Erfindung von Interesse sind auch kürzlich bekannt gewordeneGB 2,085,887 (Sugitomo et al.), Published May 6, 1982, describes a method for producing hybrid human lymphoblastoid cells and reports production levels ranging from 3 to 420 units of erythropoietin per ml of cell suspension (distributed in the cultures after mammalian host propagation containing up to 10 7 cells per ml, the best results reported to reach them were that the production rate of erythropoietin was 40 to 4000 units / 10 6 cells / 48 hours in in vitro culture following cell transfer from in vivo propagation systems. (See also U.S. Patent No. 4,377,513.) Numerous proposals have been made for the isolation of tissue erythropoietin, including neoplastic cells, but the yields have been See, for example, Jelkman, et al., Ex. Hematol., 11 (7), 581-588 (1983), Tambourin, et al., PNAS (USA), 80, 6269-6273 (1983). Katsucka, et al., Gann, 74, 534-541 (1983); Hagiwara, et al., Blood, 63 (4), 828-835 (1984); and Choppin, et al., Blood 64 (2), 341-347 (1984). Other isolation methods used to obtain purified erythropoietin include immunological procedures. An anti-erythropoietin-directed polyclonal serum-derived antibody was developed by injecting an animal, preferably a rat or rabbit, with human erythropoietin. The injected human erythropoietin is recognized by the animal's immune system as a foreign substance and triggers the production of antibodies to the antigen. Different cells that respond to stimulation by the antigenic substance produce and release antibodies that are slightly different from those of other reacting cells. The antibody activity is retained in the animal's serum when the blood is extracted. While unpurified semm or antibody preparations, purified as a semm immunoglobulin G fraction, can then be used in assays to determine and complex with human erythropoietin, the materials have a significant drawback. This serum antibody, composed of all the different antibodies produced by single cells, is polyclonal in nature and will complex with components in crude extracts, unlike erythropoietin alone. Of interest to the background of the present invention are also recently known

Fortschritte auf dem Gebiet hinsichtlich der Entwicklung kontinuierlicher Zellkulturen, die in der Lage sind, eine einzige Art von Antikörpern zu bilden, die spezifisch immunologisch reaktiv mit einer einzigen antigenen Bestimmungsgröße eines ausgewählten Antigens ist. Siehe allgemein Chisholm, High Technology, Bd.3, Nr. 1, 57-63 (1983).Advances in the field of developing continuous cell cultures capable of producing a single type of antibody that is specifically immunologically reactive with a single antigenic determinant of a selected antigen. See, generally, Chisholm, High Technology, Vol.3, No. 1, 57-63 (1983).

Es wurden Versuche unternommen, Zellfusions- und Hybridisierungstechniken anzuwenden, um „monoklonale" Antikörper bei der Isolierung und quantitativen Bestimmung von Human-Erythropoietin einzusetzen. Als ein Beispiel erschien ein Bericht über die erfolgreiche Entwicklung der Maus-Maus-Hybridomazellinien, die monoklonale Antikörper für Human-Erythropoietin absonderten, in Kurzform durch Lee-Huang, Abstract No. 1463, Fed. Proa, 41, 520 (1982). Als ein weiteres Beispiel erschien eine detaillierte Beschreibung der Herstellung und Verwendung monoklonaler Anti-Erythropoietin-Antikörper durch Weiss et al., P.N.A.S. (USA) 79,5465-5469 (1982). Siehe auch Sasaki, Biomed. Biochim. Acta., 42(11/12), 5202-5206 (1983); Yanagawa, et al., Blood 64 (2), 357-364 (1984), Yanagawa, et al., J. Biol. Chem., 259 (5), 2707-2710 (1984); und US-PSk 4465624. Für den Hintergrund der Erfindung sind ebenso von Interesse Berichte über die immunologische Aktivität synthetischer Peptide die die in natürlich vorkommenden Proteinen, Glycoproteinen und Nucleoproteinen vorhandenen Aminosäuresequenzen im wesentlichen verdoppeln. Insbesondere Polypeptide mit relativ geringer Molekülmasse haben gezeigt, daß sie an Immunreaktionen teilnehmen, die in Dauer und Umfang den Immunreaktionen physiologisch bedeutender Proteine, wie virale Antikörper, Polypeptidhormone und ähnliche ähneln. Zu den Immunreaktionen derartiger Polypeptide gehört auch die Provozierung der Bildung spezifischer Antikörper in immunologisch aktiven Tieren. Siehe z.B. Lerner et al. Cell, 23, 309-310 (1981); Ross, et al., Nature, 294, 654-656 (1981); Walter, et al., P.N.A.S. (USA), 77,5197-5200 (1980); Lerner, et al., P.N.A.S. (USA), 78, 3403-3407 (1981); Walter, et al., P.N.A.S. (US), 78, 4882^886 (1981); Wong, et al., P.N.A.S. (USA), 78, 7412-7416 (1981 ); Green, et al., Cell, 28, 477-487 (1982); Nigg, et al., P.N.A.S. (USA), 79, 5322-5326 (1982); Baron, et al., Cell, 28, 395-404 (1982); Dreesman, et al.. Nature, 295,158-160 (1982); und Lerner, Scientific American, 248, No. 2,66-74 (1983). Siehe auch Kaiser, et al., Science, 223, pp. 249-255 (1984) bezüglich biologischer und immunologischer Aktivitäten synthetischer Peptide, die die sekundären Strukturen der Peptidhormone annähernd teilen, nicht jedoch deren primäre strukturelle Anordnung. Die oben genannten Studien beziehen sich natürlich auf Aminosäuresequenzen von Proteinen, die sich von Erythropoietin unterscheiden, einer Substanz, für die keine wesentliche Aminosäuresequenz bisher beschrieben worden ist. In der anhängigen US-Patentanmeldung Nr.463724, an der Miteigentum besteht, eingereicht am 4. Februar 1983 durch J. Egrie, veröffentlicht am 22. August 1984 als EP-OS 0116446 wird eine Maus-Maus-Hybridoma-Zellinie (ATCC HB 8209) beschrieben, die einen hoch spezifischen, monoklonalen, Anti-Erythropoietin-Antikörper produziert, der auch spezifisch immunoreaktiv mit einem Polypeptid ist, das aus der folgenden Sequenz von Aminosäuren besteht: NH^AIa-Pro-Pro-Arg-Leu-lle-Cys-Asp-Ser-Arg-Val-Leu-Glu-Arg-Tyr-Leu-Leu-Glu-Ala-Lys-COOH.Attempts have been made to use cell fusion and hybridization techniques to employ "monoclonal" antibodies in the isolation and quantitation of human erythropoietin By way of example, a report appeared on the successful development of mouse-mouse hybridoma cell lines containing human monoclonal antibodies Prodr, 41, 520 (1982) As another example, a detailed description of the preparation and use of monoclonal anti-erythropoietin antibodies by Weiss et al. See also Sasaki, Biomed., Biochim, Acta., 42 (11/12), 5202-5206 (1983), Yanagawa, et al., Blood 64 (2)., PNAS (USA) 79, 5465-5469 (1982). , 357-364 (1984), Yanagawa, et al., J. Biol. Chem., 259 (5), 2707-2710 (1984), and U.S. Patent 4,665,624. Background of the invention are also of interest to reports the immunological activity of synthetic peptides in natural occurring proteins, glycoproteins and nucleoproteins substantially double existing amino acid sequences. In particular, relatively low molecular weight polypeptides have been shown to participate in immune responses that are similar in duration and extent to the immune responses of physiologically important proteins, such as viral antibodies, polypeptide hormones, and the like. Immune responses of such polypeptides also include provoking the formation of specific antibodies in immunologically active animals. See, e.g. Lerner et al. Cell, 23, 309-310 (1981); Ross, et al., Nature, 294, 654-656 (1981); Walter, et al., P.N.A.S. (USA), 77, 5597-5200 (1980); Lerner, et al., P.N.A.S. (USA), 78, 3403-3407 (1981); Walter, et al., P.N.A.S. (US), 78, 4882-886 (1981); Wong, et al., P.N.A.S. (USA), 78, 7412-7416 (1981); Green, et al., Cell, 28, 477-487 (1982); Nigg, et al., P.N.A.S. (USA), 79, 5322-5326 (1982); Baron, et al., Cell, 28, 395-404 (1982); Dreesman, et al., Nature, 295, 158-160 (1982); and Lerner, Scientific American, 248, no. 2,66-74 (1983). See also Kaiser, et al., Science, 223, pp. 249-255 (1984) for biological and immunological activities of synthetic peptides that approximately share the secondary structures of the peptide hormones but not their primary structural arrangement. The above studies, of course, relate to amino acid sequences of proteins other than erythropoietin, a substance for which no essential amino acid sequence has been previously described. In co-owned U.S. Patent Application No. 467244, filed on February 4, 1983 by J. Egrie, published August 22, 1984, EP-OS 0116446 discloses a mouse-mouse hybridoma cell line (ATCC HB 8209 ), which produces a highly specific, monoclonal, anti-erythropoietin antibody that is also specifically immunoreactive with a polypeptide consisting of the following sequence of amino acids: NH 1 -Ala-Pro-Pro-Arg-Leu-Ile-Cys Asp-Ser-Arg-Val-Leu-Glu-Arg-Tyr-Leu-Leu-Glu-Ala-Lys-COOH.

Die Polypeptidsequenz ist eine, die den ersten zwanzig Aminosäureresten reifen Human-Erythropoietins zuzuschreiben ist, die nach dem Verfahren von Miyake et al., J. Biol. chem. 252, 5558-5564 (1977) isoliert wurden, und für die eine Aminosäureanalyse mittels Gasphasensequenzer (Applied Biosystems, Inc.) durchgeführt wurde nach der Verfahrensweise von Hewick, M. et al., J. Biol. Chem., 256, 6990-7997 (1981). Siehe auch Sue et al., Proc. Nat. Acad. Sei. (USA), 80, S. 3651-3655 (1983) betreffend die Entwicklung polyklonaler Antikörper gegen ein synthetisches 26-mer, basierend auf einer unterschiedlichen Aminosäuresequenz und Sytowski et al., J. Immunol. Methods, 69, S. 181-186 (1984).The polypeptide sequence is one attributable to the first twenty amino acid residues of mature human erythropoietin prepared by the method of Miyake et al., J. Biol. Chem. 252, 5558-5564 (1977) and for which amino acid analysis was performed by gas-phase sequencer (Applied Biosystems, Inc.) according to the procedure of Hewick, M. et al., J. Biol. Chem., 256, 6990- 7997 (1981). See also Sue et al., Proc. Nat. Acad. Be. (USA), 80, pp. 3651-3655 (1983) regarding the development of polyclonal antibodies to a synthetic 26-mer based on a different amino acid sequence and Sytowski et al., J. Immunol. Methods, 69, p. 181-186 (1984).

Während polygonale und monoklonale Antikörper, wie oben beschrieben, zu sehr nützlichen Produkten für den Einsatz in Immunoassays zur Bestimmung und mengenmäßigen Erfassung von Erythropoietin führen und bei der Affinitätsreinigung von Erythropoietin verwendet ist, erscheint es unwahrscheinlich, daß diese Materialien leicht zur großtechnischen Isolierung größerer Mengen Erythropoietin aus Säugetiermaterial eingesetzt werden können, die ausreichend sind für weitere Analysen, klinische Untersuchungen und eine potentiell weitreichende therapeutische Verwendung der Substanz bei der Behandlung von beispielsweise chronischen Nierenerkrankungen, wobei krankes Gewebe nicht in der Lage ist, die Produktion von Erythropoietin aufrechtzuerhalten. Es besteht daher in der Wissenschaft die Auffassung, daß die besten Aussichten zur vollständigen Kennzeichnung von Säugetier-Erythropoietin und Bereitstellung großer Mengen davon zur potentiellen diagnostischen und klinischen Verwendung darin bestehen, erfolgreich die rekombinanten Verfahren einzusetzen, um eine großtechnische mikrobielle Synthese der Verbindung zu ermöglichen.While polygonal and monoclonal antibodies, as described above, lead to very useful products for use in immunoassays for the determination and quantification of erythropoietin and are used in the affinity purification of erythropoietin, it is unlikely that these materials are readily available for large scale isolation of larger quantities of erythropoietin can be used from mammalian material sufficient for further analysis, clinical investigation, and potentially far-reaching therapeutic use of the substance in the treatment of, for example, chronic kidney disease where diseased tissue is unable to sustain the production of erythropoietin. It is therefore believed in the art that the best prospects for fully labeling mammalian erythropoietin and providing it with large amounts for potential diagnostic and clinical use is to successfully use the recombinant techniques to allow for large scale microbial synthesis of the compound.

Während es so erscheint, daß bei der versuchten Isolierung von DNA-Sequenzen, die für Human- und andere Säugetierarten-Erythropoietin kodieren, wesentliche Fortschritte gemacht wurden, scheint dies doch nicht so erfolgreich gewesen zu sein. Dies liegt prinzipiell an dem Mangel an Gewebematerial, insbesondere menschlichem Gewebematerial, das mRNA-angereichert ist, und das gestatten würde, eine cDNA-Bibliothek aufzubauen, aus der eine für Erythropoietin codierende DNA-Sequenz durch Standardverfahren isoliert werden könnte. Darüber hinaus ist über die fortlaufende Sequenz der Aminosäurereste des Erythropoietins so wenig bekannt, daß es nicht möglich ist, beispielsweise lange Polynucleotidsonden zu konstruieren, die in der Lage sind, zuverlässig bei dem DNA/DNA-Hybridisierungsscreening von cDNA und insbesondere genomischen DNA-Bibliotheken eingesetzt zu werden.While it appears that substantial progress has been made in attempting to isolate DNA sequences encoding human and other mammalian species erythropoietin, it does not appear to have been so successful. This is principally due to the lack of tissue material, particularly human tissue material, which is mRNA-enriched and would allow to construct a cDNA library from which an erythropoietin-encoding DNA sequence could be isolated by standard techniques. In addition, the sequence of amino acid residues of erythropoietin is so little known that it is not possible, for example, to construct long polynucleotide probes capable of reliable use in DNA / DNA hybridization screening of cDNA and in particular genomic DNA libraries to become.

Als Erläuterung dafür sei genannt, daß die 20-Aminosäuresequenz, die zur Erzeugung des oben genannten monoklonalen Antikörpers verwendet wurde, produziert durch ATCC Nr. HB8209, keine Konstruktion einer zweifelsfreien 60-Basenpaar-Oligonucleotidsonde in der von Anderson et al., ebenda, beschriebenen Weise. Es wird eingeschätzt, daß das Humangen für Erythropoietin als ein „Einzelkopie-Gen" (aingle copy gen) innerhalb des menschlichen Genoms erscheint und in jedem Fall das für Human-Erythropoietin codierte genetische Material wahrscheinlich aus weniger als 0,00005% der gesamten menschlichen genomischen DNA besteht, die in einer Gen-Bibliothek vorhanden sein würde.By way of illustration, the 20 amino acid sequence used to produce the above-mentioned monoclonal antibody produced by ATCC No. HB8209, no construction of a unambiguous 60 base pair oligonucleotide probe as described by Anderson et al., Ibid Wise. It is estimated that humanity for erythropoietin appears as a "single copy gene" within the human genome, and in any event, the genetic material encoded for human erythropoietin is likely to be less than 0.00005% of the total human genomic DNA, which would be present in a gene library.

Bis heute sind die erfolgreichsten der in der Literatur bekannt gewordenen Versuche mit Rekombinanten verwandten Verfahren zur Bereitstellung von DNA-Sequenzen für die Verwendung bei der mikrowellen Expression isolierbarer 3Mengen von Säugetier-Erythropoietin weit vor dem Ziel stehengeblieben. Als Beispiel berichtet Farber et al., Exp. Hematol. 11, Supp. 1.4, Abstract 101 (1983) über die Extraktion von mRNAaus Nierengewebe von Phenylhydrazin-behandelten Pavianen und die Injizierung von mRNA in Xenopus-Iaevis-Eizellen mit dem eher flüchtigen Ergebnis der in vitro Produktion eines Gemisches von „Translationsprodukten", das unter anderem biologische Eigenschaften von Erythropoietin entfaltete. In der jüngsten Zeit berichteten Farberet al., Blood, 62, Nr. 5, Suppl. Nr. 1, Abstract 392 auf Seite 122 a (1983) über die in vitro-Translation von Humannieren-mRNA durch Frosch-Eizellen. Es wurde geschätzt, daß das resultierende Translationsproduktgemisch in der Größenordnung von 220 (Millieinheiten) (mU) eines Translationsproduktes mit der Aktivität von Erythropoietin pro Mikrogramm injizierte mRNA enthielt. Während sich solche Gehalte bei der in vitro-Translation exogener mRNA als ziemlich niedrig bestätigten (verglichen mit den schon früher bekannt gewordenen Gehalten der Pavian-mRNA-To date, the most successful of the literature-based attempts at recombinant-related methods to provide DNA sequences for use in microwell expression of isolatable 3 levels of mammalian erythropoietin have been far ahead of the target. As an example, Farber et al., Exp. Hematol. 11, Supp. 1.4, Abstract 101 (1983) on the extraction of mRNA from kidney tissue from phenylhydrazine-treated baboons and the injection of mRNA into Xenopus ovary eggs with the rather volatile result of the in vitro production of a mixture of "translation products", including biological properties Recently, Farber et al., Blood, 62, No. 5, Suppl. No. 1, Abstract 392 on page 122a (1983) reported the in vitro translation of human mRNA frog egg cell mRNA It was estimated that the resulting translation product mixture contained on the order of 220 (milliunits) (mU) of a translation product with the activity of erythropoietin per microgram of injected mRNA, while those levels were confirmed to be rather low by the in vitro translation of exogenous mRNA ( compared to the previously reported levels of baboon mRNA

Translation in das gesuchte Produkt), wurde geglaubt, daß die Ergebnisse die menschliche Niere als Ort der Erythropoietinexpression bestätigen und die Konstruktion einer angereicherten Humannieren-cDNA-Bibliothek gestatten würden, aus der das gewünschte Gen isoliert werden könnte, (siehe auch Farber, Clin. Res., 31[4], 769A [1983]). Seit Einreichen der US-Patentanmeldungen Nr.561024und 582185 ist ein einziger Bericht zur Klonierung und Expression erschienen, in dem behauptet wird, Human-Erythropoietin-cDNA in E. coli erhalten zu haben. Dabei wurden eine Anzahl von cDNA-Klonen in E. coli-Plasmide insertiert, und es wurden ß-Lactamase-Fusionsprodukte festgestellt, die sich immunreaktiv mit einem monoklonalen Antikörper zu einem unspezifizierten „Epitop" von Human-Erythropoietin verhielten. Siehe Lee-Huang, Proc.Nat.Acad.Sci. (USA), 81, Ss.2708-2712 (1984).-Translation into the product sought), it was believed that the results would confirm the human kidney as the site of erythropoietin expression and allow the construction of an enriched human kidney cDNA library from which the desired gene could be isolated (see also Farber, Clin. Res., 31 [4], 769A [1983]). Since filing US Patent Application Nos.561024 and 582185, a single report on cloning and expression has appeared, claiming to have obtained human erythropoietin cDNA in E. coli. A number of cDNA clones were inserted into E. coli plasmids and β-lactamase fusion products were found to react immunoreactively with a monoclonal antibody to an unspecified "epitope" of human erythropoietin. See Lee-Huang, Proc.Nat.Acad.Sci. (USA), 81, p.2708-2712 (1984).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen gereinigten und isolierten Polypeptids mit einem Teil oder der gesamten primären strukturellen Anordnung und einer oder mehrerer biologischer Eigenschaften von natürlich auftretendem Erythropoietin.The object of the invention is to provide a novel purified and isolated polypeptide having some or all of the primary structural organization and one or more biological properties of naturally occurring erythropoietin.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Peptide mit den gewünschten Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellu ng aufzufinden für die Manipulation genetischer Materialien.The invention has for its object to find new peptides with the desired properties and methods for their Herstellungsu ng for the manipulation of genetic materials.

Erfindungsgemäß werden in erster Linie neue gereinigte und isolierte Polypeptidprodukte zur Verfügung gestellt, die einen Teil oder die gesamte primäre Strukturanordnung (d.i. die fortlaufende Sequenz der Aminosäurereste) sowie eine oder mehrere biologische Eigenschaften (z. B. immunologische Eigenschaften und in vivo- und in vitro-biologische Aktivität) von natürlich vorkommendem Erythropoietin aufweisen, einschließlich Allel-Varianten davon. Diese Polypeptide sind auch allein dadurch gekennzeichnet, daß sie das Produkt einer procaroytischen oder eurcaroytischen Wirtsexpression \z. B. durch Bakterien-, Hefe- und Säugetierzellen in Kultur) exogener DNA-Sequenzen darstellen, die durch genomisches oder cDNA-Klonieren oder durch Gensynthese erhalten werden. Produkte mikrobieller Expression in Wirbeltier- (z. B. Säugetier- und Vogel-)zellen können weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, daß sie frei von einer Assoziation mit Humanproteinen oder anderen kontaminierenden Stoffen sind, die in ihrer natürlichen Säugetierzellenumgebung oder in extrazellulären Flüssigkeiten wie Plasma oder Urin mit Erythropoietin assoziiert sein können. Die Produkte typischer Hefe- (ζ. B. Saccaromyces cerevisiae) oder Procaryoten (z. B. E. coli) Wirtszellen sind frei von einer Assoziation mit irgendwelchen Säugetierproteinen. Abhängig vom verwendeten Wirt, können die erfindungsgemäßen Polypeptide mit Säugetier- oder anderen eucaryotischen Carbohydraten glykosyliert werden oder unglykosyliert bleiben. Die erfindungsgemäßen Polypeptide können auch einen am Anfang stehenden Methionin-Aminosäurereste-(an Position-1) aufweisen.The invention provides primarily novel purified and isolated polypeptide products that contain some or all of the primary structural organization (ie, the contiguous sequence of amino acid residues) and one or more biological properties (eg, immunological properties and in vivo and in vitro biological activity) of naturally occurring erythropoietin, including allelic variants thereof. These polypeptides are also characterized solely by being the product of procaroytic or eurocardial host expression . By bacterial, yeast and mammalian cells in culture) of exogenous DNA sequences obtained by genomic or cDNA cloning or by gene synthesis. Products of microbial expression in vertebrate (e.g., mammalian and avian) cells may be further characterized as being free from association with human or other contaminants found in their natural mammalian cell environment or in extracellular fluids such as plasma or human Urine may be associated with erythropoietin. The products of typical yeast (B. saccaromyces cerevisiae) or procaryotic (e.g., E. coli) host cells are free of association with any mammalian proteins. Depending on the host used, the polypeptides of the invention may be glycosylated with mammalian or other eucaryotic carbohydrates or remain unglycosylated. The polypeptides of the invention may also have an initial methionine amino acid residue (at position-1).

Zu den neuen Glycoproteinprodukten der Erfindung gehören solche, die eine primäre strukturelle Anordnung mit ausreichender Duplizierbarkeit von dereines natürlich vorkommenden (z.B. Human-)Erythropoietins aufweisen, um damit zu einer oder mehreren der biologischen Eigenschaften dieser Verbindung zu gelangen und eine durchschnittliche Carbohydratzusammensetzung haben, die von der natürlich auftretenden (z. B. Human-) Erythropoietins abweicht. Die durch die vorliegende Erfindung vorgesehenen Wirbeltier- (z.B. COS-1 und CHO)zellen gehören zu den ersten immer erhältlichen Zellen, die in vitro kontinuierlich vermehrt werden können und die durch Setzen auf Kultur in der Lage sind, in ihrem Wachstumsmedium im Überschuß von 100E (vorzugsweise im Überschuß von 500E und am bevorzugtesten im Überschuß von 1000 bis 5000E) Erythropoietin pro 106 Zellen in 48 Stunden zu produzieren, wie durch Radioimmunoassay bestimmt wurde. Weiterhin erbringt die vorliegende Erfindung synthetische Polypeptide, ganz oder teilweise duplikativ, fortlaufender Sequenzen von Erythropoietin-Aminosäureresten, die hier zum ersten Mal beschrieben werden. Diese Sequenzen können infolge Beteiligung primärer, sekundärer oder teriärer Struktur- oder Anordnungscharakteristika mit natürlich vorkommenden Erythropoietin biologische Aktivität und/oder immunologische Eigenschaften besitzen genau wie das natürlich auftretende Produkt, so daß sie als biologisch aktive oder immunologische Ersatzstoffe für Erythropoietin in therapeutischen und immunologischen Verfahren eingesetzt werden können. Dementsprechend vorgesehen sind durch Standardverfahren erzeugte monoklonale oder polyklonale Antikörper, die mit derartigen Polypeptiden immunoreaktiv sind, vorzugsweise auch immunoreaktiv mit natürlich auftretendem Erythropoietin.Novel glycoprotein products of the invention include those which have a primary structural arrangement with sufficient duplicability from a naturally occurring (eg, human) erythropoietin to yield one or more of the biological properties of that compound and have an average carbohydrates composition derived from naturally occurring (eg, human) erythropoietin. The vertebrate animals (eg, COS-1 and CHO) cells provided by the present invention are among the first ever available cells that can be propagated continuously in vitro and that are capable of growing in their growth medium in excess of 100E (preferably in excess of 500E and most preferably in excess of 1000 to 5000E) to produce erythropoietin per 10 6 cells in 48 hours, as determined by radioimmunoassay. Further, the present invention provides synthetic polypeptides, in whole or in part duplicatively, of contiguous sequences of erythropoietin amino acid residues, which are described herein for the first time. These sequences may possess biological activity and / or immunological properties as a result of involvement of primary, secondary or tertiary structural or dispositional characteristics with naturally occurring erythropoietin, as well as the naturally occurring product, so as to be used as biologically active or immunological substitutes for erythropoietin in therapeutic and immunological procedures can be. Accordingly, provided by standard methods, monoclonal or polyclonal antibodies that are immunoreactive with such polypeptides, preferably also immunoreactive with naturally occurring erythropoietin.

Die vorliegende Erfindung erläutern klonierte DNA-Sequenzen vom Affen oder Menschen und auf geeignete Weise daraus abgeleitete Polypeptidsequenzen, die die primäre Strukturanordnung von Erythropoietinen mit ihrem entsprechenden Ursprung vom Affen oder Menschen darstellen.The present invention illustrates monkey or human cloned DNA sequences and polypeptide sequences appropriately derived therefrom which are the primary structural arrangement of erythropoietins of their corresponding monkey or human origin.

Die Erfindung betrifft auch neue biologisch funktionell, virale und ringförmige Plasmid-DNA-Vektoren, die die DNA-Sequenzen der Erfindung enthalten sowie mikrobielle (z. B. bakterielle, Hefe- und Säugetierzellen-)Wirtsorganismen, die durch Eingriff derartiger Vektoren transformiert oder transferiert werden. Dementsprechend betrifft die Erfindung neue Verfahren zur Herstellung nützlicher Polypeptide durch Kulturwachstum derartig transformierter oder transferierter mikrobieller Wirte unter die Expression exogener, Vektor-geborener DNA-Sequenzen im großen Maßstab fördernden Bedingungen und die Isolierung der gewünschten Polypeptide aus dem Wachstumsmedium, den Zellysaten oder Zellmembranfraktionen. Isolierung und Reinigung mikrobiell exprimierter, erfindungsgemäßer Polypeptide kann durch gebräuchliche Verfahren erfolgen, einschließlich praparativer chromatografischer Trennungen und immunologischer Trennungen unter Einsatz monoklonaler und/oder polyklonaler Antikörperpräparationen.The invention also relates to novel biologically functional, viral and cyclic plasmid DNA vectors containing the DNA sequences of the invention as well as microbial (e.g., bacterial, yeast and mammalian) host organisms that transform or transfer by intervention of such vectors become. Accordingly, the invention relates to novel methods of producing useful polypeptides by culturing growth of such transformed or transferred microbial hosts under the expression of exogenous, vector-borne DNA sequences on a large scale promoting conditions and isolating the desired polypeptides from the growth medium, cell lysates or cell membrane fractions. Isolation and purification of microbially expressed polypeptides of the invention can be accomplished by conventional methods, including preparative chromatographic separations and immunological separations using monoclonal and / or polyclonal antibody preparations.

Unter Darstellung der Sequenz der Aminosäurereste von Erythropoietin sieht die vorliegende Erfindung die totale und/oder partielle Herstellung von DNA-Sequenzen vor, die für Erythropoietin codieren und die solch vorteilhafte Charakteristika wie Einbeziehung von für die Expression „bevorzugten" Codons durch Nicht-Säugetierwirte, mit der Maßgabe, daß Stellen für das Schneiden durch Restriktionsendonuclease-Enzyme vorgesehen sind und der weiteren Maßgabe von zusätzlichen Anfangs-, End- oder Zwischen-DNA-Sequenzen, die die Konstruktion leicht exprimierbarer Vektoren erleichtern. Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung (und Entwicklung durch Stellen-spezifische Mutagenese von cDNA und genomischerPresenting the sequence of the amino acid residues of erythropoietin, the present invention contemplates the total and / or partial production of DNA sequences encoding erythropoietin and having such beneficial characteristics as including non-mammalian hosts for "preferred" codons for expression provided that sites are provided for cleavage by restriction endonuclease enzymes, and the further provision of additional initial, terminal or intermediate DNA sequences that facilitate the construction of easily expressible vectors Accordingly, the present invention relates to the preparation (and development by site-specific mutagenesis of cDNA and genomic

DNA) von DNA-Sequenzen, die für die mikrobielle Expression von Polypeptidanalogen oder Derivaten von Erythropoietin codieren, die sich von natürlich vorkommenden Formen durch Identität oder Ort der Anordnung eines oder mehrerer Aminosäurereste unterscheiden (d. i. Deletierungsanaloga, die weniger als alle der für EPO spezifizierenden Reste enthalten und/oder Substitutionsanaloge, worin eine oder mehrere der spezifizierten Reste durch andere Reste ersetzt ist und/oder Additionsanaloga, worin einer oder mehrere Aminosäurereste an einenterminalen oder mediaIen Teil des Polypeptids angefügt ist); und die an einigen oder allen Eigenschaften natürlich vorkommender Formen teilhaben.DNA) of DNA sequences encoding the microbial expression of polypeptide analogues or derivatives of erythropoietin that differ from naturally occurring forms by the identity or location of the location of one or more amino acid residues (i.e., deletion analogs that are less than all of the EPO-specifying residues and / or substitution analogs wherein one or more of the specified residues is replaced by other residues and / or addition analogs wherein one or more amino acid residues are attached to a terminal or medium portion of the polypeptide); and participate in some or all of the properties of naturally occurring forms.

Die neuen DNA-Sequenzen der Erfindung enthalten alle für eine sichere Expression in procaryotischen oder eucaryotischen Wirtszellen von Polypeptidprodukten erforderlichen Sequenzen, die zumindest einen Teil der primären Strukturanordnung aufweisen sowie eine oder mehrere der biologischen Eigenschaften von Erythropoietin, von denen umfaßt werden:The novel DNA sequences of the invention contain all sequences necessary for safe expression in procaryotic or eucaryotic host cells of polypeptide products which comprise at least a portion of the primary structural arrangement and one or more of the biological properties of erythropoietin, which include:

(a) die in den Tabellen V und Vl aufgeführten DNA-Sequenzen oder deren Komplementärstränge; (b) DNA-Sequenzen, die (unter Hybridisierungsbedingungen, wie sie hier erläutert werden oder strengeren Bedingungen) zu DNA-Sequenzen, wie sie unter (a) definiert sind, hybridisieren, oder zu Fragmenten davon; und (c) DNA-Sequenzen, die allerdings'unter Degenerierung des genetischen Codes — zu unter (a) und (b) definierten DNA-Sequenzen hybridisieren würden. Speziell vom Teil (b) umfaßt sind genomische DNA-Sequenzen, die allelische Variantenformen von Affen- oder Human-Erythropoietin verschlüsseln und/oder andere Säugetierarten von Erythropoietin decodieren. Speziell vom Teil (c) umfaßt sind hergestellte DNA-Sequenzen, die EPO, EPO-Fragmente und EPO-Analoge verschlüsseln, deren DNA-Sequenzen Condons enthalten können, die die Translation von Boten-RNA in Nicht-Wirbeltierwirten erleichtern.(a) the DNA sequences listed in Tables V and VI or their complementary strands; (b) DNA sequences that hybridize (under hybridization conditions, as discussed herein or more stringent conditions) to DNA sequences as defined under (a), or to fragments thereof; and (c) DNA sequences which, however, would hybridize to DNA sequences as defined under (a) and (b) while degenerating the genetic code. Specifically included in part (b) are genomic DNA sequences that encode allelic variant forms of monkey or human erythropoietin and / or decode other mammalian species of erythropoietin. Specifically included in part (c) are prepared DNA sequences encoding EPO, EPO fragments and EPO analogs whose DNA sequences may contain condons that facilitate the translation of messenger RNA into non-vertebrate hosts.

Weiterhin der vorliegenden Erfindung zuzuordnen ist die Klasse von Polypeptiden, die für Teile des DNA-Komplements zum oberen Strang der Human-genomischen DNA-Sequenz von Tabelle Vl codieren, d.i. „komplementär umgekehrte Proteine", wie sie von Tramontano et al.. Nucleic Acids Research, 12, S. 5049-5049 — (1984) Ebenfalls von der Erfindung umfaßt sind pharmazeutische Zusammensetzungen, die wirksame Mengen an erfindungsgemäßen Polypeptidprodukten enthalten, zusammen mit geeigneten Verdünnungsmitteln, Zusätzen und/oderTrägerstoffen, die eine Erythropoietintherapie gestatten, insbesondere zur Behandlung anämischer Krankheitszustände und vorzugsweise solcher anämischer Zustände, wie sie bei chronischem Nierenversagen auftreten.Further assignable to the present invention is the class of polypeptides encoding portions of the DNA complement to the upper strand of the human genomic DNA sequence of Table VI, i. Nucleic Acids Research, 12, pp. 5049-5049 - (1984) Also included within the invention are pharmaceutical compositions containing effective amounts of polypeptide products of the invention, together with suitable diluents , Adjuncts and / or excipients that permit erythropoietin therapy, particularly for the treatment of anemic conditions, and preferably such anemic conditions as occur in chronic renal failure.

Die erfindungsgemäßen Polypeptidprodukte können „markiert" werden durch kovalente Bindung an eine bestimmbare Markersubstanz (z. B. radiomarkiert mit 125I), um zu Reagentien zu gelangen, die bei der Ermittlung und mengenmäßigen Bestimmung von Erythropoietin in festem Gewebe und flüssigen Proben wie Blut oder Urin von Nutzen sind. Die erfindungsgemäßen DNA-Produkte können auch mit bestimmbaren Markern (wie Radiomarkern und Nicht-Isotopenmarkern wie Biotin) markiet und bei DNA-Hybridisierungsverfahren eingesetzt werden, um die Erythropoietin-Genposition und/oder die Genposition irgendeiner verwandten Genfamilie aus der Human-, Affen- und anderen Säugetierspezies-Chromosomenkarte zu orten. Sie können auch zum Herausfinden von Erythropoietin-Genunstimmigkeiten an Hand des DNA-Gehalts verwendet werden und als Genmarker zur Identifizierung benachbarter Gene und deren Unstimmigkeiten.The polypeptide products of the present invention can be "labeled" by covalent binding to a detectable marker (e.g., radiolabeled with 125 I) to yield reagents used in the detection and quantification of erythropoietin in solid tissue and liquid samples such as blood or blood The DNA products of the invention may also be labeled with detectable markers (such as radiotranslucers and non-isotopic labels such as biotin) and used in DNA hybridization procedures to determine the erythropoietin gene position and / or gene position of any related human gene family They can also be used to detect erythropoietin gene deficiencies based on DNA content and as a gene marker to identify adjacent genes and their discrepancies.

Wie hieranschließend im Detail beschrieben wird, bringt die vorliegende Erfindung signifikante Verbesserungen bei den Bestimmungsverfahren eines speziellen einzelsträngigen Polynucleotids unbekannter Sequenz in einer heterogenen zellulären oder viralen Probe mit sich, die multipler einzelsträngiger Polynucleotide enthält, wobeiAs will be described in detail below, the present invention involves significant improvements in the methods of determination of a particular single-stranded polynucleotide of unknown sequence in a heterogeneous cellular or viral sample containing multiple single-stranded polynucleotides, wherein

(a) ein Gemisch markierter, einzelsträngiger Nucleotidsonden mit gleichmäßig variierenden Basensequenzen hergestellt wird, wobei jede dieser Sonden potentiell spezifisch komplementär zu einer Sequenz von Basen ist, die in dem zu bestimmenden Polynucleotid vermutlich nur einmal existierend ist,(a) preparing a mixture of labeled, single-stranded nucleotide probes having uniformly varying base sequences, each of said probes being potentially specifically complementary to a sequence of bases which is believed to exist only once in the polynucleotide to be determined;

(b) die Probe auf einem festen Substrat fixiert ist,(b) the sample is fixed on a solid substrate,

(c) das Substrat mit der darauf fixierenden Probe behandelt wird, um die weitere Bindung von Polynucleotiden daran zu verhindern, ausgenommen mittels Hybridisierung an Polynucleotide in der Probe,(c) treating the substrate with the specimen thereon to prevent further binding of polynucleotides thereto except by hybridization to polynucleotides in the specimen;

(d) das behandelte Substrat mit der darauf fixierten Probe flüchtig mit dem genannten Gemisch markierter Sonden unter solchen Bedingungen in Kontakt gebracht wird, die die Hybridisierung nur zwischen vollständig komplementären Polynucleotiden erleichtern, und(d) the treated substrate, with the sample fixed thereon, being transiently contacted with said mixture of labeled probes under conditions which facilitate hybridization only between fully complementary polynucleotides, and

(c) das spezifische Polynucleotid durch Beobachten des Abiaufens einer Hybridisierungsreaktion zwischen diesem und einer vollständig komplementären Sonde innerhalb des Gemisches markierter Sonden bestimmt wird, was durch Vorhandensein einer höheren Dichte von markiertem Material auf dem Substrat am Ort des spezifischen Polynucleotids bewiesen wird, im Vergleich zu einer Hintergrund-Dichte am markierten Material, die sich aus der nichtspezifischen Bindung markierter Sonden an das Substrat ergibt.(c) determining the specific polynucleotide by observing the elimination of a hybridization reaction between it and a fully complementary probe within the mixture of labeled probes, as evidenced by the presence of a higher density of labeled material on the substrate at the site of the specific polynucleotide, as compared to a background density on the labeled material resulting from nonspecific binding of labeled probes to the substrate.

Die Verfahren sind insbesondere effektiv bei Situationen, die die Verwendung von 64,128,256,512,1 024 oder mehr gemischten Polynucleotidsonden mit einer Länge von 17 bis 20 Basen bei DNA/DNA- oder RNA/RNA- oder DNA/RNA-Hybridisierungen erfordern.The methods are particularly effective in situations requiring the use of 64,128,256,512,124 or more mixed polynucleotide probes 17 to 20 bases in length in DNA / DNA or RNA / RNA or DNA / RNA hybridizations.

Wie weiter unten ausgeführt wird, haben die oben genannten verbesserten Verfahren die Erkennung von cDNA-Klonen gestattet, die für Erythropoietin mit Ursprung von Affenspezies codieren, innerhalb einer Bibliothek, die aus anämischer AffennierenzellmRNA hergestellt wurde. Insbesondere wurde ein Gemisch von 128 gleichmäßig variierten 20-mer-Sonden basierend auf einer Aminosäuresequenzinformation, die von sequenzierenden Fraktionen von Human-Erythropoietin abgeleitet wurde, in Koloniehybridisierungsverfahren eingesetzt, um sieben „positive" Erythropoietin-cDNA-Klone innerhalb einer Gesamtmenge von 200000 Kolonien zu identifizieren. Noch bemerkenswerter ist, daß der praktische Einsatz der verbesserten erfindungsgemäßen Verfahren die schnelle Isolierung von drei positiven Klonen gestattet, und zwar über ein Screening von 1 500000 Phagenplaques, die eine Human-Genbibliothek darstellen. Dies wurde erreicht durch Verwendung des oben genannten Gemisches von 128 20-mer-Sonden zusammen mit einem zweiten Satz von 128 17-mer-Sonde'n, basierend auf einer Aminosäureanalyse einer unterschiedlichen fortlaufenden Sequenz von Human-Erythropoietin.As discussed below, the above improved methods have permitted the recognition of cDNA clones encoding erythropoietin originating from monkey species within a library made from monkey kidney anemic cell mRNA. In particular, a mixture of 128 evenly varied 20-mer probes based on amino acid sequence information derived from sequencing fractions of human erythropoietin was used in colony hybridization procedures to add seven "positive" erythropoietin cDNA clones within a total of 200,000 colonies More notably, the practical use of the improved methods of the present invention allows for the rapid isolation of three positive clones by screening 1500,500 phage plaques representing a human gene library This was achieved using the above mixture of 128 20-mer probes along with a second set of 128 17-mer probes based on an amino acid analysis of a different contiguous sequence of human erythropoietin.

Die oben genannten erläuternden Verfahren bilden den ersten bekannten Fall der Verwendung multipler gemischten Oligonucleotidsonden bei DNA/DNA-Hybridisierungsverfahren, die auf die Isolierung von Säugetiergenomklonen gerichtet sind, und den ersten bekannten Fall der Verwendung eines Gemisches von mehr als 32 Oligonucleotidsonden bei der Isolierung von cDNA-Klonen.The above illustrative methods constitute the first known case of using multiple mixed oligonucleotide probes in DNA / DNA hybridization methods directed to the isolation of mammalian genome clones and the first known case of using a mixture of more than 32 oligonucleotide probes in isolating cDNA -Clone.

Für den Fachmann ergeben sich zahlreiche Aspekte und Vorteile der Erfindung durch die folgende detaillierte Beschreibung, in der auch praktische Seiten der Erfindung in ihren gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen erläutert werden. Erfindungsgemäß wurden DNA-Sequenzen isoliert und bestimmt, die einen Teil oder die gesamte Polypeptid-Sequenz von Human- und Affenspezies-Erythropoietin (anschließend teilweise als „EPO" bezeichnet) verschlüsseln. Weiterhin wurde die vom Affen oder Menschen stammende DNA zum Subjekt eucaryotischer und procaryotischer Expression gemacht, wobei isolierbare Mengen an Polypeptiden entstehen, die biologische (z. B. immunologische) Eigenschaften von natürlich vorkommenden EPO zeigen sowie sowohl in vivo- als auch in vitro-biologische Aktivitäten von EPO. Die DNA aus Affenspezies wurde aus einer cDNA-Bibliothek isoliert, die mit einer mRNA konstruiert worden war, die aus Affennierengewebe in einem auf chemischem Wege ausgelösten anämischen Zustand gewonnen wurde, und deren Serum nach immunologischer Bestimmung hohe Anteile EPO enthielt, verglichen mit normalem Affenserum. Die Isolierung der gewünschten cDNA-Klone, die DNA verschlüsselnde EPO enthielten, erreichte man unter Einsatz von DNA/DNA-Koloniehybridisierung durch Verwendung eines Pools von 128 gemischten, radiomarkierten 20-mer-Oligonucleotidsonden unter Einbeziehung des Schnellscreenings von 200000 Kolonien. Das Muster der Oligonucleotidsonden wurde auf Aminosäuresequenzinformation stationiert, die durch enzymatische Fragmentierungen und Sequenzieren einer kleinen Human-EPO-Probe gewonnen wurden.Numerous aspects and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description, in which practical aspects of the invention will be elucidated in its presently preferred embodiments. In accordance with the present invention, DNA sequences encoding some or all of the polypeptide sequence of human and monkey species erythropoietin (hereinafter sometimes referred to as "EPO") have been isolated and further characterized, the monkey or human DNA has become eucaryotic and procaryotic Expression, resulting in isolatable amounts of polypeptides exhibiting biological (eg, immunological) properties of naturally occurring EPO, as well as in vivo and in vitro biological activities of EPO The monkey species DNA was obtained from a cDNA library isolated with a mRNA obtained from monkey kidney tissue in a chemically induced anemic condition, and whose serum, upon immunological determination, contained high levels of EPO compared to normal monkey serum Isolating the desired cDNA clones, the DNA contained encapsulating EPO, one reached under Einsat z of DNA / DNA colony hybridization using a pool of 128 mixed radiolabeled 20-mer oligonucleotide probes involving rapid screening of 200,000 colonies. The pattern of oligonucleotide probes was stationed on amino acid sequence information obtained by enzymatic fragmentation and sequencing of a small human EPO sample.

Die DNA von Menschen wurde aus einer humangenomischen DNA-Bibliothek isoliert. Die Isolierung von Klonen, die EPO-verschlüsselnde DNA enthielten, wurde durch DNA/DNA-Plaquehybridisierung erreicht unter Verwendung des oben angeführten Pools von 128 gemischten 20-mer-Oligonucleotidsonden und einem zweiten Pool von 128 radiomarkierten 17-mer-Soiiden, deren Sequenzen auf Aminosäuresequenzinformationen stationiert sind, die man aus einem unterschiedlichen enzymatischen Human-EPO-Fragment erhielt.Human DNA was isolated from a human genomic DNA library. The isolation of clones containing EPO-encoding DNA was achieved by DNA / DNA plaque hybridization using the above-mentioned pool of 128 mixed 20-mer oligonucleotide probes and a second pool of 128 radiolabelled 17-mer soiides whose sequences Amino acid sequence information obtained from a different human enzymatic EPO fragment.

•Positive Kolonien und Plaques wurden mittels Didesoxy-Sequenzieren klonaler DNA unter Verwendung eines Teilsatzes von 16 Sequenzen innerhalb des Pools von 20-mer-Sonden auf Richtigkeit nachgeprüft, und ausgewählte Klone wurden einer Nucleotid-Sequenzanalyse unterworfen, die die Herleitung primärer Strukturübereinstimmung der damit verschlüsselten EPO-Polypeptide zuließ. Die hergeleiteten Polypeptidsequenzen zeigten einen hohen Grad an Homologie zueinander und zu einer durch Aminosäureanalyse von Human-EPO-Fragmenten erzeugten Partialsequenz.Positive colonies and plaques were checked for accuracy by dideoxy sequencing of clonal DNA using a subset of 16 sequences within the pool of 20-mer probes, and selected clones were subjected to nucleotide sequence analysis, which elucidated the derivation of primary structural identity of the fragments encoded therewith EPO polypeptides allowed. The deduced polypeptide sequences showed a high degree of homology to each other and to a partial sequence generated by amino acid analysis of human EPO fragments.

Ein selektierter positiver Affen-cDNA-Klon und ein selektierter positiver Human-Genklon wurden jeweils in einen „Zubringer"-(„Shuttle")DNA-Vektor insertiert, der in E.coli amplifiziert und dazu verwendet wurde, Säugetierzellen in Kultur zu transfektieren. Kultiviertes Wachstum transfektiertre Wirtszellen führte zu Präparationen des Überstehenden des Kulturmediums, die mehr als 300OmE EPO pro ml Kulturflüssigkeit enthielten.A selected positive monkey cDNA clone and a selected positive human gene clone were each inserted into a "shuttle" DNA vector amplified in E. coli and used to transfect mammalian cells into culture. Cultured growth-transfected host cells resulted in preparations of the culture medium supernatant containing more than 300 oM EPO per ml of culture fluid.

Ausführungsbeispielembodiment

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind speziell auf Verfahren gerichtet, die vorher zur Erkennung von EPO verschlüsselnden Affen-cDNA-Klonen und humangenomischen Klonen durchgeführt wurden, auf Verfahren, die in zu einer solchen Erkennung führen und auf das Sequenzieren, die Entwicklung von Expressionssystemen und immunologische Überprüfung der EPO-Expression in derartigen Systemen.The following examples are illustrative of the invention and are specifically directed to methods previously performed for the recognition of EPO-encoding monkey cDNA clones and human genomic clones, to methods which result in such recognition, and to sequencing, development of expression systems and immunological verification of EPO expression in such systems.

Insbesondere Beispiel 1 ist auf das Aminosäuresequenzieren von Human-EPO-Fragmenten gerichtet und auf die Konstruktion von Gemischen radiomarkierter Sonden, die auf den Ergebnissen dieses Sequenzierens basieren. Beispiel 2 ist allgemein auf Verfahren gerichtet, zu denen die Erkennung von positiven Affen-cDNA-Klonen gehört und erbringt eine Information zur Behandlung des Tieres und zur vorläufigen Radioimmunoassay-(RIA)-analyse tierischer Seren. Beispiel 3 ist gerichtet auf die Herstellung der cDNA-Bibliothek, das Kolonie-Hybridisierungsscreening und die Überprüfung der positiven Klone auf Richtigkeit, das DNA-Sequenzieren eines positiven cDNA-Klons und die Erzeugung einer primären Strukturübereinstimmungs(Aminosäuresequenz)-lnformation desAffen-EPO-Polypeptids. Beispiel 4 ist auf Verfahren gerichtet, die die Erkennung positiver humangenomischer Klone'betreffen und zu einer Information über die Herkunft der Gen-Bibliothek, über Plaquehybridisierungsverfahren und die Überprüfung auf Richtigkeit positiver Klone führen. Beispiel 5 ist auf das DNA-Sequenzieren eines positiven genomischen Klons und die Erzeugung einer Aminosäuresequenzinformation des Human-EPO-Polypeptids gerichtet, einschließlich eines Vergleichs dieser mit der Affen-EPO-Sequenzinformation. Beispiel 6 ist auf Verfahren zur Konstruktion einer Vektor-enthaltenden, EPO-verschlüsselnden DNA gerichtet, abgeleitet aus einem positiven Affen-cDNA-Klon, die Verwendung des Vektors für dieTransfektion von COS-1-Zellen und kultiviertes Wachstum der transferierten Zellen. Beispiel 7 ist auf Verfa-hren zur Konstruktion einer Vektor-enthaltenden, EPO-verschlüsselnden DNA gerichtet, die aus einem positiven humangenomischen Klon abgeleitet ist, die Verwendung des Vektors zurTransfektion von COS-1-Zellen und das kultivierte Wachstum der transferierten Zellen. Beispiel 8 ist auf Immunoassay-Verfahren gerichtet, die auf den Medienüberstehenden durchgeführt wurden, die man durch Kulturwachstum gemäß Beispiel 6 und 7 transferierter Zellen erhalten hatte. Beispiel 9 ist auf die in vitro- und in vivo-biologische Aktivität mikrobiell exprimierter EPO der Beispiele 6 und 7 gerichtet.Specifically, Example 1 is directed to the amino acid sequencing of human EPO fragments and the construction of mixtures of radiolabeled probes based on the results of this sequencing. Example 2 is generally directed to methods involving the detection of positive monkey cDNA clones and provides information for treating the animal and preliminary radioimmunoassay (RIA) analysis of animal sera. Example 3 is directed to the preparation of the cDNA library, colony hybridization screening and verification of positive clones for correctness, DNA sequencing of a positive cDNA clone and generation of a primary structure match (amino acid sequence) information of the monkey EPO polypeptide , Example 4 is directed to methods involving the detection of positive human genomic clones leading to information on the origin of the gene library, about plaque hybridization methods, and checking for the correctness of positive clones. Example 5 is directed to the DNA sequencing of a positive genomic clone and the generation of amino acid sequence information of the human EPO polypeptide, including a comparison of these with the monkey EPO sequence information. Example 6 is directed to methods of constructing a vector-containing EPO-encoding DNA derived from a positive monkey cDNA clone, the use of the vector for transfecting COS-1 cells, and cultured growth of the transferred cells. Example 7 is directed to methods of constructing a vector-containing EPO-encoding DNA derived from a positive human genomic clone, the use of the vector to transfect COS-1 cells, and the cultured growth of the transferred cells. Example 8 is directed to immunoassay procedures performed on the media supernatants obtained by culture growth according to Examples 6 and 7 of transferred cells. Example 9 is directed to the in vitro and in vivo biological activity of microbially expressed EPO of Examples 6 and 7.

Beispiel 10 ist auf eine Entwicklung von Säugetierwirtsexpressionssystemen für EPO-cDNA von Affenspezies und genomischer DNA von Menschen gerichtet unter Einbeziehung von Ei-(„CHO")-zellen des chinesischen Hamsters sowie auf die immunologischen und biologischen Aktivitäten der Produkte dieses Expressionssystems ebenso wie auf die Kennzeichnung derartiger Produkte. Beispiel 11 ist auf die Präparation hergestellter Gene gerichtet, die menschliche EPO und EPO-Analoge verschlüsseln, wobei zu diesen Genen eine Anzahl Präferenzcodonsfür die Expression in E.coli — und Hefewirtszellen gehört, und auf die darauf basierenden Expressionssysteme. Beispiel 12 betrifft die immunologischen und biologischen Aktivitätsprofile der Expressionsprodukte des Systems von Beispiel 11.Example 10 is directed to development of mammalian host expression systems for human monkey species and human genomic DNA EPO cDNA incorporating Chinese hamster ovary ("CHO") cells, as well as the immunological and biological activities of the products of this expression system as well as the art Labeling of Such Products Example 11 is directed to the preparation of genes encoding human EPO and EPO analogs, which include a number of preferential codons for expression in E. coli and yeast host cells, and the expression systems based thereon relates to the immunological and biological activity profiles of the expression products of the system of Example 11.

Beispiel 1example 1 A. Human-EPO-Fragment-AminosäuresequenzierenA. Human EPO Fragment Amino Acid Sequencing

Human-EPO wurde aus Urin isoliert und einem tryptischen Abbau unterworfen, was zur Entwicklung und Isolierung von 17 getrennten Fragmenten in Mengen von annähernd 100 bis 150 Picomolen führte.Human EPO was isolated from urine and subjected to tryptic degradation resulting in the development and isolation of 17 separate fragments in amounts of approximately 100 to 150 picomoles.

Den Fragmenten wurden willkürlich Nummern zugeordnet, und sie wurden auf Aminosäuresequenzen durch Mikrosequenzanalyse unter Verwendung eines Gasphasensequenzers (Applied Biosystems) analysiert, wobei man die in Tabelle I dargestellte Sequenzinformation erhielt. Es wurden darin Einzelbuchstabencodes verwendet, und „X" bezeichnet einen Rest, der nicht genauer weiter bestimmt wurde.The fragments were arbitrarily assigned numbers and analyzed for amino acid sequences by microsequence analysis using a gas phase sequencer (Applied Biosystems) to obtain the sequence information shown in Table I. Single-letter codes were used therein, and "X" denotes a remainder that was not further specified.

TABLEITABLEI

Fragment No. Sequence Analysis ResultFragment No. Sequence Analysis Result

T4a A-P-P-RT4a A-P-P-R

T4b G-K-L-KT4b G-K-L-K

T 9 A-L-G-A-Q-KT9 A-L-G-A-Q-K

T13 V-L-E-RT13 V-L-E-R

T16 A-V-S-G-L-RT16 A-V-S-G-L-R

T18 · ' L-F-RT18 · 'L-F-R

T21 K-L-F-RT21 K-L-F-R

T 25 Y-L-L-E-A-KT25 Y-L-L-E-A-K

T 26 a L-I-C-D-S-RT26 a L-I-C-D-S-R

T26d L-Y-T-G-E-A-C-RT26d L-Y-T-G-E-A-C-R

T 27 T-I-T-A-D-T-F-RT 27 T-I-T-A-D-T-F-R

T 28 E-A-I-S-P-P-D-A-A-M-A-A-P-L-RT28 E-A-I-S-P-P-D-A-A-M-A-A-P-L-R

T 30 E-A-E-X-I-T-T-G-X-A-E-H-X-S-L-N-E-X-I-T-V-PT30 E-A-E-X-I-T-T-G-X-A-E-H-X-S-L-N-E-X-I-T-V-P

T31 V-Y-S-N-F-L-RT31 V-Y-S-N-F-L-R

T 33 S-L-T-T-L-L-RT33 S-L-T-T-L-L-R

T35 V-N-F-Y-A-W-KT35 V-N-F-Y-A-W-K

T 38 G-Q-A-L-L-V-X-S-S-Q-P-W-E-P-L-Q-L-H-V-D-KT38 G-Q-A-L-L-V-X-S-S-Q-P-W-E-P-L-Q-L-H-V-D-K

B. Muster und Konstruktion von OligonucleotidsondengemischenB. Pattern and Construction of Oligonucleotide Probe Mixtures

Die in Tabelle I aufgeführten Aminosäuresequenzen wurden im Zusammenhang mit der Degenerierung des genetischen Codes dahingehend nochmals überprüft, ob die Mischsondenverfahren auf DNA/DNA-Hybridisierungsverfahren in cDNA- und/oder genomischen DNA-Bibliotheken angewandt werden können. Diese Analyse zeigte, daß innerhalb des Fragmentes Nr.T35 eine Serie von 7 Aminosäureresten (Val-Asn-Phe-Tyr-Ala-Trp-Lys) existierte, die einzig und allein dadurch gekennzeichnet werden kann, daß sie durch eine von 128 möglichen DNA-Sequenzen, die 20 Basen paare überspannt, verschlüsselt wird. Ein erster Satz von 128 20-mer-Oligonucleotiden wurde somit durch Standard-Phosphoamiditverfahren (siehe z.B. Beaucage et al., Tetrahedron Letters, 22, S. 1859-1862 [1981 lauf festen Träger entsprechend der in Tabelle Il aufgeführten Sequenz synthetisiert.The amino acid sequences listed in Table I were re-examined in connection with the degeneracy of the genetic code as to whether the mixed probe methods can be applied to DNA / DNA hybridization methods in cDNA and / or genomic DNA libraries. This analysis showed that within fragment # T35 there existed a series of 7 amino acid residues (Val-Asn-Phe-Tyr-Ala-Trp-Lys) which can only be characterized by being one of 128 possible DNAs Sequences that spans 20 base pairs is encrypted. A first set of 128 20-mer oligonucleotides was thus synthesized by standard phosphoamidite methods (see, e.g., Beaucage et al., Tetrahedron Letters, 22, pp. 1859-1862 [1981 solid support according to the sequence listed in Table II.

Tabelle IlTable II -VaI-VaI -AsnAsn PhePhe TyrTyr AIaAla TrpTrp LysLys Restrest CAACAA TTGTTG AAGAAG ATGATG CGACGA ACCACC TT -5'TT -5 ' 3'3 ' TT AA AA AA TT GG GG CC CC

Die weitere Analyse zeigte, daß innerhalb des Fragments T38 eine Serie von 6 Aminosäureresten (Gln-Pro-Trp-Glu-Pro-Leu) auf der Basis existierte, von der aus man einen Pool von 128 Misch-Oligonucleotid-^-mer-Sonden herstellen konnte, wie unten in Tabelle IM aufgeführt sind.Further analysis showed that within the fragment T38 there existed a series of 6 amino acid residues (Gln-Pro-Trp-Glu-Pro-Leu) on the basis of which a pool of 128 mixed oligonucleotide probe was pooled as listed in Table IM below.

Tabelle IIITable III GInGin ProPer TrpTrp GIuGlu ProPer LeuLeu Restrest GTTGTT GGAGGA ACCACC CTTCTT GGAGGA GA -5'GA -5 ' 3'.3 '. CC TT CC TT AA GG GG CC CC

Die Oligonucleotidsonden wurden am 5'-Ende mit Gamma -32P-ATP, 7500-8000ci/mmol (ICN) unter Verwendung von T4-Polynucleotidkinase (NEN) markiert.The oligonucleotide probes were labeled at the 5 'end with gamma- 32 P-ATP, 7500-8000 cc / mmole (ICN) using T 4 polynucleotide kinase (NEN).

Beispiel 2Example 2 A. Affenbehandlungsverfahren und RIA-AnalyseA. Monkey treatment procedure and RIA analysis

Weibliche Cynomolgus-Affen Macacafascicularias (2,5-3 kg, eineinhalb bis zwei Jahre alt) wurden subkutan mit einer pH 7-Lösung von Phenylhydrazinhydrochlorid bei einer Dosis von 12,5 mg/kg am ersten, dritten und fünften Tag behandelt. Vor jeder Injektion wurde der Hämatok'ritwert beobachtet. Am siebenten Tag oder zu dem Zeitpunkt, wo der Hämatokritspiegel unter 25% des Anfangswertes fiel, wurden Serum und Nieren nach Verabreichung von 25 mg/kg Dosen Ketaminhydrochlorid entnommen. Die entnommenen Materialien wurden unmittelbar danach in flüssigem Stickstoff eingefroren und bei —700C gelagert.Female cynomolgus monkeys Macacafascicularias (2.5-3 kg, one and a half to two years old) were treated subcutaneously with a pH 7 solution of phenylhydrazine hydrochloride at a dose of 12.5 mg / kg on the first, third and fifth day. Before each injection, the hematocrit value was observed. On the seventh day, or at the time when the hematocrit level fell below 25% of the initial value, serum and kidneys were withdrawn following administration of 25 mg / kg doses of ketamine hydrochloride. The extracted materials were immediately frozen in liquid nitrogen and stored at -70 0 C.

B. RIA für EPOB. RIA for EPO

Es wurden Radioimmunoassays zur quantitativen Bestimmung von EPO in Proben nach den folgenden Verfahrensweisen durchgeführt: Ein Erythropoietin-Standard oder eine unbekannte Probe wurde zusammen mit Antiserum für 2 Stunden bei 370C inkubiert. .Radioimmunoassays were performed for the quantitative determination of EPO in samples according to the following procedures: An erythropoietin standard or an unknown sample was incubated together with antiserum for 2 hours at 37 ° C. ,

Nach der zweistündigen Inkubierung wurden die Proberöhrchen in Eis gekühlt, 125l-markiertes Erythropoietin hinzugegeben und die Röhrchen bei O0C für wenigstens 15 weitere Stunden inkubiert. Jedes Assayröhrchen enthielt 500μΙ Inkubationsgemisch, bestehend aus 50μΙ verdünnten Immunseren, lOOOOcpm 125l-Erythropoietin, δμ,Ι Trasylol und 0 bis 250μΙ entweder des EPO-Standards oder der unbekannten Probe, wobei man 0,1 % BSA enthaltendem PBS das restliche Volumen erbracht wurde. Das verwendete Antiserum war das zweite Testblut eines mit 1%igem Reinpräparat von Humanurin-Erythropoietin immunisierten Kaninchens. Die Endverdünnung des Antiserums bei der Assay wurde so eingestellt, daß das Antikörper-gebundene 125I-EPO 10-20% der Eingangs-Gesamtcounts überschritt. Allgemein entsprach dies einer Endverdünnung des Antiserums von 1:50000 bis 1:100000.After the two hour incubation, the test tubes were cooled in ice, 125 L-labeled erythropoietin added and the tubes incubated at 0 ° C for at least 15 more hours. Each assay tube contained 500μΙ incubation mixture consisting of diluted immune sera 50μΙ, lOOOOcpm 125 l erythropoietin, δμ, Ι Trasylol and 0 to 250μΙ either of the EPO standards or unknown sample comprising 0.1% BSA-containing PBS was achieved the remaining volume , The antiserum used was the second test blood of a rabbit immunized with 1% pure human urinary erythropoietin preparation. The final dilution of antiserum in the assay was adjusted so that the antibody-bound 125 I-EPO exceeded 10-20% of the total input counts. In general, this corresponded to a final dilution of the antiserum of 1: 50,000 to 1: 100,000.

Das Antikörper-gebundene 125l-Erythropoietin wurde durch Zusatz von 150μΙ Staph A gefällt. Nacheiner40minütigen Inkubation wurden die Proben zentrifugiert und die Pellets zweimal mit 0,75ml 10mMTris-HCI von pH8,2, die 0,15M NaCI, 2mM EDTA und 0,05% Triton x-100 enthielt, gewaschen. Die gewaschenen Pellets wurden in einem Gammazähler gezählt, um den Prozentsatz der 125l-Erythropoietinbindung zu bestimmen. Die durch Prä-Immunseren gebundenen Counts wurden von allen Gesamtwerten abgezogen zwecks Korrektur der nicht-spezifischen Fällung. Der Erythropoietingehalt der unbekannten Proben wurde durch Vergleich mit der Standardkurve ermittelt.The antibody-bound 125 l erythropoietin was precipitated by the addition of 150μΙ staph A. After a 40 minute incubation, the samples were centrifuged and the pellets were washed twice with 0.75 ml of 10 mM Tris-HCl pH 8.2 containing 0.15M NaCl, 2 mM EDTA and 0.05% Triton x-100. The washed pellets were counted in a gamma counter to determine the percentage of 125 L erythropoietin binding. The counts bound by pre-immune sera were subtracted from all totals to correct nonspecific precipitation. The erythropoietin content of the unknown samples was determined by comparison with the standard curve.

Das oben genannte Verfahren wurde auf im Teil A (s.o.) erhaltenes Affenserum angewandt und ebenso auf das unbehandelte Affenserum. Normale Serumspiegel wurden geprüft und zeigten annähernd 36mE/ml, während behandeltes Affenserum von 1 000 bis 1 700mE/ml enthielt.The above method was applied to monkey serum obtained in part A (supra) and also to the untreated monkey serum. Normal serum levels were tested and showed approximately 36mU / ml, while treated monkey serum contained from 1,000 to 1,700mU / ml.

Beispiel 3Example 3 A. Konstruktion der Affen-cDNA-BibliothekA. Construction of the monkey cDNA library

Aus normalen und anämischen Affennieren wurde Boten-RNA isoliert mit Hilfe des Guanidin-Thiocyanatverfahrens von Chirgwin et al., Biochemistry, 18, S. 5294 (1979), und die Poly (A)+mRNA wurde durch zwei Durchläufe der Oligo(dT)-Zellulose-Säulenchromatografie gereinigt, beschrieben bei „Maniatis et al., „Molecular Cloning, A Laboratory Manual", S. 197-198, Cold Springs Harbor Laboratory, Cold Springs, Harbor, N. Y., 1982). Die cDNA-Bibliothek wurde gemäß einer Modifikation der allgemeinen Verfahrensweisen von Okayama et al;, Mol. and Cell. Biol., 2, S. 161-170 (1982) konstruiert. Die Schlüsselmerkmale der gegenwärtig bevorzugten Verfahren sind die folgenden:Messenger RNA was isolated from normal and anemic monkey kidneys using the guanidine thiocyanate method of Chirgwin et al., Biochemistry, 18, p. 5294 (1979), and the poly (A) + mRNA was separated by two passes of oligo (dT). Cellulose column chromatography purified in "Maniatis et al.," Molecular Cloning, A Laboratory Manual, pp. 197-198, Cold Springs Harbor Laboratory, Cold Springs, Harbor, NY, 1982. The cDNA library was constructed according to a modification of the general procedures of Okayama et al., Mol. and Cell. Biol., 2, pp. 161-170 (1982) The key features of presently preferred methods are as follows:

(1) pUC 8 wurde a Is a I leiniger Vektor verwendet, geschnitten mit Pst I und dann mit einem Schwanzstück von OligodTvon60 bis 80 Basen in der Länge versehen; (2) Hinc Il-Verdauung wurde eingesetzt, um das Oligo dT-Schwanzstück vom einen Ende des Vektors zu entfernen; (3) die erste Strangsynthese und das Versehen von Oligo dG mit einem Schwanzstück erfolgte nach dem veröffentlichten Verfahren; (4).es wurde mit einer Barn HI-Verdauung gearbeitet, um den Oligo dG-Schwanz von einem Ende des Vektors zu entfernen; und (5) Ersatz des RNA-Stranges durch DNA in Anwesenheit von zwei Linkern (GATCTAAAGACCGTCCCCCCCC und ACGGTCTTTA) in einem dreifachen molaren Überschuß über den mit dem Oligo dG-Schwanzstück versehenen Vektor.(1) pUC 8 was used as an isolated vector cut with Pst I and then tailed with OligodT from 60 to 80 bases in length; (2) Hinc II digestion was used to remove the oligo dT tail from one end of the vector; (3) the first strand synthesis and tailing of oligo dG was done according to the published procedure; (4) a Barn HI digest was used to remove the oligo dG tail from one end of the vector; and (5) replacing the RNA strand by DNA in the presence of two linkers (GATCTAAAGACCGTCCCCCCCC and ACGGTCTTTA) in a three-fold molar excess over the oligo dG tailed vector.

B. Koloniehybridisierungsverfahren für das Screenen der Affen-cDNA-BibliothekB. Colony hybridization method for screening the monkey cDNA library

Transformierte E. coli wurde bei einer Dichte von 9000 Kolonien pro 10 χ 10 cm Platte auf Nährmediumplatten ausgebracht, die 50 Mikrogramm/ml Ampicillin enthielten. GeneScreen-Filter (New England Nuclear Catalog Nr. NEF-972) wurden auf einer BHI-CAM-Platte vorbenetzt (Bacto Hirn-Herz-Infusion 37g/l, Casaminosäuren 2g/l und Agar 15g/l, mit 500 Mikrogramm/ml Chloramphenicol) und dazu verwendet, die Kolonien von der Platte abzuheben. Die Kolonien wurden im gleichen Medium 12 Stunden wachsen gelassen, um die Plasmidkopienzahl zu amplifizieren. Die amplifizierten Kolonien (Kolonieseite oben) wurden durch reihenweises Auflegen der Filter über 2 Stücke Whatman 3 MM-Papier behandelt, gesättigt mit jeweils den folgenden Lösungen:Transformed E. coli was seeded at a density of 9000 colonies per 10 x 10 cm plate on nutrient medium plates containing 50 micrograms / ml ampicillin. GeneScreen filters (New England Nuclear Catalog No. NEF-972) were pre-wetted on a BHI-CAM plate (Bacto brain heart infusion 37g / L, casamino acids 2g / L and agar 15g / L with 500 micrograms / ml chloramphenicol ) and used to lift the colonies off the plate. The colonies were grown in the same medium for 12 hours to amplify the plasmid copy number. The amplified colonies (colony side above) were treated by placing the filters in rows on 2 pieces Whatman 3 MM paper, saturated with the following solutions in each case:

(1) 5OmM Glucose —25mMTris-HCI(pH8,0)-1OmM EDTA (pH 8,0) für fünf Minuten;(1) 50 mM glucose-25 mM Tris-HCl (pH 8.0) -1 mM EDTA (pH 8.0) for five minutes;

(2) 0,5M NaOH für zehn Minuten; und(2) 0.5M NaOH for ten minutes; and

(3) 1,0MTris-HCI (pH 7,5) für drei Minuten(3) 1.0M Tris HCl (pH 7.5) for three minutes

Die Filter wurden anschließend im Vakuum bei 80'C für zwei Stunden luftgetrocknet.The filters were then air dried in vacuo at 80 ° C. for two hours.

Durch Behandlung mit einer Lösung, die 50 Mikrogramm/ml des Proteaseenzyms in Puffer K [0,1 M Tris-HCI (pH 8,O)-0,15 NaCI-IOmM EDTA (pH 8,2)—0,2% SDS] wurden die Filter danach dem Protease K-Abbau unterworfen. Jedem Filter wurden speziell 5ml der Lösung hinzugesetzt, und man ließ den Abbau bei 55°C über 30 Minuten vorsieh gehen. Danach wurde die Lösung entfernt.By treatment with a solution containing 50 micrograms / ml of protease enzyme in buffer K [0.1 M Tris-HCl (pH 8, 0) -0.15 NaCl-10 mM EDTA (pH 8.2) -0.2% SDS ] the filters were then subjected to protease K degradation. Specifically, 5ml of the solution was added to each filter, and degradation was allowed to proceed at 55 ° C for 30 minutes. Thereafter, the solution was removed.

Die Filter wurden dann mit 4 ml eines Prä-Hybridisierungspuffers (5 x SSPE — 0,5% SDS —100 Mikrogramm/ml SS E. coli-DNA — 5 x BFP) behandelt. Die Prä-Hybridisierungsbehandiung erfolgte bei 55°C, im allgemeinen über4 Stunden oder langer.The filters were then treated with 4 ml of a pre-hybridization buffer (5 x SSPE - 0.5% SDS -100 micrograms / ml SS E. coli DNA - 5 x BFP). Pre-hybridization treatment was at 55 ° C, generally for 4 hours or longer.

Danach wurde der Prähybridisierungspuffer entfernt.Thereafter, the prehybridization buffer was removed.

DasHybridisierungsverfahren wurde auf goldene Weise durchgeführt. Zu jedem Filter wurden 3 ml Hybridisierungspuffer (5 x SSPE — 0,5% SDS —100 Mikrogramm/ml Hefe-tRNA), der 0,025 Picomole jeder der 128 Sondensequenzen von Tabelle Il enthielt (das Gesamtgemisch wurde als EPV-Gemisch bezeichnet), gegeben, und die Filter wurden 20 Stunden bei 48°C gehalten.The hybridization procedure was performed in a golden manner. To each filter was added 3 ml of hybridization buffer (5 x SSPE - 0.5% SDS -100 micrograms / ml yeast tRNA) containing 0.025 picomoles of each of the 128 probe sequences of Table II (the total mixture was designated as EPV mixture) and the filters were kept at 48 ° C for 20 hours.

Diese Temperatur lag um 20C niedriger als die niedrigste der berechneten Dissoziationstemperaturen (Td), die für eine beliebige der Sonden berechnet worden war.This temperature was 2 0 C lower than the lowest of the calculated dissociation temperatures (Td) calculated for any of the probes.

Nach der Hybridisierung wurden die Filter dreimal für zehn Minuten auf einem Schüttler mit 6 x SSC-0,1 % SDS bei Zimmertemperatur gewaschen sowie zwei- bis dreimal mit 6 x SSC— 1%SDS bei derHybridisierungstemperatur (480C) gewaschen. Die Autoradiografie der Filter zeigte sieben positive Klone unter 200000 gescreenten Kolonien.After hybridization, the filters were washed three times for ten minutes on a shaker with 6 x SSC-0.1% SDS at room temperature and washed two to three times with 6 x SSC 1% SDS at derHybridisierungstemperatur (48 0 C). Autoradiography of the filters revealed seven positive clones among 200,000 colonies screened.

Die Initialsequenzanalyse eines der vermeintlichen Affen-cDNA-Klone (als Klon 83 bezeichnet) erfolgte aus Gründen der Überprüfung auf Richtigkeit durch eine Modifikation der Verfahrensweise von Wallace et. al., Gene, 16, S. 21-26 (1981). Dabei wurde die Plasmid-DNA des Affen-cDNA-Klons 83 linearisiert durch Abbau mit Eco Rl und durch Erhitzen im siedenden Wasserbad denaturiert. Die Nucleotidsequenz wurde mittels des Didesoxy-Verfahrens von Sanger et al., P.N.A.S. (USA), 74, S.5463-5467 (1997) bestimmt. Ein Teilsatz des EPV-Gemisches der Sonden, bestehend aus 16 Sequenzen, wurde als Primerfür die Sequenzierungsxreaktionen verwendet. .The initial sequence analysis of one of the putative monkey cDNA clones (referred to as clone 83) was made for verification for correctness by a modification of the procedure of Wallace et. al., Gene, 16, pp. 21-26 (1981). The plasmid DNA of the monkey cDNA clone 83 was linearized by degradation with Eco Rl and denatured by heating in a boiling water bath. The nucleotide sequence was determined by the dideoxy method of Sanger et al., P.N.A.S. (USA), 74, p.5463-5467 (1997). A subset of the EPV mixture of probes consisting of 16 sequences was used as a primer for the sequencing reactions. ,

C. Sequenzieren von Affen-EPO-cDNAC. Sequencing of monkey EPO cDNA

Die Nucleotid-Sequenzanalysedes Klons 83 wurde mittels des Verfahrens von Messing, Methods in Enzymology, 101, 3.20^7SThe nucleotide sequence analysis of clone 83 was determined by the method of Messing, Methods in Enzymology, 101, 3.20 ^ 7S

(1983) durchgeführt. Aus Tabelle IV ist eine vorläufige Restriktionsmappenanalyse des annähernd 1 600 Basenpaar-Eco Rl/Hind lll-klonierten Fragments des Klons 83 zu entnehmen. Die annähernden Ortungen der Restriktionsendonuclease-enzym-Erkennungsstellen erfolgten mit Hilfe der Anzahl von Basen 3' zur EcoRI-Stelle am 5'-Ende des Fragments. Das Nucleotidsequenzieren erfolgte durch Sequenzen der individuellen Restriktionsfragmente mit der Absicht, überlappende Fragmente anzupassen, beispielsweise bestimmte die Analyse der Nucleotide in einem Restriktionsfragment die Überlappung der Sequenzinformation C113 (Sau 3A bei — 111 /Sma I bei ~ 324), und das reverse Ordersequenzieren eines Fragments C73 (AIu I bei ~ 424/BstE Il bei -203.(1983). From Table IV, a preliminary restriction analysis of the approximately 1 600 base pair Eco RI / Hind III-cloned fragment of clone 83 can be seen. The approximate locations of the restriction endonuclease enzyme recognition sites were made 3 'to the Eco RI site at the 5' end of the fragment using the number of bases. Nucleotide sequencing was performed by sequences of the individual restriction fragments with the intention of adapting overlapping fragments, for example, analysis of nucleotides in a restriction fragment determined the overlap of sequence information C113 (Sau 3A at -111 / Sma I at ~ 324), and reverse order sequencing of a fragment C73 (AIu I at ~ 424 / BstE Il at -203.

Approximate Location(s)Approximate location (s)

TABLE IVTABLE IV ApprAppr Restriction EnzymeRestriction enzymes Recognition SiteRecognition Site 11 EcoRIEcoRI 111111 Sau3ASau3A 180180 SmalSmal 203203 BstEIIBstEII 324324 SmalSmal 371371 KpnlKpnI 372372 Rsalrsal 424424 AIuIAluI 426426 PstlPstI 430430 AIuIAluI 466466 HpalHpaI 546546 AIuIAluI 601601 PstlPstI 604604 PvullPvuII 605605 AIuIAluI 782782 AIuIAluI 788788 AIuIAluI 792792 Rsalrsal 8'078'07 PstlPstI 841841 AIuIAluI 927927 AIuIAluI 946946 Ncolncol 10141014 Sau3ASau3A 10721072 AIuIAluI 1 1151 115 AIuIAluI 12231223 AIuIAluI

TABLE IV (Fortsetzung)TABLE IV (continued) Approximate Location(s)Approximate location (s)

Restriction EnzymeRestriction enzymes ApprAppr Recognition SiteRecognition Site PstlPstI 13011301 Rsalrsal 13431343 AIuIAluI 13841384 HindlllHind 14491449 AIuIAluI 14501450 HindlllHind 15851585

Das Sequenzieren von annähernd 1 342 Basenpaaren (innerhalb der von der Sau 3A-Stelle 3' bis zur Eco R I-Stelle und der Hind Mi-steile überspannten Region) und die Analyse der Ableseraster gestattete die Aufstellung der DNA-und Arriihosäuresequenzinformationen,die in der Tabelle V enthalten sind. In der Tabelle wurde der vermutliche Anfangsaminosäurerest des Aminoterminals der reifen EPO (auf Richtigkeit überprüft durch Korrelation der vorher genannten Sequenzanalyse von zwanzig Aminoterminalresten) mit der Ziffer +1 bezeichnet. Die Anwesenheit eines Methioninspezifizierenden ATG-Codons (bezeichnet als —27) „oberhalb" (upstream) des anfänglichen Aminoterminal-Alaninrestes als des ersten Restes, der für die Aminosäuresequenz des reifen Proteins bezeichnet ist, zeigt die Wahrscheinlichkeit an, daß EPO anfänglich im Cytoplasma in einer Precursorform exprimiert wurde mit einer 27 Aminosäuren-„leader"-Region, die vor dem Eintritt des reifen EPO in den Kreislauf herausgeschnitten wird. Potentielle Glykosylierungsstellen innerhalb des Polypeptids sind durch Sternchen gekennzeichnet. Die geschätzte Molekülmasse dertranslatierten Region betrug 21117 Daltons und die Molekülmasse der 165 Reste des Polypeptids, das reifes Affen-EPO bildete, wurde mit 18236 Daltons bestimmt.Sequencing approximately 1 342 base pairs (within the Sau 3A site 3 'to the Eco R I site and the Hind Mi-steep spanned region) and analysis of the reading frames allowed the preparation of the DNA and arhiphoid acid sequence information described in U.S. Pat Table V are included. In the table, the probable initial amino acid residue of the amino terminal of the mature EPO (verified by correlation of the above-mentioned sequence analysis of twenty amino terminal residues) is designated by the number +1. The presence of a methionine-specifying ATG codon (designated -27) "upstream" of the initial amino terminal alanine residue as the first residue designated for the amino acid sequence of the mature protein indicates the likelihood that EPO is initially expressed in the cytoplasm of a precursor form was expressed with a 27 amino acid leader region, which is excised before the mature EPO enters the circulation. Potential glycosylation sites within the polypeptide are indicated by asterisks. The estimated molecular mass of the translated region was 21,117 daltons and the molecular mass of the 165 residues of the polypeptide that produced mature monkey EPO was determined to be 18,236 daltons.

TABLE VTABLE V

Translation of Monkey EPO cDNATranslation of Monkey EPO cDNA

gatcccgcgccccctggacagccgccctctcctccaggcccgtggggctggccctgccc cgctgaacttcccgggatgaggactcccggtgtggtcaccgcgcgcctaggtcgctgaggatcccgcgccccctggacagccgccctctcctccaggccgtggggctggccctgccc cgctgaacttcccgggatgaggactcccggtgtggtcaccgcgcgcctaggtcgctgag

TrpTrp LeuLeu LeuLeu LeuLeu -27-27 GIyGly VaIVal HisHis GIuGlu CysCys ProPer -20-20 TrpTrp ProPer Argbad TGGTGG CTTCTT CTCCTC CTGCTG Metmead GGGGGG GTGGTG CACCAC GAAGAA TGTTGT CCTCCT AIaAla TGGTGG CCACCA AGAAGA -1-1 + 1+ 1 ATGATG -10-10 GCCGCC ProPer GIyGly AIaAla ProPer LeuLeu VaIVal Ser .Ser. LeuLeu ProPer LeuLeu LeuLeu LeuLeu CCGCCG GGCGGC GCCGCC CCACCA SerSer CTCCTC GTGGTG TCGTCG CTCCTC CCTCCT CTGCTG GIyGly CTCCTC CTGCTG TCTTCT GGCGGC Argbad TyrTyr LeuLeu LeuLeu Argbad LeuLeu Meme CysCys AspAsp SerSer 1010 VaIVal Metmead AGGAGG TACTAC CTCCTC TTGTTG Pro 'Per ' CGCCGC CTCCTC ATCATC TGTTGT GACGAC AGCAGC Argbad GTCGTC ATGATG 3030 CCACCA 2020 ** CGACGA CysCys SerSer GIuGlu SerSer AIaAla LysLys GIuGlu AIaAla GIuGlu AsnAsn ThrThr ProPer GGACCCCGGCCAGGCGCGGAGGGACCCCGGCCAGGCGCGGAG TGTTGT TCCTCC GAAGAA AGCAGC GIuGlu GCCGCC AAGAAG GAGGAG GCCGCC GAGGAG AATAAT VaIVal ACGACG CCACCA ThrThr LysLys VaIVal AsnAsn GAGGAG ** GTCGTC GIyGly LeuLeu ACCACC AAAAAA GTTGTT AACAAC SerSer LeuLeu AsnAsn GIuGlu AsnAsn HeHe 4040 VaIVal GGGGGG CTGCTG 6060 CysCys AGCAGC TTG crt TTG crt AATAAT GAGGAG AATAAT ATCATC ThrThr GTCGTC Gingin AIaAla VaIVal GIuGlu TGCTGC TyrTyr OU AIaOU Ala TrpTrp LysLys Argbad Metmead ACCACC VaIVal GIuGlu VaIVal CAGCAG GCTGCT GTAGTA GAAGAA PhePhe TATDID GCCGCC TGGTGG AAGAAG AGGAGG ATGATG GIuGlu GTCGTC GAAGAA GTCGTC TTCTTC GAGGAG VaIVal LeuLeu Argbad GIyGly TrpTrp Gingin GIyGly LeuLeu AIaAla LeuLeu 7070 SerSer ProPer GIuGlu GTCGTC CTGCTG CGGCGG GGCGGC VaIVal TGGTGG CAGCAG GGCGGC CTGCTG GCCGCC CTGCTG LeuLeu TCATCA CCTCCT GAGGAG 9090 GTCGTC 8080 ## CTCCTC GIuGlu ProPer LeuLeu GInGin AIaAla VaIVal LeuLeu AIaAla AsnAsn SerSer GInGin LeuLeu GIyGly GAGGAG CCCCCC CTGCTG CAGCAG GInGin GCCGCC GTGGTG TTGTTG GCCGCC AACAAC TCTTCT SerSer CAGCAG CTTCTT GGCGGC CAGCAG TCCTCC AspAsp SerSer ileile ThrThr ThrThr HisHis Metmead AspAsp LysLys AIaAla Meme 100100 GIyGly AIaAla GACGAC AGCAGC ATCATC ACCACC ACTACT LeuLeu CACCAC • ATG• ATG GATGAT AAAAAA GCCGCC ATCATC SerSer GGCGGC GCCGCC 120120 CTGCTG 110110 AGTAGT Gingin SerSer LeuLeu ProPer AspAsp LeuLeu Argbad AIaAla LeuLeu GIyGly AIaAla GIuGlu HeHe CAGCAG TCCTCC CTCCTC CCACCA GATGAT LeuLeu CTTCTT CGGCGG GCGGCG CTGCTG GGAGGA GCC .GCC. GIn .GIn. GAAGAA ATCATC CTGCTG CAGCAG AlaAla AIaAla AspAsp ThrThr PhePhe AIaAla SerSer AIaAla AIaAla ProPer LeuLeu 130130 ThrThr PhePhe GCTGCT GCTGCT GACGAC ACTACT TTCTTC AIaAla GCCGCC TCGTCG GCTGCT GCTGCT CCA 'CCA ' CTCCTC Argbad ACCACC TTCTTC 150150 GCGGCG 140140 CGACGA tt PhePhe Argbad GIyGly LysLys LeuLeu LysLys LeuLeu PhePhe Argbad VaIVal TyrTyr AsnAsn TTCTTC CGGCGG GGAGGA AAGAAG CTGCTG CysCys AAAAAA CTCCTC TTCTTC CGACGA GTCGTC TACTAC SerSer AATAAT TGCTGC TCCTCC Argbad LeuLeu TyrTyr ThrThr GIyGly GIuGlu AIaAla 160160 Argbad CGCCGC LysLys CTGCTG TACTAC ACGACG GGGGGG GAGGAG GCCGCC CysCys AGGAGG AAGAAG TGCTGC HeHe ATCATC Th rTh r ACTACT LeuLeu CTCCTC

TABLE V (continued)TABLE V (continued)

165 GIy Asp Arg OP165 GIy Asp Arg OP

ggg gac aga tga ccaggtgcgtccagctgggcacatccaccacctccctcaccaaca ctgcctgtgccacaccctccctcaccatcccgaaccccatcgaggggctctcagctaag cgccagcctgtcccatggacactccagtgccagcaatgacatctcaggggccagaggaac tgtccagagcacaactctgagatctaaggatgtcgcagggccaacttgagggcccagagc aggaagcattcagagagcagctttaaactcaggagcagagacaatgcagggaaaacacct gagctcactcggccacctgcaaaatttgatgcaggacacgctttggaggcaatttacctg tttttgcacctaccatcagggacaggatgactggagaacttaggtggcaagctgtcactt ctcaaggcctcacgggcactcccttggtggcaagagcccccttgacactgagagaatatt ttgcaatctgcagcaggaaaaattacggacaggttttggaggttggagggtacttgacag gtgtgtggggaagcagggcggtaggggtggagctgggatgcgagtgagaaccgtgaagac ag g atg g g g g ctg g cctctg gttctcgtg g g gtccaag cttggg gac aga tga ccaggtgcgtccagctgggcacatccaccacctccctcaccaaca ctgcctgtgccacaccctccctcaccatcccgaaccccatcgaggggctctcagctaag cgccagcctgtcccatggacactccagtgccagcaatgacatctcaggggccagaggaac tgtccagagcacaactctgagatctaaggatgtcgcagggccaacttgagggcccagagc aggaagcattcagagagcagctttaaactcaggagcagagacaatgcagggaaaacacct gagctcactcggccacctgcaaaatttgatgcaggacacgctttggaggcaatttacctg tttttgcacctaccatcagggacaggatgactggagaacttaggtggcaagctgtcactt ctcaaggcctcacgggcactcccttggtggcaagagcccccttgacactgagagaatatt ttgcaatctgcagcaggaaaaattacggacaggttttggaggttggagggtacttgacag gtgtgtggggaagcagggcggtaggggtggagctgggatgcgagtgagaaccgtgaagac ag g atg ctg g g g g g g g cctctg gttctcgtg gtccaag ctt

Hindi!]Hindi!]

Die Polypeptidsequenz von Tabelle V kann auf analytischem Wege leicht auf das Vorhandensein hydrophiler Bereiche und/oder sekundärer übereinstimmender Charakteristika überprüft werden, die potentiell hoch immunogene Bereiche anzeigen, z. B. durch die Methoden von Hopp et al., P.N. A. S. (USA), 78, S. 3824-3828 (1981) und Kyte et al., J.Mol. Biol. 157, S. 105-132 (1982) und/oder Chou et al. Biochem., 13, S. 222-245 (1974) und Advances in Enzymology, 47, S. 45-47 (1978). Die computergestützte Analyse nach der Methode von Hopp et al. ist über ein Programm möglich, das als PEP Reference Section 6.7 bezeichnet wird und über Intelligenetics, Inc. 124 University Avenue, PaIo Alto, Californien, erhältlich ist.The polypeptide sequence of Table V can be readily checked analytically for the presence of hydrophilic regions and / or secondary matching characteristics that potentially indicate highly immunogenic regions, e.g. By the methods of Hopp et al., P.N. S.S. (USA), 78, pp. 3824-3828 (1981) and Kyte et al., J. Mol. Biol. 157, pp. 105-132 (1982) and / or Chou et al. Biochem., 13, pp. 222-245 (1974) and Advances in Enzymology, 47, pp. 45-47 (1978). Computer-aided analysis according to the method of Hopp et al. is possible via a program called PEP Reference Section 6.7, available from Intelligenetics, Inc. 124 University Avenue, Paolo Alto, California.

Beispiel 4Example 4 A. Human-GenbibliothekA. Human Gene Library

Eine Ch4APhagen-geborene menschliche fötale Leber-Genbibliothek, hergestellt nach den Verfahren von Lawn et al., Cell, 18, S. 533-543 (1979), wurde erhalten und zur Verwendung in einer Plaque-Hybridisierungsassay bereitgestellt.A Ch4APhagen-born human fetal liver gene library, prepared according to the methods of Lawn et al., Cell, 18, pp. 533-543 (1979), was obtained and provided for use in a plaque hybridization assay.

B. Plaque-Hybridisierungsverfahren zum Screening einer HuMan-GenbibliothekB. Plaque hybridization methods for screening a HuMan gene library

Phagenteilchen wurden lysiert und die DNA's auf Filtern fixiert (50000 Plaques pro Filter) nach den Verfahrensweisen von Woo, Methods in Enzymology, 68, S. 389-395 (1979), ausgenommen für die Verwendung von GeneScreene Plus-Filter (New England Nuclear Catalog Nr.NEF-976) und NZYAM-Platten (NaCI, 5g; MgCI2-6H2O, 2g; NZ-Amin A, 10g; Hefeextrakt, 5g; Casaminosäuren, 2g; Maltose, 2g; und Agar, 15g/l).Phage particles were lysed and the DNAs fixed on filters (50,000 plaques per filter) according to the procedures of Woo, Methods in Enzymology, 68, pp. 389-395 (1979), except for the use of GeneScreene Plus filters (New England Nuclear Catalog No.NEF-976) and NZYAM plates (NaCl, 5g, MgCl 2 -6H 2 O, 2g, NZ-amine A, 10g, yeast extract, 5g, casamino acids, 2g, maltose, 2g, and agar, 15g / l). ,

Die luftgetrockneten Filter wurden für eine Stunde bei 8O0C wärmebehandelt und im Anschluß daran mit Proteinase K wie in Beispiel 3, Teil B, abgebaut. Die Prä-Hybridisierung wurde mit 1 M NaCI — 1 % SDS-Puffer bei 55°C über 4 Stunden oder mehr durchgefüh rt, wonach der Puffer entfernt wurde. Hybridisierungs-und Nachhybridisierungswaschungen wurden wie in Beispiel 3, Teil B beschrieben, durchgeführt. Sowohl das Gemisch von als EPV bezeichneten 128 20-mer-Sonden als auch das Gemisch von 128 17-mer-Sonden aus Tabelle III (bezeichnet als EPQ-Gemisch) wurde eingesetzt. Die Hybridisierung wurde bei 480C unter Verwendung des EPV-Sondengemisches durchgeführt. Die EPQ-Sondengemisch-Hybridisierung wurde bei 46°C durchgeführt — 4 Grad unterhalb der niedrigsten berechneten Td für Bestandteile des Gemisches. Die Entfernung der Hybridisierungssonde für die Rehybridisierung erfolgte durch Kochen mit 1 χ SSC — 0,1 % SDS für zwei Minuten. Die Autoradiografie der Filter zeigte drei positive Klone (mit beiden Sondengemischen reaktionsfähig) von 1 500000 gescreenten Phagenplaques. Die Überprüfung auf Richtigkeit der positiven Klone als EPO-verschlüsselnd erhielt man über DNA-Sequenzieren und elektronenmikrografische Sichtbarmachung derHeteroduplex-Bildung mit der Affen-cd N A von Beispiel 3. Dieses Verfahren gab auch über multiple I ntrons in der genomischen DNA-Sequenz Aufschluß.The air dried filters were heat treated for one hour at 8O 0 C and, subsequently degraded with proteinase K as in Example 3, Part B. Pre-hybridization was performed with 1 M NaCl - 1% SDS buffer at 55 ° C for 4 hours or more, after which the buffer was removed. Hybridization and post-hybridization washes were performed as described in Example 3, part B. Both the mixture of 128 20-mer probes designated as EPV and the mixture of 128 17-mer probes from Table III (designated as EPQ mixture) were used. Hybridization was performed at 48 ° C. using the EPV probe mixture. EPQ probe hybridization was performed at 46 ° C - 4 degrees below the lowest calculated Td for components of the mixture. The hybridization probe for rehybridization was removed by boiling with 1 χ SSC-0.1% SDS for two minutes. Autoradiography of the filters revealed three positive clones (reactive with both probe mixtures) of 150000 screened phage plaques. Verification for the correctness of the positive clones as EPO-encoding was obtained via DNA sequencing and electron micrographic visualization of heteroduplex formation with the monkey cd NA of Example 3. This procedure also revealed multiple introns in the genomic DNA sequence.

Beispiel 5Example 5

Es wurde eine Nucleotid-Sequenzanalyse eines der positiven Klone (bezeichnet als XhEI) durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle Vl aufgeführt.Nucleotide sequence analysis of one of the positive clones (designated XhEI) was performed. The results obtained are listed in Table VI.

TABLEVITABLEVI

aagcttctgggcttccagacccagctactttgcggaactcagcaacccaggcatctctgagtctccgccca agaccgggatgccccccaggggaggtgtccgggagcccagcctttcccagatagcacgctccgccagtccc aagggtgcgcaaccggctgcactcccctcccgcgacccagggcccgggagcagcccccatgacccacacgc acgtctgcagcagccccgctcacgccccggcgagcctcaacccaggcgtcctgcccctgctctgaccccgg gtggcccctacccctggcgacccctcacgcacacagcctctcccccacccccacccgcgcacgcacacatg cagataacagccccgacccccggccagagccgxagagtccctgggccaccccggccgctcgcctgccgctg cgccgcaccgcgctgtcctcccggagccggaccggggccaccgcgcccxgctctgctccgacaccgcgccc cttggacagccgccctctcctctaggcccgtggggctggccctgcaccgccgagcttcccgggatgaggxxaagcttctgggcttccagacccagctactttgcggaactcagcaacccaggcatctctgagtctccgccca agaccgggatgccccccaggggaggtgtccgggagcccagcctttcccagatagcacgctccgccagtccc aagggtgcgcaaccggctgcactcccctcccgcgacccagggcccgggagcagcccccatgacccacacgc acgtctgcagcagccccgctcacgccccggcgagcctcaacccaggcgtcctgcccctgctctgaccccgg gtggcccctacccctggcgacccctcacgcacacagcctctcccccacccccacccgcgcacgcacacatg cagataacagccccgacccccggccagagccgxagagtccctgggccaccccggccgctcgcctgccgctg cgccgcaccgcgctgtcctcccggagccggaccggggccaccgcgcccxgctctgctccgacaccgcgccc cttggacagccgccctctcctctaggcccgtggggctggccctgcaccgccgagcttcccgggatgaggxx

-27 -24-27 -24

Met GIy VaI HisMet GIy VaI His

CCCGGTGACCGGCGCGCCCCAAGTCGCTGAGGGACCCCGGCCAAGCGCGGAG ATG GGG GTG CAC GCCCGGTGACCGGCGCGCCCCAAGTCGCTGAGGGACCCCGGCCAAGCGCGGAG ATG GGG GTG CAC G

GTGAGTACTCGCGGGCTGGGCGCTCCCGGCGGCCGGGTTCCTGTTTGAGCGGGGATTTAGCGCCCCGGCTGTGAGTACTCGCGGGCTGGGCGCTCCCGGCGGCCGGGTTCCTGTTTGAGCGGGGATTTAGCGCCCCGGCT

TABLE Vl (cont'd.)TABLE VI (cont'd.)

ATTGGCCAAGAGGTGGCTGGGTTCAAGGACCGGCGACTTGTCAAGGACCCCGGAAGGGGGAGGGGGGTGGG GCAGCCTCCACGTGCCGCGGGGACTTGGGGGAGTTCTTGGGGATGGCAAAAACCTGGCCTGTTGAGGGGCA CAGTTTGGGGTTGGGGAGGAGGTTTGGGGTTCTGCTGTGCAGTTGTGTCGTTGTCAGTGTCTCGIl.S.] TTGCACACGCACAGATCAATAAGCCAGAGGCAGCACCTGAGTGCTTGCATGGTTGGGACAGGAAGGACGAG CTGGGGCAGAGACGTGGGGATGAAGGAAGCTGTCCTTCCACAGCCACCCTTCTCCCCCCCCGCCTGACTCTATTGGCCAAGAGGTGGCTGGGTTCAAGGACCGGCGACTTGTCAAGGACCCCGGAAGGGGGAGGGGGGTGGG GCAGCCTCCACGTGCCGCGGGGACTTGGGGGAGTTCTTGGGGATGGCAAAAACCTGGCCTGTTGAGGGGCA CAGTTTGGGGTTGGGGAGGAGGTTTGGGGTTCTGCTGTGCAGTTGTGTCGTTGTCAGTGTCTCGIl.S.] TTGCACACGCACAGATCAATAAGCCAGAGGCAGCACCTGAGTGCTTGCATGGTTGGGACAGGAAGGACGAG CTGGGGCAGAGACGTGGGGATGAAGGAAGCTGTCCTTCCACAGCCACCCTTCTCCCCCCCCGCCTGACTCT

-23 -20-23 -20

GIu Cys Pro Ala Trp Leu Trp Leu Leu Leu Ser Leu CAGCCTGGCTATCTGTTCTAG AA TGT CCT GCC TGG CTG TGG CTT CTC CTG TCC CTGGIu Cys Pro Ala Trp Leu Trp Leu Leu Leu Ser Leu CAGCCTGGCTATCTGTTCTAG AA TGT CCT GCC TGG CTG TGG CTT CTC CTG TCC CTG

-10 -1 +1-10 -1 +1

Leu .Ser Leu Pro Leu GIy Leu Pro VaI Leu GIy AIa Pro Pro Arg Leu He Cys CTG TCG CTC CCT CTG GGC CTC CCA GTC CTG GGC GCC CCA CCA CGC CTC ATC TGTLeu. Leu Pro Leu Lei Pro Lei Lei GIy AIa Pro Pro Arg Leu He Cys CTG TCG CTC CCT CTG GGC CTC CCA GTC CTG GCC CC CCA CCA CGC CTC ATC TGT

' 10 20 . *'10 20. *

Asp Ser Arg VaI Leu GIu Arg Tyr Leu Leu GIu AIa Lys GIu Ala GIu Asn He GAC AGC CGA GTC CTG GAG AGG TAC CTC TTG GAG GCC AAG GAG GCC GAG AAT ATC 26 ThrAsp Ser Arg VaI Leu GIu Arg Tyr Leu Leu GIu AIa Lys GIu Ala GIu Asn He GAC AGC CGA GTC CTG GAG AGG TAC CTC TTG GAG GCC AAG GAG GCC GAG AAT ATC 26 Thr

ACG GTGAGACCCCTTCCCCAGCACATTCCACAGAACTCACGCTCAGGGCTTCAGGGAACTCCTCCCAGAT CCAG G AACCTG G CACTTG GTTTGG G GTG GAGTTG G G AAGCTAG ACACTG CCCCCCTACATAAG AATAAGTC TG GTG GCCCCAAACCATACCTG AAACTAG G CAAG G AG CAAAG CCAG CAG ATCCTACG CCTGTG GGCCAGGGACG GTGAGACCCCTTCCCCAGCACATTCCACAGAACTCACGCTCAGGGCTTCAGGGAACTCCTCCCAGAT CCAG G AACCTG G CACTTG GTTTGG G GTG GAGTTG G G AAGCTAG ACACTGroughTACATAAG AATAAGTC TG GTG GCCCCAACACATACCTG AAACTAG G CAAG AG CAAAG CCAG CAG ATCCTACG CCTGTG GGCCAGGG

27 3027 30

Thr GIy Cys Ala GIu CCAGAGCCTTCAGGGACCCTTGACTCCCCGGGCTGTGTGCATTTCAG ACG GGC TGT GCT GAAThr GIy Cys Ala GIu CCAGAGCCTTCAGGGACCCTTGACTCCCCGGGCTGTGTGCATTTCAG ACG GGC TGT GCT GAA

* 40* 40

His Cys Ser Leu Asn GIu Asn Ne Thr VaI Pro Asp Thr Lys VaI Asn Phe Tyr CAC TGC AGC TTG AAT GAG AAT ATC ACT GTC CCA GAC ACC AAA GTT AAT TTC TAT 50 55His Cys Ser Leu Asn GIu Asn Ne Thr VaI Pro Asp Thr Lys VaI Asn Phe Tyr CAC TGC AGC TTG AAT GAG AAT ATC ACT GTC CCA GAC ACC AAA GTT AAT TTC TAT 50 55

AIa Trp Lys Arg Met GIuAIa Trp Lys Arg Met GIu

gcc tgg aag agg atg gag gtgagttcci i i i i i i il i i i i i icctttcttttggagaatctcatt tgcgagcctgattttggatgaaagggagaatgatcgggggaaaggtaaaatggagcagcagagatgaggct gcctgggcgcagaggctcacgtctataatcccaggctgagatggccgagatgggagaattgcttgagccct ggagtttcagaccaacctaggcagcatagtgagatcccccatctctacaaacatttaaaaaaattagtcag gtgaagtggtgcatggtggtagtcccagatatttggaaggctgaggcgggaggatcgcttgagcccaggaa tttgaggctgcagtgagctgtgatcacaccactgcactccagcctcagtgacagagtgaggccctgtctca aaaaagaaaagaaaaaagaaaaataatgagggctgtatggaatacattcattattcattcactcactcact CACTCATTCATTCATTCATTCATTCAACAAGTCTTATTG CATACCTTCTGTTTG CTCAG CTTG GTG CTTG G ggctgctgaggggcaggagggagagggtgacatgggtcagctcgactcccagagtccactccctgtaggcc tgg aag agg atg gag gtgagttcci i i i i i i i i i i i il icctttcttttggagaatctcatt tgcgagcctgattttggatgaaagggagaatgatcgggggaaaggtaaaatggagcagcagagatgaggct gcctgggcgcagaggctcacgtctataatcccaggctgagatggccgagatgggagaattgcttgagccct ggagtttcagaccaacctaggcagcatagtgagatcccccatctctacaaacatttaaaaaaattagtcag gtgaagtggtgcatggtggtagtcccagatatttggaaggctgaggcgggaggatcgcttgagcccaggaa tttgaggctgcagtgagctgtgatcacaccactgcactccagcctcagtgacagagtgaggccctgtctca aaaaagaaaagaaaaaagaaaaataatgagggctgtatggaatacattcattattcattcactcactcact CACTCATTCATTCATTCATTCATTCAACAAGTCTTATTG CATACCTTCTGTTTG CTCAG CTTG GTG G CTTG ggctgctgaggggcaggagggagagggtgacatgggtcagctcgactcccagagtccactccctgtag

56 60 7056 60 70

VaI GIy Gin Gin Ala VaI GIu VaI Trp Gin GIy Leu AIa Leu Leu Ser GIu AIa GTC GGG CAG CAG GCC GTA GAA GTC TGG CAG GGC CTG GCC CTG CTG TCG GAA GCTVaI GIy Gin Gin Ala VaI GIu VaI Trp Gin GIy Leu AIa Leu Leu Ser GIu AIa GTC GGG CAG CAG GCC GTA GAA GTC TGG CAG GGC CTG GCC CTG CTG TCG GAA GCT

80 * 9080 * 90

VaI Leu Arg GIy Gin AIa Leu Leu VaI Asn Ser Ser GIn Pro Trp GIu Pro Leu GTC CTG CGG GGC CAG GCC CTG TTG GTC AAC TCT TCC CAG CCG TGG GAG CCC CTGVaI Leu Arg GIy Gin AIa Leu Lei VaI Asn Ser Ser GIn Pro Trp GIu Pro Leu GTC CTG CGG GGC CAG GCC CTG TTG GTC AAC TCT TCC CAG CCG TGG GAG CCC CTG

100100

GIn Leu His VaI Asp Lys Ala VaI Ser GIy Leu Arg Ser Leu Thr Thr Leu Leu CAG CTG CAT GTG GAT AAA GCC GTC AGT GGC CTT CGC AGC CTC ACC ACT CTG CTT 110 115GIn Leu His VaI Asp Lys Ala VaI Ser GIy Leu Arg Ser Leu Thr Thr Leu Leu CAG CTG CAT GTG GAT AAA GCC GTC AGT GGC CTT CGC AGC CTC ACC ACT CTG CTT 110 115

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CGG GCT CTG GGA GCC CAG GTGAGTAGGAGCGGACACTTCTGCTTGCCCTTTCTGTAAGAAGGGGA GAAGGGTCTTGCTAAGGAGTACAGGAACTGTCCGTATTCCTTCCCTTTCTGTGGCACTGCAGCGACCTCCTCGG GCT CTG GGA GCC CAG GTGAGTAGGAGCGGACACTTCTGCTTGCCCTTTCTGTAAGAAGGGGA GAAGGGTCTTGCTAAGGAGTACAGGAACTGTCCGTATTCCTTCCCTTTCTGTGGCACTGCAGCGACCTCCT

116 120116 120

Lys GIu Ala He Ser Pro Pro Asp Ala Ala Ser Ala AIa GTTTTCTCCTTGGCAG AAG GAA GCC ATC TCC CCT CCA GAT GCG GCC TCA GCT GCTLys GIu Ala He Ser Pro Pro Asp Ala Ala Ser Ala Ala GTTTTCTCCTTGGCAG AAG GAA GCC ATC TCC CCT CCA GAT GCG GCC TCA GCT GCT

130 140130 140

Pro Leu Arg Thr He Thr Ala Asp Thr Phe Arg Lys Leu Phe Arg VaI Tyr Ser CCA CTC CGA ACA ATC ACT GCT GAC ACT TTC CGC AAA CTC TTC CGA GTC TAC TCCPro Leu Arg Thr He Thr Ala Asp Thr Phe Arg Lys Leu Phe Arg VaI Tyr Ser CCA CTC CGA ACA ATC ACT GCT GAC ACT TTC CGC AAA CTC TTC CGA GTC TAC TCC

150 160150 160

Asn Phe Leu Arg GIy Lys Leu Lys Leu Tyr Thr GIy GIu AIa Cys Arg Thr GIy AAT TTC CTC CGG GGA AAG CTG AAG CTG TAC ACA GGG GAG GCC TGC AGG ACA GGGAsn Phe Leu Arg GIy Lys Leu Lys Leu Tyr Thr GIy GIu AIa Cys Arg Thr GIy AAT TTC CTC CGG GGA AAG CTG AAG CTG TAC ACA GGG GAG GCC TGC AGG ACA GGG

Asp Arg OP GAC AGA TGA CCAGGTGTGTCCACCTGGGCATATCCACCACCTCCCTCACCAACATTGCTTGTGTGCCACAAsp Arg OP GAC AGA TGA CCAGGTGTGTCCACCTGGGCATATCCACCACCTCCCTCACCAACATTGCTTGTGTGCCACA

TABLE Vl (cont'd.)TABLE VI (cont'd.)

CCCTCCCCCGCCACTCCTGAACCCCGTCGAGGGGCTCTCAGCTCAGCGCCAGCCTGTCCCATGGACACTCCCCCTCCCCCGCCACTCCTGAACCCCGTCGAGGGGCTCTCAGCTCAGCGCCAGCCTGTCCCATGGACACTCC

AGGGCCAACTTGAAGGGCCCAGAGCAGGAAGCATTCAGAGAGCAGCTTTAAACTCAGGGACAGAGCCATGC TGGGAAGACGCCTGAGCTCACTCGGCACCCTGCAAAATTTGATGCCAGGACACGCTTTGGAGGCGATTTAC CTGTTTTCGCACCTACCATCAGGGACAGGATGACCTGGAGAACTTAGGTGGCAAGCTGTGACTTCTCCAGG TCTCACGGGCATGGGCACTCCCTTGGTGGCAAGAGCCCCCTTGACACCGGGGTGGTGGGAACCATGAAGAC AXGATXGGGGCTGGCCTCTGGCTCTCATGGGGTCCAAGTTTTGTGTATTCTCAACCTATTGACAGACTGAA ACACAATATGACAGGGCCAACTTGAAGGGCCCAGAGCAGGAAGCATTCAGAGAGCAGCTTTAAACTCAGGGACAGAGCCATGC TGGGAAGACGCCTGAGCTCACTCGGCACCCTGCAAAATTTGATGCCAGGACACGCTTTGGAGGCGATTTAC CTGTTTTCGCACCTACCATCAGGGACAGGATGACCTGGAGAACTTAGGTGGCAAGCTGTGACTTCTCCAGG TCTCACGGGCATGGGCACTCCCTTGGTGGCAAGAGCCCCCTTGACACCGGGGTGGTGGGAACCATGAAGAC AXGATXGGGGCTGGCCTCTGGCTCTCATGGGGTCCAAGTTTTGTGTATTCTCAACCTATTGACAGACTGAA ACACAATATGAC

In Tabelle Vl bezeichnet die anfängliche fortlaufende DNA-Sequenz einen Kopfstrang von 620 Basen, in dem offensichtlich eine untranslatierte Sequenz unmittelbar einem translatierten Teil des Human-EPO-Gens vorausgeht. Insbesondere erscheint es so, daß die Sequenz das 5'Ende des Gens umfaßt, das zu einer translatierten DNA-Region überleitet, die für die ersten vier Aminosäuren (—27 bis —24) einer Führungssequenz („Pre-Sequenz") codiert. Vier Basenpaare in der Sequenz vor der die den Anfang der Führungssequenz verschlüsselt, wurden nicht genau bestimmt und sind daher als „X" bezeichnet worden. Es folgt dann ein Intron von etwa 639 Basenpaaren (439 Basenpaare davon wurden sequenziert und die restlichen 200 Basenpaare davon wurden als „I.S." bezeichnet) und unmittelbar davor ein Codon für Glutamin, das als Rest —23 des translatierten Polypeptids bezeichnet wurde. Die unmittelbar folgende Exonsequenz wird als codierend für Aminosäurereste durch einen Alanin rest angesehen (bezeichnet als der +1-Rest der Aminosäuresequenz von reifem 3Human-EPO) zu dem Codon, das Threonin an Position +26 spezifiziert, wonach ein zweites Intron folgt, das aus 256 Basen besteht, wie sie spezifisch bezeichnet sind. Diesem Intron folgt eine Exonsequenz für die Aminosäurereste 27 bis 55 und danach beginnt ein 612 Basen paare enthaltendes drittes Intron.In Table VI, the initial contiguous DNA sequence designates a 620 base top strand in which an apparently untranslated sequence immediately precedes a translated portion of the human EPO gene. In particular, it appears that the sequence comprises the 5 'end of the gene which directs to a translated DNA region coding for the first four amino acids (-27 to -24) of a leader sequence ("pre-sequence") Base pairs in the sequence that encoded the beginning of the leader sequence were not accurately determined and have therefore been termed "X". This is followed by an intron of approximately 639 base pairs (439 base pairs of which were sequenced and the remaining 200 base pairs of which were termed "IS") and immediately before a codon for glutamine designated as residue -23 of the translated polypeptide Exon sequence is considered to be coding for amino acid residues by an alanine residue (referred to as the + 1 residue of the amino acid sequence of mature 3 human EPO) to the codon specifying threonine at position +26, followed by a second intron consisting of 256 bases This intron is followed by an exon sequence for amino acid residues 27 to 55 and then a third intron containing 612 base pairs begins.

Das anschließende Exon codiert für die Reste 56 bis 115 das Hu man-EPO und dann beginnt ein viertes Intron von 134 Basen, wie aufgeführt. Dem vierten jntron folgt ein Exon, das für die Reste Nr. 116 bis 166 codiert und ein Stopcodon (TGA). Schließlich wird in Tabelle IV eine Sequenz von 568 Basenpaaren identifiziert, worin eine untranslatierte 3'-Region des Human-EPO-Gens erscheint, zwei Basenpaare, von denen („X") bisher noch nicht genau sequentiell worden ist.The subsequent exon encodes residues 56 to 115 of Hu-man EPO and then begins a fourth intron of 134 bases as listed. The fourth jntron is followed by an exon coding for residues Nos. 116 to 166 and a stop codon (TGA). Finally, in Table IV, a sequence of 568 base pairs is identified in which an untranslated 3 'region of the human EPO gene appears, two base pairs, of which ("X") has not yet been accurately sequenced.

Tabelle Vl dient somit zur Ermittlung der Strukturübereinstimmung (Aminosäuresequenz) von reifem Human-EPO, das 166 spezifische Aminosäurereste enthält (geschätzte Molmasse = 18399). Außerdem erscheint in der Tabelle die DNA-Sequenz, die für eine Führungssequenz mit 27 Resten zusammen mit 5'- und 3'-DNA-Sequenzen codiert, die für Promoter/Operatorfunktionen des Humangen-Operons signifikant sein können.Table VI thus serves to establish the structural match (amino acid sequence) of mature human EPO containing 166 specific amino acid residues (estimated molar mass = 18,399). In addition, the table shows the DNA sequence encoding a 27 residue leader sequence along with 5 'and 3' DNA sequences which may be significant to promoter / operator functions of the human operon.

Stellen für die potentielle Glycosylierung des reifen Human-EPO-Polypeptids sind in der Tabelle durch Sternchen bezeichnet. Es sollte beachtet werden, daß die spezifische Aminosäuresequenz von Tabelle Vl wahrscheinlich jene einer natürlich auftretenden allelischen Form von Human-Erythropoietin bildet. Diese Position wird durch die Ergebnisse der fortlaufenden Bemühungen beim Sequenzieren von Urinisolaten von Human-Erythoropoietin gestützt, das dazu führte, daß man eine bedeutende Anzahl von Erythropoietinmolekülen darin herausfand, die ein Methionin am Rest 126 gegenüber einem Serin aufwiesen, wie in der Tabelle gezeigt.Sites for the potential glycosylation of the mature human EPO polypeptide are designated by asterisks in the table. It should be noted that the specific amino acid sequence of Table VI probably forms that of a naturally occurring allelic form of human erythropoietin. This position is supported by the results of ongoing efforts in sequencing urinary isolates of human erythoropoietin, which resulted in finding a significant number of erythropoietin molecules therein having a methionine at residue 126 versus a serine, as shown in the table.

Die folgende Tabelle VII erläutert den Grad der Polypeptidsequenz-Homologie zwischen Human- und Affen-EPO. In der oberen fortlaufenden Reihe der Tabelle wurden Einzelbuchstabenbezeichnungen verwendet, um die hergeleiteten, translatierten Polypeptidsequenzen von Human-EPO darzustellen, beginnend mit dem Rest -27, und die untere fortlaufende Reihe zeigt die . hergeleitete Polypeptidsequenz von Affen-EPO, beginnend mit dem als Nummer —27 bezeichneten Rest. Sternchen zeigen die Sequenzhomologien an. Es sollte festgehalten werden, daß die hergeleiteten Human- und Affen-EPO-Sequenzen einen „zusätzlichen" Lysiη(K)-ReSt an der (Human-) Position 116 aufweisen. Ein Vergleich mit Tabelle Vl zeigt, daß dieser Rest am Rande einer vermutlichen mRNA-Spleißverbindu ng in der genomischen Sequenz auftritt. Das Vorhandensein des Lysinrestes in der Human-Polypeptidsequenz wurde darüber hinaus durch Sequenzieren eines cDNA-Humansequenzklons überprüft, hergestellt aus mRNA, die aus COS-1 Zellen isoliert worden waren, die mit der humangenomischen DNA von Beispiel 7 (siehe unten) transformiert wurden.The following Table VII illustrates the degree of polypeptide sequence homology between human and monkey EPO. Single-letter designations were used in the upper continuous row of the table to represent the deduced, translated polypeptide sequences of human EPO starting with the -27 residue, and the lower continuing row shows the. derived polypeptide sequence from monkey EPO starting with the residue designated as number -27. Asterisks indicate the sequence homologies. It should be noted that the deduced human and monkey EPO sequences have an "extra" Lysiη (K) residue at the (human) position 116. Comparison with Table VI shows that this residue is on the brink of a putative In addition, the presence of the lysine residue in the human polypeptide sequence was checked by sequencing a cDNA human sequence clone prepared from mRNA isolated from COS-1 cells linked to the human genomic DNA of Example 7 (see below).

TABLE VIITABLE VII

Comparison of Human and Monkey EPO PolypeptidesComparison of Human and Monkey EPO polypeptides

-20 -10 .+ 1 10 20 30 40 Human MGVHECPAWLWLLLSLLSLPLGLPVLGAPPRLICDSRVLERYLLEAKEAENITTGCAEHCSLNENITVPDTK-20 -10. + 1 10 20 30 40 Human MGVHECPAWLWLLLSLSLSLPLGLPVLGAPPRLICDSRVLERYLLEAKEAENITTGCAEHCSLNENITVPDTK

Monkey MGVHECPAWLWLLLSLVSLPLGLPVPGAPPRLICDSRVLERYLLEAKEAENVTMGCSESCSLNENITVPDTKMonkey MGVHECPAWLWLLLSLVSLPLGLPVPGAPPRLICDSRVLERYLLEAKEAENVTMGCSESCSLNENITVPDTK

50 60 70 80 90 100 110 Human VNFYAWKRMEVGQQAVEVWQGLALLSEAVLRGQALLVNSSQPWEPLQLHVDKAVSGLRSLTTLLRALGAQKE50 60 70 80 90 100 110 Human VNFYAWKRMEVGQQAVEVWQGLALLSEAVLRGQALLVNSSQPWEPLQLHVDKAVSGLRSLTTLLRALGAQKE

Monkey VNFYAWKRMEVGQQAVEVWQGLALLSEAVLRGQAVLANSSQPFEPLQLHMDKAISGLRSITTLLRALGAQ-EMonkey VNFYAWKRMEVGQQAVEVWQGLALLSEAVLRGQAVLANSSQPFEPLQLHMDKAISGLRSITTLLRALGAQ-E

120 130 140 150 160120 130 140 150 160

Human AISPPDAASAAPLRTITADTFRKLFRVYSNFLRGKLKLYTGEACRTGDRHuman AISPPDAASAAPLRTITADTFRKLFRVYSNFLRGKLKLYTGEACRTGDR

Monkey AISLPDAASAAPLRT ITADTFCKLFRVYSNFLRGKLKLYTGEACRRGDRMonkey AISLPDAASAAPLRT ITADTFCKLFRVYSNFLRGKLKLYTGEACRRGDR

Beispiel 6Example 6

Das Expressionssystem, ausgewählt für anfängliche Versuche bei der mikrowellen Synthese von isolierbaren Mengen des durch Affen-cDNA dafür codierten EPO-Polypeptidmaterials, die durch die Verfahrensweisen von Beispiel 3 erhalten wurde, war ein solches, zu dem Säugetierwirtszellen (d. i. COS-1 Zellen, ATTC Nr. CRL-1650) gehören. Die Zellen wurden mit einem „Zubringer"-Vektor transfektiert, der zur selbständigen Replikation in dem E. coli-Wirt (infolge der Anwesenheit von pBR322-abgeleiteter DNA) und den Säugetierwirten (infolge der Anwesenheit von SV40 virusabgeleiteter DN A) in der Lage ist.The expression system selected for initial experiments in the microwave synthesis of isolatable amounts of the EPO polypeptide material encoded by monkey cDNA therefor, obtained by the procedures of Example 3, was one to which mammalian host cells (i.e., COS-1 cells, ATTC No. CRL-1650). The cells were transfected with a "shuttle" vector capable of autonomous replication in the E. coli host (due to the presence of pBR322-derived DNA) and the mammalian hosts (due to the presence of SV40 virus-derived DN A) ,

Speziell wurde ein Expressionsvektor nach den folgenden Verfahren konstruiert. Der in Beispiel 3 erhaltene Plasmidklon 83 wurde in E. coli amplifiziert und die annähernd 1, 4kb Affen-ΕPO verschlüsselnde DNA wurde durch EcoRI- und Hindlll-Abbau isoliert. Getrennt isoliert wurde ein ungefähr 4,0 kb, Hind Ill/Sal1-Fragment aus pBR322. Ein ungefähr 3ObP1ECoRIZSaM-„linker"-Fragment erhielt man ausM13mp10RFDNA(PundL Laboratories). Dieser Linker enthielt — in Reihe — ein einzelsträngiges EcoRI-ende, gefolgt von Sst1-, Smal-, BamHl-und Xbal-Erkennungsstellen und einem einzelsträngigen Sa11-Ende.Specifically, an expression vector was constructed by the following methods. The plasmid clone 83 obtained in Example 3 was amplified in E. coli and the approximately 1.4 kb monkey ΕPO-encoding DNA was isolated by EcoRI and HindIII digestion. Separately isolated was an approximately 4.0 kb Hind III / Sal I fragment from pBR322. An approximately 3ObP 1 ECoRIZSaM "left" fragment was obtained from M13mp10RFDNA (PundL Laboratories) .This linker contained - in series - a single-stranded EcoRI end, followed by Sst1, SmaI, BamHI and XbaI recognition sites and a single-stranded Sa11 -The End.

Die oben genannten drei Fragmente wurden ligiert, wobei man ein ungefähr 54kb Zwischenplasmid („pERS") erhielt, worin die EPO-DNA auf einer Seite von einer „bank" nützlicher Restriktionsendonuclease-Erkennungsstellen flankiert war. Dann wurde pERS mit Hind III und SaIII abgebaut, und man erhielt die EPO-DNa und die EcoRI- bis SaII-(M 13 mp 10)-Linker. Das1,4kb-Fragment wurde in einem ungefähr 4,0kb BamH I/Sall— von pBR322 und einem anderen M 13 mp10 Hind HI/BamH 1-RF-Fragmentlinker ligiert, der auch etwa 30 bp aufwies. Das M13-Linkerfragment war gekennzeichnet durch ein einzelsträngiges Hindlll-Ende, gefolgt von Pst I-, Sail — und Xba1-Erkennungsstellen und einem einzelsträngigen BamH1-Ende. Das Ligierungsprodukt war wiederum ein nützliches Zwischenplasmid („pBR-EPO"), das die von beiden Seiten durch Bänke von Erkennungsstellen flankierte DNA enthielt.The above three fragments were ligated to give an approximately 54kb intermediate plasmid ("pERS") in which the EPO DNA was flanked on one side by a "bank" of useful restriction endonuclease recognition sites. Then pERS was digested with Hind III and SaIII to give the EPO-DNa and the EcoRI to SaII (M13mp10) linkers. The 1.4kb fragment was ligated into an approximately 4.0kb BamH I / SalI of pBR322 and another M13mp10 Hind HI / BamHl RF fragment linker, which also had about 30bp. The M13 linker fragment was characterized by a single-stranded HindIII end, followed by Pst I, Sail and Xba1 recognition sites and a single stranded BamH1 end. The ligation product was again a useful intermediate plasmid ("pBR-EPO") containing the DNA flanked on both sides by benches of recognition sites.

Der für die Expression der EPO-DNA in Cos-1 Zellen gewählte Vektor („pDSVL 1") wurde vorher konstruiert, um die Selektion und selbständige Replikation in E. coli zu ermöglichen. Diese Kennzeichen ergeben sich durch die Herkunft der Replikation und die Ampicillinresistenten Gen-DNa-Sequenzen, die in der von den Nucleotiden 2448 bis 4362 des pBR322 überspannten Region vorhanden sind. Diese Sequenz wurde strukturell durch Zugabe eines Linkers modifiziert, der eine Hindlll-Erkennung unmittelbar neben dem Nucleotid 2448 vor dem Einbau in den Vektor vorsah. Zu den anderen nützlichen Eigenschaften des ausgewählten Vektors gehörte die Kapazität selbständig in COS-1 Zellen zu replizieren und das Vorhandensein eines viralen Promotorsequenzfunktionals in Säugetierzellen. Diese Kennzeichen ergeben sich durch die Herkunft der replikations-DNA-Sequenzund die virale Promoter-DNA-Sequenz am „spaten Gen" („late gen"), die in der 342bp-Sequenz vorhanden ist, die die Nucleotide Nr. 5171 bis 270 des SV40-Genoms überspannt.The vector selected for expression of EPO DNA in Cos-1 cells ("pDSVL 1") was previously designed to allow for selection and self-replication in E. coli, which are due to the origin of replication and the ampicillin resistant Gene DNa sequences present in the region spanned by nucleotides 2448 to 4362 of pBR322 This sequence was structurally modified by the addition of a linker which provided HindIII recognition immediately adjacent to nucleotide 2448 prior to incorporation into the vector. Other useful properties of the selected vector included the ability to self-replicate in COS-1 cells and the presence of a viral promoter sequence function in mammalian cells, as indicated by the origin of the replication DNA sequence and the viral promoter DNA sequence at the " spade gene present in the 342bp sequence containing nucleotides # 5171 spans to 270 of the SV40 genome.

Im Vektor wurde eine einzelne Restriktionsstelle (BamH I) vorgesehen und unmittelbar benachbart die virale Promotersequenz durch Einsatz einer handelsüblichen Linkersequenz (Collaborative Research). Ebenfalls eingebaut in den Vektor war eine 237-Basenpaarsequenz (abgeleitet als Nucleotide Nr. 2553 bis 2770 von SV40), die das virale mRNA-Polyadenylierungssignal des „späten Gens" (üblicherweise als ein Transskriptionsterminator bezeichnet) enthielt. Dieses Fragment wurde im Vektor in der richtigen Orientierung vis-a-vis dem viralen Promoter des „spaten Gens" über die einzelne BamHI-Stelle angeordnet. Ebenso war im Vektor ein anderes Säugetiergen an einem Standort anwesend, wo kein Material zur potentiellen Transskription eines an der einzelnen BamH !-Stelle inserierten Gens war, zwischen den viralen Promoter- und Terminatorsequenzen.In the vector, a single restriction site (BamH I) was provided and immediately adjacent to the viral promoter sequence by using a commercially available linker sequence (Collaborative Research). Also incorporated into the vector was a 237 base pair sequence (derived as nucleotides Nos. 2553 to 2770 of SV40) containing the viral mRNA polyadenylation signal of the "late gene" (commonly referred to as a transcriptional terminator) correct orientation vis-a-vis the viral promoter of the "late gene" placed over the single BamHI site. Similarly, in the vector, another mammalian gene was present at a site where there was no material for potential transcription of a gene inserted at the single BamH! Site, between the viral promoter and terminator sequences.

Das Säugetiergen umfaßte ein ungefähr 2 500 bp Mäusedihydrofolatreduktase (DHFR)-Minigen, isoliert aus dem Plasmid pMG-1, wie in Gasser et al., P. N-A. S. (USA), 79, S.6522 bis 6526 (1982) beschrieben.The mammalian gene comprised about 2,500 bp mouse dihydrofolate reductase (DHFR) minigene isolated from plasmid pMG-1 as described in Gasser et al., P. N-A. S. (USA), 79, pp. 6522-6526 (1982).

Wiederum enthielten die hauptoperativen Komponenten des Plasmids pDSVLI die Nucleotide 5171 bis 270 (342 bp) und 2553 bis 2770(237bp)derSV40-DNA.Again, the major operative components of plasmid pDSVLI contained nucleotides 5171 to 270 (342 bp) and 2553 to 2770 (237 bp) of SV40 DNA.

Nach den folgenden z. B. von Maniatis et al. (siehe oben) beschriebenen Verfahrensweisen wurde die EPO-verschlüsselnde DNA aus dem Plasmid pBR-EPO als ein BamH I-Fragment isoliert und in das mit BamH I geschnittene Plasmid pDSVL 1 ligiert. Die Restriktionsenzymanalyse wurde für die Bestätigung der Insertion des EPO-Gens in der korrekten Orientierung in zwei der erhaltenen geklonten Vektoren eingesetzt (Doppelvektoren H und L) — siehe Fig. 2, die das Plasmid pDSVL-MKE erläutert.After the following z. From Maniatis et al. (see above), the EPO-encoding DNA was isolated from the plasmid pBR-EPO as a BamH I fragment and ligated into the BamH I cut plasmid pDSVL1. Restriction enzyme analysis was used to confirm the insertion of the EPO gene in the correct orientation in two of the resulting cloned vectors (double vectors H and L) - see Figure 2, which illustrates the plasmid pDSVL-MKE.

Vektoren mit EPO-Genen in falscher Orientierung wurden zur Verwendung als negative Kontrollelemente in Transfektionsexperimenten aufgehoben, um EPO-Expressionsgehalte in Wirten zu bestimmen, die mit EPO-DNA in der korrekten Orientierung aufweisenden Vektoren transformiert worden waren.Vectors with misaligned EPO genes were repealed for use as negative controls in transfection experiments to determine EPO expression levels in hosts transformed with EPO DNA in the correct orientation vectors.

Die Vektoren H, L, F, X und G wurden mit Träger-DNA (Mäuseleber- und Milz-DNA) kombiniert und dazu eingesetzt, Doppel-60-mm-Platten durch Kalziumphosphat-Mikrofällungsmethoden zu transfektieren. Die Doppel-60-mm-Platten wurden auch mit Träger-DNA als eine „mock"-Transformationsnegativkontrolle transferiert.The vectors H, L, F, X and G were combined with carrier DNA (murine liver and spleen DNA) and used to transfect double 60 mm plates by calcium phosphate microfiltration techniques. The double 60 mm plates were also transferred with carrier DNA as a "mock" negative transformation control.

Nach 5 Tagen wurden alle Kulturmedien auf Vorhandensein von Polypeptiden getestet, die immunologische Eigenschaften von natürlich auftretender EPO besitzen.After 5 days, all culture media were tested for the presence of polypeptides having immunological properties of naturally occurring EPO.

Beispiel 7Example 7 A. Initial-EPO-Expressionssystem unter Einbeziehung von COS-1 ZellenA. Initial EPO expression system involving COS-1 cells

In das für die anfänglichen Versuche bei der mikrowellen Synthese isolierbarer Mengen von Human-EPO-Polypeptidmaterial,für das der humangenomische DNA-EPO-Klon codiert, ausgewählte System war auch die Expression in Säugetierwirtszellen (d. i. COS-1 Zellen, ATTC Nr. CRL-1650) mit einbezogen. Das Human-EPO-Gen wurde zuerst subkloniert in einen „Zubringer"-Vektor, der zur selbständigen Replikation sowohl in E. coli-Wirten (infolge der von pBR322 abgeleiteten Anwesenheit von DNA) als auch in der Säugetierzellinie COS-1 (infolge der von SV40-Virus abgeleiteten Anwesenheit von DNA) in der Lage war. Der Zubringervektor, der das EPO-Gen enthielt, wurde dann in COS-1 Zellen transferiert. In den transferierten Zellen wurde EPO-Polypeptidmaterial produziert und in die Zellkulturmedien ausgeschieden.The system selected for the initial experiments in microwave synthesis of isolatable amounts of human EPO polypeptide material encoded by the human genomic DNA EPO clone was also expressed in mammalian host cells (ie, COS-1 cells, ATTC # CRL). 1650) included. The human EPO gene was first subcloned into a "shuttle" vector capable of self-replicating both in E. coli hosts (due to the presence of DNA derived from pBR322) and in the mammalian cell line COS-1 (as a result of The shuttle vector containing the EPO gene was then transferred to COS-1 cells and EPO polypeptide material was produced in the transferred cells and secreted into the cell culture media.

Speziell wurde der Expressionsvektor nach den folgenden Verfahren konstruiert. Aus dem Lambda-Klon \hE1, der das humangenomische EPO-oen enthielt, wurde DNA isoliert und mitBamHI- und Hindlll-Restriktionsendonukleasen abgebaut, wobei man ein 5,6kb DNA-Fragment isolierte, von dem bekannt war, daß es das gesamte EPO-Gen enthielt. Dieses Fragment wurde gemischt und ligiert mit dem bakteriellen Plasmid pUC8 (Bethesda Research Laboratories, ine.) das auf ähnliche Weise abgebaut wurde, wobei man zu dem Zwischenplasmid „PUC8-HUE" gelangte, wodurch ein geeigneter Ausgangsstoff dieses Restriktionsfragmentes erschlossen war.Specifically, the expression vector was constructed by the following methods. DNA was isolated from lambda clone \ hE1 containing the human genomic EPO-oen and digested with BamHI and HindIII restriction endonucleases to isolate a 5.6kb DNA fragment which was known to be the entire EPO. Contained gene. This fragment was mixed and ligated with the bacterial plasmid pUC8 (Bethesda Research Laboratories, et al.) Which was degraded in a similar manner to give the intermediate plasmid "PUC8-HUE", thereby obtaining an appropriate source of this restriction fragment.

Derfür die Expression der EPO-DNA in COS-1 Zellen (pSV4SEt) gewählte Vektor wurde vorher konstruiert. Das Plasmid pSV4SEt enthielt DNA-Sequenzen, die eine Selektion und selbständige Replikation in E. coli gestattete. Diese Kennzeichen ergaben sich durch den Ursprung der Replikation und die Ampicillinresistenz-Gen-DNA-Sequenzen, die in der Region vorhanden waren, die die Nucleotide 2448 bis 4362 des bakteriellen Plasmids pBR322 überspannte. Diese Sequenz war strukturell modifiziert durch die Zugabe eines Linkers, der eine Hindlll-Erkennungsstelle unmittelbar neben dem Nucleotid 2448 vorsah. Das Plasmid pSV4SEt war ebenso zur selbständigen Replikation in COS-1 Zellen in der Lage. Dieses Kennzeichen ergab sich durch ein 342 bp-Fragment, das den SV40-Virusursprung der Replikation (Nucleotide Nr. 5171 bis 270) enthielt. Dieses Fragment wurde durch den Zusatz eines Linkers modifiziert, der eine EcoRIU-Erkennungsstelle neben dem Nucleotid 270 vorsah, und eines Linkers, der eine Sall-Erkennungsstelle neben dem Nucleotid 5171 vorsah.The vector chosen for the expression of EPO DNA in COS-1 cells (pSV4SEt) was previously constructed. The plasmid pSV4SEt contained DNA sequences that allowed for selection and self-replication in E. coli. These characteristics resulted from the origin of replication and the ampicillin resistance gene DNA sequences present in the region spanning nucleotides 2448 to 4362 of the bacterial plasmid pBR322. This sequence was structurally modified by the addition of a linker which provided a HindIII recognition site immediately adjacent to nucleotide 2448. The plasmid pSV4SEt was also capable of self-replication in COS-1 cells. This tag was revealed by a 342 bp fragment containing the SV40 virus origin of replication (nucleotides # 5171-270). This fragment was modified by the addition of a linker which provided an EcoRIU recognition site adjacent to nucleotide 270 and a linker providing a Sall recognition site adjacent to nucleotide 5171.

Ein 1061bp-Fragmentvon SV40 war auch in diesem Vektor vorhanden (Nucleotidnr. 1711 bis 2772 plus Linker, der eine Sal I-Erkennungsstelleals nächstes neben dem Nucleotid Nr.2772 vorsah). Innerhalb dieses Fragments gab es eine einzelne BamHI-Erkennungssequenz. Zusammengefaßt erlaubte somit das Plasmid pSV4SEt, das eine einzelne BamHI und Hind IiI-Erkennungsstelle enthielt, die Insertion des Human-EPO-Gens, die Sequenzen gestatteten die Replikation und Selektion in E. coli und die Sequenzen gestatteten die Replikation in COS-1 Zellen.A 1061bp fragment of SV40 was also present in this vector (nucleotide numbers 1711 to 2772 plus linker, which provided a Sal I recognition site next to nucleotide number 2772). Within this fragment, there was a single BamHI recognition sequence. Thus, in summary, the plasmid pSV4SEt, containing a single BamHI and HindIiI recognition site, allowed the insertion of the human EPO gene, the sequences allowed replication and selection in E. coli, and the sequences allowed replication in COS-1 cells.

Um das -EPO-Gen in pSV4SEt zu insertieren, wurde das Plasmid pUC8-HuE mit BamHI- und HindIll-Restriktionsendonucleasen abgebaut und das 5,6 kb EPO-verschlüsselnde DNA-Fragmet isoliert. pSV4SEt wurde ebenfalls mit BamH I und Hind III abgebaut und das größere 2513bp-Fragment isoliert (bewahrt alle notwendigen Funktionen). Diese Fragmente wurden gemischt und ligiert, wodurch der endgültige Vektor „pSVgHuEPO" entstand (siehe Fig. 3). Dieser Vektor wurde in E. coli reproduziert und die Vektor-DNa isoliert. Unter Einsatz der Restriktionsenzymanalyse wurde die Insertion des EPO-Gens bestätigt. Die Plasmid pSVgHuEPO-DNA wurde verwendet, Human-EPO-Polypeptidmaterial in COS-1 Zellen zu exprimieren. Genauer . gesagt, pSVgHuePO-DNA wurde mit Träger-DNA kombiniert und in dreifache 60-mm-Platten von COS-1 Zellen transferiert. Als Kontrolle wurde Träger-DNA allein ebenfalls in COS'-Zellen transferiert. Von den Zellkulturmedien wurden fünf und sieben Tage später Proben genommen und auf Vorhandensein von Polypeptiden getestet, die die immunologischen Eigenschaften von natürlich vorkommendem Human-EPO besitzen.To insert the -EPO gene into pSV4SEt, the plasmid pUC8-HuE was digested with BamHI and HindIII restriction endonucleases and the 5.6 kb EPO-encoding DNA fragment was isolated. pSV4SEt was also digested with BamH I and Hind III and the larger 2513bp fragment isolated (preserves all necessary functions). These fragments were mixed and ligated to form the final vector "pSVgHuEPO" (see Figure 3) .This vector was reproduced in E. coli and the vector DNA isolated Using restriction enzyme analysis, the insertion of the EPO gene was confirmed. The plasmid pSVgHuEPO DNA was used to express human EPO polypeptide material in COS-1 cells More specifically, pSVgHuePO DNA was combined with carrier DNA and transferred to triple 60 mm plates of COS-1 cells Control, carrier DNA alone was also transferred to COS 'cells Samples were taken from the cell culture media five and seven days later and tested for the presence of polypeptides having the immunological properties of naturally occurring human EPO.

B. Zweites EPO-Expressionssystem unter Einbeziehung von COS-1 ZellenB. Second EPO Expression System Including COS-1 Cells

Ein weiteres System war dazu bestimmt, eine verbesserte Produktion von EPO-Polypeptidmaterial zu ermöglichen, das durch den humangenomischen DNA-EPO-Klon in COS-i Zellen (ATCCNr. CRL-1650) codiert wird.Another system was designed to allow for enhanced production of EPO polypeptide material encoded by the human genomic DNA-EPO clone in COS-i cells (ATCC No. CRL-1650).

In dem unmittelbar vorausgehenden System war EPO in COS-1 Zellen experimentiert worden unter Verwendung von dessen eigenem Promoter, der innerhalb des 5,6 kb BamHI- bis Hindlll-Restriktionsfragmentes liegt. In der folgenden Konstruktion wurde das EPO-Gen umgeändert, so daß es unter Einsatz von SV40-„späten"-Promotorsexprimiert wurde. Speziell wurde das klonierte 5,6kb Bam Hl — bis Hind lll-genomische Human-EPO-Restriktionsfragmentauf folgende Weise modifiziert. Das oben beschriebene Plasmid pUC8-HuE wurde mit Bam Hl- und mit BstE Il-Restriktionsendonucleasen geschnitten. BstE Il schneidet innerhalb des 5,6kb EPO-Gens an einer Position, die 44 Basenpaare 5' nach dem einleitenden ATG liegt, das für das Pre-Peptid codiert, und ungefähr 680 Basenpaare 3' nach der Hind Ill-Restriktionsstelle. Das annähernd 4900 Basenpaarfragment wurde isoliert. Ein synthetisches Linker-DNA-Fragment, das einzelsträngige Sail- und.BstE ll-enden und eine innere Barn Hl-Erkennungsstelle enthielt, wurde synthetisiert und gereinigt. Die beiden Fragmente wurden gemischt und ligiert mit dem Plasmid pBR322, das mit Sal I und Bam Hl geschnitten worden war, um das Zwischenplasmid pBRgHE zu produzieren. Das genomische Human-EPO-Gen konnte daraus als ein 4900 Basenpaar-Bam HI-Abbaufragment isoliert werden, das das vollständige strukturelle Gen mit einem einzelnen ATG 44 Basenpaare 3' bis zur Barn HI-Stelle, die an die Aminoterminal codierende Region angrenzt, trägt.In the immediately preceding system, EPO had been experimented in COS-1 cells using its own promoter located within the 5.6 kb BamHI to HindIII restriction fragment. In the following construction, the EPO gene was rearranged to express it using SV40 "late" promoter Specifically, the cloned 5.6kb Bam HI to Hind III genomic human EPO restriction fragment was modified in the following manner. The plasmid pUC8-HuE described above was cut with Bam HI and BstE II restriction endonucleases BstE II cuts within the 5.6kb EPO gene at a position 44 base pairs 5 'after the initiating ATG used for the pre The approximately 4900 base pair fragment was isolated A synthetic linker DNA fragment ending in single-stranded Sail and BstE II ends containing an internal Barn HI recognition site was synthesized and purified, and the two fragments were mixed and ligated with the plasmid pBR322 which had been cut with Sal I and Bam HI to produce the intermediate plasmid pBRgHE The human omega human EPO gene could be isolated therefrom as a 4900 base pair Bam HI digestion fragment carrying the full structural gene with a single ATG 44 base pair 3 'to the Barn HI site adjacent to the amino terminal coding region.

Dieses Fragment wurde isoliert und als ein Barn HI-Fragment in das Barn HI-geschnittene Expressionsvektorplasmid pDSVLI (geschrieben in Beispiel 6) insertiert. Das erhaltene Plasmid pDSVLgHuEPO, wie in Fig.4 erläutert, wurde dazu verwendet, EPO-Polyeptidmaterial aus COS-1 Zellen-zu exprimieren, beschrieben in den Beispielen 6 und 7A.This fragment was isolated and inserted as a Barn HI fragment into the Barn HI cut expression vector plasmid pDSVLI (written in Example 6). The resulting plasmid pDSVLgHuEPO, as illustrated in Figure 4, was used to express EPO polyeptide material from COS-1 cells, described in Examples 6 and 7A.

Beispiel 8Example 8

Kulturmedien aus dem Wachstum der sechs transferierten COS-1 Kulturen des Beispiels 6 wurden durch Radioimmunoassay entsprechend den Verfahrensweisen nach Beispiel 2, Teil B, analysiert. Jedes Beispiel wurde bei 250,125, 50 und 25 Mikroliter aliquoten Gehalten untersucht. Überstehendes aus dem Wachstum von Zellen, scheintransfektiert oder transferiert mit Veroren, die die nichtkorrekte Genorientierung aufwiesen, waren unzweifelhaft negativ für die EPO-lmmunoreaktivität. Für jede Probe der beiden Überstehenden, die sich aus dem Wachstum von COS-1 Zellen ergaben, die mit Vektoren (H und L). transferiert waren, deren EPO-DNA sich in korrekter Orientierung befand, reichte die prozentuale Inhibierung der 125I-EPO-Bindung an Antikörper von 72 bis 88%, wodurch alle Werte an die Spitze der Standardkurve getreten, aus. Die genaue Konzentration des EPO im Kulturüberstehenden konnte nicht zuverlässig eingeschätzt werden. Es erfolgte eine völlig konservative Einschätzung von 300mU/ml, allerdings aus der Wertberechnung der größten aliquoten Größe (250 Mikroliter).—Culture media from the growth of the six transferred COS-1 cultures of Example 6 were analyzed by radioimmunoassay according to the procedures of Example 2, Part B. Each example was assayed at 250, 125, 50 and 25 microliter aliquots. Supernatant from the growth of cells, mock transfected or transferred to Veroren, which had the incorrect gene orientation, was undoubtedly negative for EPO immunoreactivity. For each sample of the two supernatants resulting from the growth of COS-1 cells using vectors (H and L). whose EPO DNA was in the correct orientation transferred the percent inhibition of 125 I-EPO binding to antibody from 72 to 88%, bringing all values to the top of the standard curve. The exact concentration of the EPO in the culture supernatant could not be reliably estimated. There was a completely conservative estimate of 300mU / ml, but from the value calculation of the largest aliquot size (250 microliters).

Eine repräsentative Kulturflüssigkeit gemäß Beispiel 6 sowie fünf und sieben Tage alte Kulturflüssigkeiten, die man nach Beispiel 7 A erhalten hatte, wurden über eine RIA getestet, um die Aktivität der rekombinanten Affen-und Human-EPO-Materialien gegen einen Standard einer natürlich auftretenden Human-EPO zu vergleichen, wobei die Ergebnisse in grafischer Form in Fig. 1 aufgeführt sind. Kurz zusammengefaßt offenbarten die Ergebnisse erwartetermaßen, daß das rekombinante Affen-EPO signifikant mit Anti-Human-EPO-Antikörper konkurrierte, obgleich es nicht in der Lage war, die Bindung unter den Testbedingungen vollständig zu inhibieren. Der höchste Inhibierungsprozentsatz für rekombinante Human-EPO lag allerdings nahe etwa bei dem desHuman-EPO-Standards. Die parallele Lage der Dosisreaktionskurven deutet auf immunologische Identität der gemeinsamen Sequenzen (Epitope) hin. Vorherige Einschätzungen der Affen-ePO in Kulturflüssigkeiten wurden bei diesen höheren Verdünnungsgraden zurückgerechnet und im Bereich von 2,91 bis 3,12E/ml gefunden. Eingeschätzte Human-EPO-Produktionshöhen wurden dementsprechend bei 392mE/ml für die Fünf-Tage-Wachstumsprobe und bei 567mE/ml für die Sieben-Tage-Wachstumsprobe angesetzt. Eingeschätzte Affen-EPO-Produktionshöhen im Expressionssystem des Beispiels 78 lagen im selben Bereich oder höher.A representative culture fluid according to Example 6 and five and seven day old culture fluids obtained according to Example 7A were tested by an RIA to test the activity of the recombinant monkey and human EPO materials against a standard of naturally occurring human EPO, the results being shown graphically in FIG. Briefly, the results were expected to reveal that the recombinant monkey EPO competed significantly with anti-human EPO antibody, although it was unable to completely inhibit binding under the assay conditions. However, the highest inhibition percentage for recombinant human EPO was close to that of the human EPO standard. The parallel position of the dose response curves indicates immunological identity of the shared sequences (epitopes). Previous estimates of monkey ePO in culture fluids were recalculated at these higher dilution levels and found to be in the range 2.91 to 3.12 U / ml. Estimated human EPO production levels were accordingly set at 392mE / ml for the five-day growth assay and 567mE / ml for the seven-day growth assay. Estimated monkey EPO production levels in the expression system of Example 78 were in the same range or higher.

Beispiel 9Example 9

Nach den Beispielen 6 und 7 hergestellte Kulturflüssigkeiten wurden einer in vitro-Assay auf EPO-Aktivität unterworfen gemäß der Verfahrensweise von Goldwasser et al., Endocrinology, 97,2, S. 315-323 (1975). Eingeschätzte Affen-EPO-Werte für getestete Kulturflüssigkeiten lagen im Bereich von 3,2 bis 4,3 E/ml. Human-EPO-Kulturflüssigkeiten waren in dieser in vitro-Assay ebenfalls aktiv und darüber hinaus konnte diese Aktivität durch Anti-EPO-Antikörper aufgehoben werden. Die rekombinanten Affen-EPO-Kulturflüssigkeiten gemäß Beispiel 6 wurden ebenfalls einer Assay auf in vivo-biologische Aktivität unterworfen, gemäß den allgemeinen Verfahrensweisen von Cotes et al., Nature, 191, S. 1065-1067 (1981) und Hammond et al., Ann. N. Y. Acad. Sei., 149, S.516-527 (1986), und Aktivitätsspiegel lagen im Bereich von 0,94 bis 1,24E/ml.Culture fluids prepared according to Examples 6 and 7 were subjected to an in vitro assay for EPO activity according to the procedure of Goldwasser et al., Endocrinology, 97, 21, pp. 315-323 (1975). Estimated monkey EPO values for culture fluids tested ranged from 3.2 to 4.3 U / ml. Human EPO culture fluids were also active in this in vitro assay and, in addition, this activity could be abrogated by anti-EPO antibodies. The recombinant monkey EPO culture fluids of Example 6 were also assayed for in vivo biological activity according to the general procedures of Cotes et al., Nature, 191, pp. 1065-1067 (1981) and Hammond et al., Ann. N.Y. Acad. Sci., 149, p.516-527 (1986) and activity levels ranged from 0.94 to 1.24 U / ml.

Beispiel 10Example 10

In den vorangegangenen Beispielen wurde rekombinantes Affen- oder Human-EPO-Material aus Vektoren produziert, die zur Transfektion vonCOS-1 Zellen verwendet wurden. Diese Vektoren replizieren in COS-1 Zellen wegen der Anwesenheit von SV 40 Antigen in der ZeIIe und einesSV40-Replikationsursprungesauf den Vektoren. So produzieren diese Vektoren nützliche Mengen an EPO in COS-1 Zellen, die Expression ist nur vorübergehend (7 bis 14 Tage) infolge des eventuellen Verlustes des Vektors. Zusätzlich würde nur ein geringer Prozentsatz von COS-1 produktiv mit den Vektoren transferiert.In the preceding examples, recombinant monkey or human EPO material was produced from vectors used to transfect COS-1 cells. These vectors replicate in COS-1 cells because of the presence of SV40 antigen in the cell and a SV40 origin of replication on the vectors. Thus, these vectors produce useful levels of EPO in COS-1 cells, expression is only transient (7 to 14 days) due to eventual loss of the vector. In addition, only a small percentage of COS-1 would be productively transferred with the vectors.

Das vorliegende Beispiel beschreibt Expressionssysteme, die mit Ovar-(CHO)DHFR~-Zellen des chinesischen Hamsters und dem ausgewählten Marker DHFR arbeitete [zur Diskussion verwandter Expressionssysteme siehe US-PS 4399216 und europäische Patentanmeldungen 117058,117059 und 117060, alle am 29. August 1984 veröffentlicht.] CHO DHFR"-Zellen (DuX-B 11), CHO K1-Zellen, Urlaub et al., Proc. Nat. Acad. Sei. (USA), Bd.77,4461 (1980) fehlt das Enzym Dihydrofolatreduktase (DHFR), das bei Mutationen in strukturellen Genen vorhanden sein muß, und somit ist das Vorhandensein von Glycin, Hypoxanthin und Thymidin im Kulturmedium erforderlich. Die Plasmide pDSVL-Mke (Beispiel 6) oder pDSVL-gHuEPO (Beispiel 7b) wurden längs mitTräger-dNA in CHO DHFR~-Zellen transferiert, die in einem Medium wuchsen, das Hypoxanthin, Thymidin und Glycin enthielt, in 60mm Kulturplatten. Das Plasmid psVgHuEPO (Beispiel 7A) wurde mit dem Plasmid pMG 2 gemischt, das MäuseDihydrofolatreduktasegen enthielt, geklont in den bakteriellen Plasmidvektor PBR 322 (nach Grasseretal.,s.o.).DasPlasmidgemisch und die Träger-DNa wurden in CHO DHFR~-Zellen transferiert (Zellen, die ein Plasmid aufnehmen, nehmen im allgemeinen auch ein zweites Plasmid auf.)The present example describes expression systems that worked with Chinese hamster ovary (CHO) DHFR ~ cells and the selected marker DHFR [for discussion of related expression systems, see US Pat. No. 4,399,216 and European Patent Applications 117058,117,059 and 117060, all on August 29 1984.] "CHO DHFR" cells (DuX-B 11), CHO K1 cells, Urlaub et al., Proc Nat National Acad., (USA), Vol.77, 4461 (1980), lack the enzyme dihydrofolate reductase (DHFR), which must be present in case of mutations in structural genes, and thus the presence of glycine, hypoxanthine and thymidine in the culture medium is required.The plasmids pDSVL-Mke (Example 6) or pDSVL-gHuEPO (Example 7b) were incubated longitudinally with carrier dNA was transferred to CHO DHFR ~ cells grown in a medium containing hypoxanthine, thymidine and glycine in 60mm culture plates The plasmid psVgHuEPO (Example 7A) was mixed with the plasmid pMG 2 containing murine dihydrofolate reductase gene cloned into The bacterial plasmid vector PBR 322 (according to Grasser et al., supra) The plasmid mixture and the carrier DNA were transferred into CHO DHFR ~ cells (cells which take up a plasmid generally also take up a second plasmid.)

Nach drei Tagen wurden die Zellen durch Trysinisierung in verschiedene 100mm-Kulturplatten in Medien dispergiert, denen Hypoxanthin und Thymidin fehlte. Nur jene Zellen, die mit dem DHFR-Gen und dadurch mit dem EPO-Gen stabil transformiert worden waren, überleben in diesem Medium. Nach 7 bis 21 Tagen wurden die Kolonien der überlebenden Zellen sichtbar. Diese Transformatenkolonien können nach Dispergierung durch Trypsinisierung kontinuierlich in Medien reproduziert werden, in denen Hypoxanthin und Thymidin fehlt, wobei neue Zellstämme entstehen (z. B. CHO pDSVL-MkEPO, kcHO pSVgHuEPO, CHO-pDSVL-gHuEPO.After three days, the cells were dispersed by trysinization into various 100 mm culture plates in media lacking hypoxanthine and thymidine. Only those cells stably transformed with the DHFR gene and thereby with the EPO gene survive in this medium. After 7 to 21 days, the colonies of the surviving cells became visible. These transformant colonies, after dispersion by trypsinization, can be continuously reproduced in media lacking hypoxanthine and thymidine to form new cell strains (eg, CHO pDSVL-MkEPO, kcHO pSVgHuEPO, CHO-pDSVL-gHuEPO.

Kulturflüssigkeiten aus den obigen Zellstämmen wurde in einer RIA auf das Vorhandensein von rekombinanten Affen- oder Human-EPO getestet. Medien für die Stämme CHO pDSVL-MkEPO enthielten EPO mit immunologischen Eigenschaften wie denen, die aus COS-1 Zellen, transferiert mit dem Plasmid pDSVL-MkEPO, erhalten worden waren. Eine repräsentative 65-Stunden-Kulturflüssigkeit enthielt Affe-EPO mit 0,60E/ml.Culture fluids from the above cell strains were tested in an RIA for the presence of recombinant monkey or human EPO. Media for the strains CHO pDSVL-MkEPO contained EPO with immunological properties such as those obtained from COS-1 cells transferred with the plasmid pDSVL-MkEPO. A representative 65-hour culture fluid contained monkey EPO at 0.60 U / ml.

Kulturflüssigkeiten aus CHO pSVgHuEPO und CHO pDSVL-gHuEPO enthielten rekombinantes Human-EPO mit immunologischen Eigenschaften wie jenes, das mit COS-1 Zellen, transferiert mit dem Plasmid pSVgHuEPO oder pDSVL-gHuEPO; erhalten worden war. Eine repräsentative 3-Tage-Kulturflüssigkeit aus CHO pSVgHuEPO enthielt 2,99E/ml Human-EPO, und eine 5,5-Tage-Probe von CHO pDSVL-gHuEPO enthielt E/ml Human-EPO nach Messung durch RIA. Die Menge der durch die oben beschriebenen Zellstämme produzierten EPO kann durch Gen-Amplifizierung erhöht werden, wodurch neue Zellstämme größerer Produktivität entstehen. Das Enzym Dihydrofolatreduktase (DHFR), das das durch das DHFR-Gen dafür codierende Produkt ist, kann durch das Arzneimittel Methotrexat(MTX) inhibiert werden. Insbesondere werden die in den Medien, denen Hypoxanthin und Thymidin fehlte, vermehrten Zellen durch MTX inhibiert oder abgetötet. Unter den entsprechenden Bedingungen (z. B. Minimalkonzenträtion von MTX) können Zellen erhalten werden, die gegen MTX resistent sind und in der Lage, darin zu wachsen. Es wurde gefunden, daß diese Zellen gegen MTX resistent sind infolge einer Amplifizierung der Anzahl ihrer DHFR-Gene, was zu einer Steigerung der Produktion von DHFR-Enzym führt. Die überlebenden Zellen können der Reihe nach mit erhöhten MTX-Konzentrationen behandelt werden, was zu Zellstämmen führt, die eine größere Anzahl von DHFR-Genen enthalten. „Passagiergene" (z. B. EPO), die vom Expressionsvektor mit dem DHFR-Gen getragen werden oder mit dem DHFR-Gen transformiert werden, sind nach kürzlichen Berichten ebenso als anwachsend hinsichtlich ihrer Anzahl von Genkopien zu betrachten.Culture fluids from CHO pSVgHuEPO and CHO pDSVL-gHuEPO contained recombinant human EPO with immunological properties such as that obtained with COS-1 cells transferred with the plasmid pSVgHuEPO or pDSVL-gHuEPO; had been obtained. A representative 3-day culture fluid from CHO pSVgHuEPO contained 2.99 U / ml human EPO and a 5.5-day sample of CHO pDSVL gHuEPO contained E / ml human EPO as measured by RIA. The amount of EPO produced by the cell strains described above can be increased by gene amplification, thereby creating new cell strains of greater productivity. The enzyme dihydrofolate reductase (DHFR), which is the product coding for it by the DHFR gene, can be inhibited by the drug methotrexate (MTX). In particular, in the media lacking hypoxanthine and thymidine, increased cells are inhibited or killed by MTX. Under the appropriate conditions (e.g., minimal concentration of MTX), cells resistant to and capable of growing in MTX can be obtained. It has been found that these cells are resistant to MTX due to amplification of the number of their DHFR genes, resulting in an increase in the production of DHFR enzyme. The surviving cells can be sequentially treated with increased MTX concentrations, resulting in cell strains containing a larger number of DHFR genes. "Passenger genes" (eg, EPO) carried by the expression vector with the DHFR gene or transformed with the DHFR gene, according to recent reports, are also considered to be increasing in their number of gene copies.

Als praktische Beispiele dieses Amplifizierungssystems wurde der ZeI!stamm CHO pDSVL-MkE steigenden Konzentrationen am MTX (OnM, 3OnM und 10OnM) ausgesetzt. Repräsentative 65-Stunden-Kulturmedienproben aus jeder Amplifizierungsstufe wurden durch RIA überprüft, und es wurde bestimmt, daß sie entsprechend 0,60,2,45 und 6,10 E/mI enthielten. Der Zellstamm CHO pDSVL-gHuEPO wurde einer Reihe von ansteigenden MTX-Konzentrationen von 3OnM, 5OnM, 10OnM, 20OnM, 1μΜ und 5μΜ MTX ausgesetzt. Eine repräsentative 3-Tage-Kulturmedienprobe aus der 10OnM MTX-Stufe enthielt Human-EPO mit 3089 ± 129E/ml, wie durch RIA festgestellt wurde. As practical examples of this amplification system, the cell strain CHO pDSVL-MkE was exposed to increasing concentrations of MTX (OnM, 3OnM and 10OnM). Representative 65 hour culture media samples from each amplification step were checked by RIA and determined to contain 0.60, 2.45 and 6.10 E / ml, respectively. The cell strain CHO pDSVL-gHuEPO was exposed to a series of increasing MTX concentrations of 3OnM, 5OnM, 10OnM, 20OnM, 1μΜ and 5μΜ MTX. A representative 3-day culture media sample from the 10OnM MTX step contained 3084 ± 129 U / ml human EPO as determined by RIA.

Repräsentative 48 Stunden-Kulturmediumproben aus den 10OnM-und 1 μΜ-MTX-Stufen enthielten entsprechend Human-EPO mit 466 und 1 352E/ml, wie durch RIA festgestellt (Durchschnitt von dreifachen Assays). Bei diesen Verfahren wurden 1 χ 106 Zellen plattiert mit 5ml des Mediums in 60 mm Kulturschälchen. Vierundzwanzig Stunden später wurden die Medien entfernt und durch 5 ml serumfreie Medien ersetzt (DMEM mit hohem Glukosegehalt) ergänzt mit O1ImM nicht-essentiellen Aminosäuren und L-Glutamin). Den EPO-Gehalt ließ man für 48 Stunden in den serumfreien Medien anwachsen. Die Medien wurden für eine RIA gesammelt und die Zellen strypsiniert und gezählt. Die durchschnittlichen RIA-Werte von 467 E/ml und 1 352 E/ml für Zellen, die bei 10OnM und 1μΜ MTXgewachsen waren, führten zu Ausbeuten von 2 335 E/Platte und 6750 E/Platte, Die durchschnittliche Anzahl der Zellen pro Platte betrug entsprechend 1,94 χ 106 und 3,12 χ 106 Zellen. Die effektiven Produktionsraten für diese Kulturbedingungen lagen somit entsprechend bei 1 264 und 2167 E/10s Zellen / 48 Stunden.Representative 48 hour culture medium samples from the 10OnM and 1 μM MTX levels contained respectively human EPO at 466 and 1 352 U / ml as determined by RIA (average of triplicate assays). In these procedures, 1 × 10 6 cells were plated with 5 ml of the medium in 60 mm culture dishes. Twenty-four hours later, the media was removed and replaced with 5 ml of serum-free media (high glucose DMEM supplemented with O 1 mM non-essential amino acids and L-glutamine). The EPO content was allowed to grow in the serum-free media for 48 hours. The media were collected for RIA and the cells were strypsinated and counted. The average RIA values of 467 U / ml and 1352 U / ml for cells grown at 10OnM and 1μΜ MTX gave yields of 3335 U / plate and 6750 U / plate, which was the average number of cells per plate corresponding to 1.94 χ 10 6 and 3.12 χ 10 6 cells. The effective production rates for these culture conditions were thus correspondingly at 1 264 and 2167 E / 10 s cells / 48 hours.

Die Zellen in den unmittelbar zuvor beschriebenen Kulturen stellen eine genetisch heterogene Population dar. Es wurden Standard-Screeningverfahren bei dem Versuch eingesetzt, genetisch homogene Klone mit der höchsten Produktionskapazität zu isolieren. Siehe dazu Abschnitt A, Teil 2 von „Points to Consider in the Characterization of Cell Lines Used to Produce Biologies", I.Juni 1984, Office of Biologies Research Review, Centerfor Drugs and Biologies, US Food and Drug Administration. Die Produktivität der oben beschriebenen EPO produzierenden CHO-Zellinien kann durch entsprechende Zellkulturteehniken verbessert werden. Die Vermehrung von Säugetierzellen in Kultur erfordert allgemein des Vorhandensein von Serum in den Wachstumsmedien. Ein Herstellungsverfahren von Erythropoietin aus CHO-Zellen in Medien, die kein Serum enthalten, erleichtert im großen Maße die Reinigung von Erythropoietin vom Kulturmedium. Die weiter unten beschriebene Methode zeigt einen ökonomischen Weg der Herstellung von Erythropoietin in serumfreien Medien in für die Produktion ausreichenden großen Mengen. The cells in the cultures described immediately above represent a genetically heterogeneous population. Standard screening methods have been used in attempting to isolate genetically homogeneous clones with the highest production capacity. See Section A, Part 2 of "Points to Consider in the Characterization of Cell Lines Used to Produce Biologies," June 1, 1984, Office of Biology Research Review, Center for Drugs and Biologies, US Food and Drug Administration The proliferation of mammalian cells in culture generally requires the presence of serum in the growth media, and a production method of erythropoietin from CHO cells in media containing no serum greatly facilitates the production of CHO cell lines producing EPO Purification of Erythropoietin from Culture Medium The method described below demonstrates an economical way of producing erythropoietin in serum-free media in large enough quantities for production.

Zellen des Stammes CHO pDSVL-gHuEPO,.die unter Standardzellkulturbedingungen gewachsen waren, wurden dazu eingesetzt, Spinner-Zellkulturkolben anzuimpfen. Die Zellen wurden als eine Suspensionszellinie in den Spinner-Zellkulturkolben inCells of strain CHO pDSVL-gHuEPO, grown under standard cell culture conditions, were used to inoculate spinner cell culture flasks. The cells were introduced into the spinner cell culture flask as a suspension cell line

Medien vermehrt, die aus einem 50-50-Gemisch von DMEIVl mit hohem Glukosegehalt und Ham's M12, ergänzt mit 5% fötalem Kalbsserum, L-Glutamin, Penicillin und Streptomycin, 0,05mM nicht-essentiellen Aminosäuren und der entsprechenden Konzentration von Methotrexat bestanden. Die Suspensionskellkultur gestattet, die EPO-produzierenden CHO-Zelien leicht zu großem Volumina zu erweitern.Media consisting of a 50-50 mixture of high glucose DMEIVl and Ham's M12 supplemented with 5% fetal calf serum, L-glutamine, penicillin and streptomycin, 0.05mM nonessential amino acids and the corresponding concentration of methotrexate. The suspension cell culture allows to easily expand the EPO-producing CHO cells to large volumes.

In Suspension gewachsene CHO-Zellen wurden dazu eingesetzt, Rollflaschen bei einer anfänglichen Impfdichte von 1,5 χ 107 lebensfähigen Zellen pro 850cm2 Rollflaschen in 200ml Medien zu beimpfen. Man ließ die Zellen bis zum Zusammenfließen zu einer zusammenhängenden Zellinie über einen Zeitraum von 3 Tagen wachsen. Die für diese Wachstumsphase verwendeten Medien sind die gleichen wie für das Wachstum in Suspension. Am Ende der dreitägigen Wachstumsperiode wurde das serumhaltige Medium entfernt und durch 100ml serumfreies Medium ersetzt:Suspended CHO cells were used to inoculate roller bottles at an initial seeding density of 1.5 x 10 7 viable cells per 850 cm 2 roller bottles in 200 ml media. The cells were allowed to grow to confluence with a contiguous cell line over a period of 3 days. The media used for this growth phase are the same as for growth in suspension. At the end of the three-day growth period, the serum-containing medium was removed and replaced with 100 ml of serum-free medium:

50:50-Gemisch von DMEM mit hohem Glukosegehalt und Ham's F12, ergänzt mit 0,05mM nicht-essentiellen Aminosäuren und L-Glutamin, die Rollflaschen wurden für 1 bis 3 Stunden wieder in den Rollflascheninkubator eingebracht, das Medium wiederum entfernt und durch 100ml frisches, serumfreies Medium ersetzt. Die 1- bis 3stündige Inkubierung des serumfreien Mediums reduziert die Konzentration der kontaminierenden Serumproteine.50:50 mixture of DMEM with high glucose content and Ham's F12, supplemented with 0.05mM non-essential amino acids and L-glutamine, the roller bottles were returned to the roller bottle incubator for 1 to 3 hours, the medium again removed and replaced by 100ml fresh , serum-free medium replaced. The 1 to 3 hour incubation of the serum-free medium reduces the concentration of contaminating serum proteins.

Die Rollflaschen wurden für sieben Tage nochmals in den Inkubator gebracht, während dieser Zeit sammelte sich Erythropoietin in dem serumfreien Kulturmedium. Am Ende der siebentägigen Produktionsphase wurde das daraus bedingte Medium entfernt und durch frisches serumfreies Medium für einen zweiten Produktionszyklus ersetzt. Als ein Beispiel für das praktische Ergebnis dieses Produktionssystems enthielt eine repräsentative, sieben Tage alte, serumfreie Probe Human-Erythropoietin mit 3892 ± 409E/ml, wie durch RIA festgestellt wurde. Basierend auf einer geschätzten Zelldichte von 0,9 bis 1,8 χ 105 Zellen/cm2 enthielt jede 850cm3-Rollflasche 0,75 bis 1,5 χ 108 Zellen, wodurch sich eine Produktionsrate von EPO in der siebentägigen lOOml-Kultur von 750 bis 1 470e/106Zellen / 48 Stunden ergab.The roller bottles were returned to the incubator for seven days, during which time erythropoietin collected in the serum-free culture medium. At the end of the seven-day production phase, the resulting media was removed and replaced with fresh serum-free media for a second production cycle. As an example of the practical result of this production system, a representative seven-day serum-free sample contained human erythropoietin at 3892 ± 409 U / ml, as determined by RIA. Based on an estimated cell density of 0.9 to 1.8 χ 10 5 cells / cm 2 , each 850 cm 3 roll bottle contained 0.75 to 1.5 χ 10 8 cells, resulting in a production rate of EPO in the seven-day 100 ml culture from 750 to 1 470e / 10 6 cells / 48 hours.

Kulturflüssigkeiten des Zellstammes CHO pDSVL-MkEPO in 10 nM MTX wurden RIA und in vitro- und in vivo-EPO-Aktivitätsassays unterzogen. Eine Probe des daraus hervorgehenden Mediums enthielt 41,2 ± 1,4E/ml MkEPO, gemessen durch RIA, 41,2 ± 0,064E/ml, gemessen durch in vitro Assay der biologischen Aktivität und 42,5 ± 5E/ml, gemessen durch in vivo Assay der biologischen Aktivität. Das Aminosäuresequenzieren der Polypeptidprodukte zeigte die Anwesenheit von EPO-Produkten, eines prinzipiellen Spezies mit 3 Resten der „Führungs"sequenz, benachbart zum vermeintlichen Aminoterminal-Alanin. Ob dies das Ergebnis einer ungenügenden Membranfunktion des Polypeptids in CHO-Zellen ist oder eine Differenz in der Struktur des Aminoterminus des Affen-EPO gegenüber dem Human-EPO widerspiegelt, ist zur Zeit nicht bekannt. Kulturflüssigkeiten des Zellstammes CHO pDSVL-gHuEPO wurden drei Assays unterzogen. Eine fünfeinhalb Tage Probe enthielt im Medium rekombinantes Human-EPO in Höhe von 18,2 E/ml gemäß Rl A-Assay, 15,8 ± E/ml gemäß in vitro-Assay und 16,8 ± 3,0E/ml in vivo-Assay.Culture fluids of the cell strain CHO pDSVL-MkEPO in 10 nM MTX were subjected to RIA and in vitro and in vivo EPO activity assays. A sample of the resulting medium contained 41.2 ± 1.4E / ml MkEPO, measured by RIA, 41.2 ± 0.064E / ml as measured by in vitro assay of biological activity and 42.5 ± 5E / ml as measured by in vivo assay of biological activity. Amino acid sequencing of the polypeptide products demonstrated the presence of EPO products, a principal species having 3 residues of the "leader" sequence, adjacent to the putative amino terminal alanine, whether this is the result of inadequate membrane function of the polypeptide in CHO cells or a difference in that At the present time, the structure of the amino terminus of the monkey EPO to human EPO is not known Culture fluids of the cell strain CHO pDSVL-gHuEPO were subjected to three assays A five and a half day sample contained recombinant human EPO in the medium of 18.2 E / ml according to RI A assay, 15.8 ± E / ml according to in vitro assay and 16.8 ± 3.0E / ml in vivo assay.

Kulturflüssigkeit von CHO pDSVL-gHuEPO-Zellen, amplifiziert durch stufenweises 10OnM MTX, wurden drei Assays unterzogen. Eine 3,0 Tage Probe enthielt rekombinantes Human-EPO in einer Höhe von 3089 ± 129E/ml gemäß RIA, 2589 ± 71,5E/ml gemäß in vitro-Assay und 2040 ± 160 E/ml gemäß in vivo-Assay. Das Aminosäuresequenzieren dieses Produktes zeigte ein Aminoterminal, das dem von Tabelle Vl entsprach.Culture fluid from CHO pDSVL-gHuEPO cells amplified by stepwise 10OnM MTX was subjected to three assays. A 3.0 day sample contained recombinant human EPO at 3089 ± 129E / ml according to RIA, 2589 ± 71.5E / ml according to in vitro assay and 2040 ± 160 U / ml according to in vivo assay. Amino acid sequencing of this product showed an amino terminal corresponding to that of Table VI.

Zellbedingtes Medium von CHO-Zellen, die mit dem Plasmid pDSVL-Mke in 1OnM MTX transferiert worden waren, wurde gesammelt und das MTX über mehrere Tage durch Dialyse entfernt, wobei man ein Medium mit einer EPO-Aktivität von 221 ± 5,1 E/ml (EPO-CCM) erhielt. Um die in vivo-Wirkung des EPO-CCM auf die Hämatokritspiegel in normalen BalB/C-Mäusen zu bestimmen, wurde der folgende Versuch durchgeführt.Cell-conditioned medium from CHO cells transferred to the plasmid pDSVL-Mke in 1OnM MTX was collected and the MTX was removed by dialysis for several days to give a medium with an EPO activity of 221 ± 5.1 E / ml (EPO-CCM). To determine the in vivo effect of EPO-CCM on hematocrit levels in BalB / C normal mice, the following experiment was performed.

Zellbedingtes Medium von untransfektierten CHO-Zellen (CCM) und EPO-CCM wurde mit PBS eingestellt. CCM wurde für die Kontrollgruppe (3 Mäuse) verwendet, und es wurden zwei EPO-CCM-Dosismengen (4 Einheiten pro Injektion und 44 Einheiten pro Injektion) für die Versuchsgruppe (2 Mäuse pro Gruppe) eingesetzt. Über einen Zeitraum von 3 Wochen wurden die sieben Mäuse intraperitoneal dreimal wöchentlich injiziert. Nach der achten Injektion wurden die durchschnittlichen Hämatokritwerke für die Kontrollgruppe mit 50,4%, für die 4E-Gruppe mit 55,1 % und für die 44E-Gruppe mit 67,9% bestimmt. Expressionsprodukte von Säugetierzellen können leicht in im wesentlichen gereinigter Form aus Kulturmedien gewonnen werden, wenn HPLC (C4) eingesetzt wird unter Verwendung eines Ethanolgradienten, vorzugsweise bei pH 7. Es wurde ein Vor-Versuch unternommen, die rekombinanten Glycoprodeinprodukte aus dem entsprechenden Medium der COS-1 und CHO Zellexpression des Human-EPO-Gens zu charakterisieren, im Vergleich zu Humanurin-EPO-lsolaten unter Einsatz sowohl der Western-Blot-Analyse als auch von SDS-PAGE. Diese Untersuchungen zeigten, daß das CHO-produzierte EPO-Material eine etwas höhere Molekularmasse als das COS-1 Expressionsprodukt hatte, das demgegenüber etwas größer war als das aus dem gesammelten menschlichen Urinextrakt. Alle Produkte waren ziemlich heterogen. Die Enzymbehandlung mit Neuraminidase zur Entfernung von Sialsäure führte zu COS-1 und CHO-rekombinanten Produkten von annähernd gleicher Molekularmasse, die beide nichtsdestoweniger größer als der erhaltene asioalo-Humanurinextrakt waren. Die Behandlung des rekombinanten CHO-Produktes sowie des Urinextraktproduktes (zur vollständigen Entfernung des Carbohydrates aus beiden) mit Endoglycosidase F-Enzym (EC 3.2.1.) führte zu im wesentlichen homogenen Produkten mit hauptsächlich identischen Molekularmassencharakteristika.Cell-mediated medium of untransfected CHO cells (CCM) and EPO-CCM was adjusted with PBS. CCM was used for the control group (3 mice) and two EPO-CCM doses (4 units per injection and 44 units per injection) were used for the experimental group (2 mice per group). Over a period of 3 weeks, the seven mice were injected intraperitoneally three times weekly. After the eighth injection the average hematocrit plants were determined to be 50.4% for the control group, 55.1% for the 4E group and 67.9% for the 44E group. Expression products of mammalian cells can be easily obtained in a substantially purified form from the culture media if HPLC (C 4) is employed using an ethanol gradient, preferably at pH 7. It was made a pre-experiment, the recombinant Glycoprodeinprodukte from the corresponding medium of the COS -1 and CHO to characterize cell expression of the human EPO gene compared to human urine EPO isolates using both Western blot analysis and SDS-PAGE. These studies showed that the CHO-produced EPO material had a slightly higher molecular mass than the COS-1 expression product, which was somewhat larger than that from the collected human urine extract. All products were pretty heterogeneous. Enzyme treatment with neuraminidase to remove sialic acid resulted in COS-1 and CHO recombinant products of approximately equal molecular mass, both of which, nonetheless, were larger than the asioalo-humanurine extract obtained. Treatment of the recombinant CHO product and the urine extract product (for complete removal of carbohydrate from both) with endoglycosidase F enzyme (EC 3.2.1.) Resulted in substantially homogeneous products with mainly identical molecular mass characteristics.

Gereinigte Humanurin-EPO und eine erfindungsgemäße rekombinante CHO-Zellen-produzierte EPO wurden einer Carbohydratanalyse unterzogen nach der Verfahrensweise von Ledeen et al., Methods in Enzymology, 83 (Teil D), 139-191 (1982), modifiziert durch die Verwendung der Hydrolyseverfahren von Nesser et al., Anal. Biochem., 142, 58-67 (1984). Experimentell bestimmte Carbohydratbildungswerte (ausgedrückt als molare Verhältnisse des Carbohydrats im Produkt) waren für das Urinisolat folgende: Hexosen, 1,73; N-Acetylglucosamin, 1; N-Acetylneuraminsäure, 0,93; Fucose, 0; und N-Acetylgalactosamin, 0. Entsprechende Werte für das rekombinante Produkt (abgeleitet aus einem dreitägigen CHO pDSVL-gHuEPO-Kulturmedium mit 10OnM MTX) waren folgende: Hexosen, 15,09; N-Acetylglucosamin, 1; N-Acetylneuraminsäure, 0,998; Fucose, 0; und N-Acetylgalactosamin, 0. Diese gefundenen Werte stimmen mit der oben genannten Western-Blot-Analyse und der SDS-PAGE-Analyse überein.Purified human urine EPO and a recombinant CHO cell-produced EPO according to the invention were subjected to carbohydrate analysis by the method of Ledeen et al., Methods in Enzymology, 83 (part D), 139-191 (1982), modified by the use of the hydrolysis methods by Nesser et al., Anal. Biochem., 142, 58-67 (1984). Experimentally determined carbohydrate formation values (expressed as molar ratios of carbohydrate in the product) were as follows for the urine isolate: hexoses, 1.73; N-acetylglucosamine, 1; N-acetylneuraminic acid, 0.93; Fucose, 0; and N-acetylgalactosamine, 0. Corresponding values for the recombinant product (derived from a 3-day CHO pDSVL-gHuEPO culture medium with 10OnM MTX) were as follows: hexoses, 15.09; N-acetylglucosamine, 1; N-acetylneuraminic acid, 0.998; Fucose, 0; and N-acetylgalactosamine, 0. These found values are consistent with the above Western blot analysis and SDS-PAGE analysis.

Durch die vorliegende Erfindung hergestellte Glycoproteinprodukte umfassen somit Produkte mit einer primären strukturellen Übereinstimmung ausreichender Doppelung wie jener von natürlich auftretenden Erythropoiethin, um eine oder mehrere der biologischen Eigenschaften diese aufzuweisen und eine durchschnittliche Carbohydratzusammensetzung zu haben, die von der natürlich auftretenden Erythropietins abweicht.Thus, glycoprotein products made by the present invention include products having a primary structural match of sufficient duplication as that of naturally occurring erythropoietin to have one or more of the biological properties thereof and to have an average carbohydrate composition that differs from the naturally occurring erythropietin.

Beispiel 11Example 11

Das vorliegende Beispiel betrifft die gesamte Herstellung durch Zusammenstellung der Nucleotidbasen von zwei strukturellen Genen, die die Human-EPO-sequenz von Tabelle Vl verschlüsseln und schließt entsprechend „bevorzugte" Codons für die Expression in E. coli- und Hefe (s. cerevisiaej-zellen ein. Beschrieben wird auch die Konstruktion von Genen, die Analoge von Human-EPO verschlüsseln. Kurz zusammengefaßt entsprach der Ablauf dem in der bereits vorher genannten Literaturstelle von Alton et al., (WO 83/04053). Die Gene wurden für eine anfängliche Zusammenstellung der Komponenten-Oligonucleotide in mehrfachen Verdoppelungen gestaltet, die der Reihe nach in drei getrennte Abschnitte (section) vereinigt wurden. Diese Sectionen wurden für eine fertige Amplifizierung gestaltet, und nach Entfernung aus dem Amplifizierungssystem konnten sie sequentiell oder durch eine mehrfache Fragmentligation in einem geeigneten Expressionsvektor vereinigt werden. Die folgenden Tabelle VIII bis XIV erläutern die Gestaltung und Vereinigung eines hergestellten Gens, dasein Human-EPO-Translationsprodukt verschlüsselt, dem eine beliebige Führungs- oder Presequenz fehlt, zu dem jedoch ein anfänglicher Methioninrest an Position -1 gehört. Darüber hinaus gehören zu dem Gen in seinem wesentlichen Teil E.coli-Präfenzcodons, und die Konstruktion wurde daher als das „ECEPO"-Gen bezeichnet.The present example relates to the overall preparation by assembling the nucleotide bases of two structural genes encoding the human EPO sequence of Table VI and correspondingly includes "preferred" codons for expression in E. coli and yeast (see cerevisiaej cells Also described is the construction of genes encoding analogs of human EPO. Briefly, the procedure was as described in Alton, et al., supra (WO 83/04053) The genes have been reviewed for an initial compilation designed the component oligonucleotides in duplicate, which were sequentially pooled into three separate sections which were designed for ready amplification and, after removal from the amplification system, could be sequentially or by multiple fragment ligation into an appropriate expression vector The following Tables VIII to XI Figures V illustrate the design and assembly of a prepared gene encoding a human EPO translation product lacking any leader or presequence, but including an initial methionine residue at position -1. In addition, the gene in its essential part includes E. coli prefector codons, and the construction has therefore been termed the "ECEPO" gene.

TABLE VIIITABLE VIII

ECEPO SECTION 1 OUGONUCLEOTIDESECEPO SECTION 1 OUGONUCLEOTIDES

1. AATTCTAG AAACCATG AG G GTAAT AAAATA1. AATTCTAG AAACCATG AG G GATE AAAATA

2. CCATTATTTTATTACCCTCATGGTTTCTAG2. CCATTATTTTATTACCCTCATGGTTTCTAG

3. ATGGCTCCGCCGCGTCTGATCTGCGAC3. ATGGCTCCGCCGCGTCTGATCTGCGAC

4. CTCGAGTCGCAGATCAGACGCGGCGGAG4. CTCGAGTCGCAGATCAGACGCGGCGGAG

5. TCGAGAGTTCTGGAACGTTACCTGCTG5. TCGAGAGTTCTGGAACGTTACCTGCTG

6. CTTCCAGCAGGTAACGTTCCAGAACT6. CTTCCAGCAGGTAACGTTCCAGAACT

7. GAAGCTAAAGAAGCTGAAAACATC7. GAAGCTAAAGAAGCTGAAAACATC

8. GTGGTGATGTTTTCAGCTTCTTTAG8. GTGGTGATGTTTTCAGCTTCTTTAG

9. ACCACTGGTTGTGCTGAACACTGTTC9. ACCACTGGTTGTGCTGAACACTGTTC

10. CAAAGAACAGTGTTCAGCACAACCA10. CAAAGAACAGTGTTCAGCACAACCA

11. TTTGAACGAAAACATTACGGTACCG11. TTTGAACGAAAACATTACGGTACCG

12. GATCCGGTACCGTAATGTTTTCGTT12. GATCCGGTACCGTAATGTTTTCGTT

TABLE IX ECEPO SECTION 1TABLE IX ECEPO SECTION 1

XbalXbaI

EcoRI I1 , 3. Eco RI I 1 , 3.

AATTCTAG AAACCATGAG GGTAATAAAA TfljATGGCTCC GCCGCGTCTG GATC TTTGGTACTC CCATTATTTT ATTaCC]GAGG CGGCGCAGACAATTCTAG AAACCATGAG GGTAATAAAA TfljATGGCTCC GCCGCGTCTG GATC TTTGGTACTC CCATTATTTT ATTaCC] GAGG CGGCGCAGAC

ATCTGCGAc|r CGAGAGTtCT GGAACGTTAC CTGCTGbAAG CTAAAGAAGC TAGACGCTGA GCTCJTCAAGA CCTTGCAATG GACGACCTTc] GATTTCTTCGATCTGCGAc | CGAG AGTtCT GGAACGTTAC CTGCTG bAAG CTAAAGAAGC TAGACGCTGA GCTCJTCAAGA CCTTGCAATG GACGACCTTc] GATTTCTTCG

TGAAAACATC ACTTTTGTAG 8TGAAAACATC ACTTTTGTAG 8

CCACTGGTT GTGCTGAACA CTGTTCCCACTGGTT GTGCTGAACA CTGTTC

11. TTTG AACGAAAACA11. TTTG AACGAAAACA

GGTGRCCAA CACGACTTGT GACAAGAAACI TTGCTTTTGT 10GGTGRCCAA CACGACTTGT GACAAGAAACI TTGCTTTTGT 10

Kpnl BamHI TTACGGTACC G AATGCCATGG CCTAG 12 Kpn l BamHI TTACGGTACC G AATGCCATGG CCTAG 12

TABLE XTABLE X

ECEPO SECTION 2 OUGONUCLEOTIDESECEPO SECTION 2 OUGONUCLEOTIDES

1. AATTCGGTACCAGACACCAAGGT1. AATTCGGTACCAGACACCAAGGT

2. GTTAACCTTGGTGTCTGGTACCG2. GTTAACCTTGGTGTCTGGTACCG

3. TAACTTCTACGCTTGGAAACGTAT 4... TTCCATACGTTTCCAAGCGTAGAA3. TAACTTCTACGCTTGGAAACGTAT 4 ... TTCCATACGTTTCCAAGCGTAGAA

5. GGAAGTTGGTCAACAAGCAGTTGAAGT5. GGAAGTTGGTCAACAAGCAGTTGAAGT

6. CCAAACTTCAACTGCTTGTTGACCAAC6. CCAAACTTCAACTGCTTGTTGACCAAC

7. TTGGCAGGGTCTGGCACTGCTGAGCG7. TTGGCAGGGTCTGGCACTGCTGAGCG

8. GCCTCGCTCAGCAGTGCCAGACCCTG8. GCCTCGCTCAGCAGTGCCAGACCCTG

9. AGGCTGTACTGCGTGGCCAGGCA9. AGGCTGTACTGCGTGGCCAGGCA

10. GCAGTGCCTGGCCACGCAGTACA10. GCAGTGCCTGGCCACGCAGTACA

11. CTGCTGGTAAACTCCTCTCAGCCGT11. CTGCTGGTAAACTCCTCTCAGCCGT

12. TTCCCACGGCTGAGAGGAGTTTACCA12. TTCCCACGGCTGAGAGGAGTTTACCA

13. GGGAACCGCTGCAGCTGCATGTTGAC13. GGGAACCGCTGCAGCTGCATGTTGAC

14. GCTTTGTCAACATGCAGCTGCAGCGG14. GCTTTGTCAACATGCAGCTGCAGCGG

15. AAAGCAGTATCTGGCCTGAGATCTG15. AAAGCAGTATCTGGCCTGAGATCTG

16. GATCCAGATCTCAGGCCAGATACT TABLE Xl16. GATCCAGATCTCAGGCCAGATACT TABLE XI

ECEPO SECTION 2 .ECEPO SECTION 2.

EcoRI Kpnl 1_ .EcoRI Kpn l 1_.

A ATTCGGTACC AGACACCAAG GTTAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATPGAA A ATTCGGTACC AGACACCAAG GT TAACT TCT ACGCTTGGAA ACGTAT PGAA

GCCATGG TCTGTGGTTC caaTtgIaaga tgcgaacctt tgcataccTt]GCCATGG TCTGTGGTTC caaTtgIaaga tgcgaacctt tgcataccTt]

1 A 1 A

5 ,75, 7

GTTGGTCAAC AAGCAGTTGA AGTjTTGGCAG GGTCTGGCAC TGCTGAGCGfiGTTGGTCAAC AAGCAGTTGA AGT jTTGGC AG GGTCTGGCAC TGCTGAGCGfi

CAACCAGTTG TTCGTCAACT TCAAÄCCJGTC CCAGACCGTG ACGACTCGCTCAACCAGTTG TTCGTCAACT TCAAÄCCJGTC CCAGACCGTG ACGACTCGCT

6. Γ 6. Γ

2. 1 il 2. 1 il

GGCTGTACTG CGTGGCCAGG CApTGCTGGT AAACTCCTCT CAGCCGTGGGGGCTGTACTG CGTGGCCAGG CA pTGCT GGT AAACTCCTCT CAGCCGTGGG

CCGJACATGAC GCACCGGTCC GTGÄCGhcCA TTTGAGGAGA GTCGGCACcTCCGJACATGAC GCACCGGTCC GTGÄCGhcCA TTTGAGGAGA GTCGGCACcT

1P_1P_

λΐ ι 15 BgIII BamHI λΐ ι 15 BgIII BamHI

AACCGCTGCA gctgcatgtt gacbaagcag tatctggcct GAGaTC-TG —AACCGCTGCA gctgcatgtt gac baagc ag tatctggcct GAGaTC - TG -

TTfcGCGACGT CGACGTACAA ctgtttcgJtc atagaccgga ctctagacctacTTfcGCGACGT CGACGTACAA ctgtttcgJtc atagaccgga ctctagacctac

IA '  IA '

TABLE XII ECEPO SECTION 3TABLE XII ECEPO SECTION 3

1. GATCCAGATCTCTGACTACTCTGC1. GATCCAGATCTCTGACTACTCTGC

2. ACGCAGCAGAGTAGTCAGAGATCTG2. ACGCAGCAGAGTAGTCAGAGATCTG

3. TGCGTGCTCTGGGTGCACAGAAAGAGG3. TGCGTGCTCTGGGTGCACAGAAAGAGG

4. GATAGCCTCTTTCTGTGCACCCAGAGC4. GATAGCCTCTTTCTGTGCACCCAGAGC

5. CTATCTCTCCGCCGGATGCTGCATCT5. CTATCTCTCCGCCGGATGCTGCATCT

6. CAGCAGATGCAGCATCCGGCGGAGA6. CAGCAGATGCAGCATCCGGCGGAGA

7. GCTGCACCGCTGCGTACCATCACTG .7. GCTGCACCGCTGCGTACCATCACTG.

8. ATCAGCAGTGATGGTACGCAGCGGTG8. ATCAGCAGTGATGGTACGCAGCGGTG

9. CTGATACCTTCCGCAAACTGTTTCG9. CTGATACCTTCCGCAAACTGTTTCG

10. ' ATACACGAAACAGTTTGCGGAAGGT10. 'ATACACGAAACAGTTTGCGGAAGGT

11. TGTATACTCTAACTTCCTGCGTGGTA11. TGTATACTCTAACTTCCTGCGTGGTA

12. CAGTTTACCACGCAGGAAGTTAGAGT12. CAGTTTACCACGCAGGAAGTTAGAGT

13. AACTGAAACTGTATACTGGCGAAGC13. AACTGAAACTGTATACTGGCGAAGC

14. GGCATGCTTCGCCAGTATACAGTTT.14. GGCATGCTTCGCCAGTATACAGTTT.

15. ATGCCGTACTGGTGACCGCTAATAG15. ATGCCGTACTGGTGACCGCTAATAG

16. TCGACTATTAGCGGTCACCAGTAC16. TCGACTATTAGCGGTCACCAGTAC

TABLE XIII ECEPO SECTION 3TABLE XIII ECEPO SECTION 3

BamHI BgIII GA TCCAGATCTCTG GTCTAGAGACBamHI BglII GA TCCAGATCTCTG GTCTAGAGAC

1 ACTACTCTGC 1 ACTACTCTGC

TGATGAGACG 2TGATGAGACG 2

GCGTGCTCT GGGTGCACAG AAAGAGGFTA TCTCTCCGCC CGCAtGAGA CCCACGTGTC TTTCTCCGAT AGjAGAGGCGG GCGT GCTCT GGGTGCACAG AAAGAGG FTA TC TCTCCGCC CGCAtGAGA CCCACGTGTC TTTCTCCGAT AGjAGAGGCGG

GGATGCTGCA TCT CCTACGACGT AGAGGATGCTGCA TCT CCTACGACGT AGA

- L-- L-

3CTGCAC CGCTGCGTAC CATCACTGCT GATACCTTCC 3CTG CAC CGCTGCGTAC CATCACT GCT GAT ACCTTCC

;tg gcgacgcatg gtagtgacga ct^jtggaagg; tg gcgacgcatg gtagtgacga ct ^ jtggaagg

:GAC!: GAC!

GCAAACTGTT TCGtTGTATAC TCTAACTTCC TGCGTGGTA CGTTTGACAA AGCACATA(TG AGATTGAAGG ACGCACCAT 10 12GCAAACTGTT TCG tTGTAT AC TCTAACTTCC TGCGTGGTA CGTTTGACAA AGCACATA (TG AGATTGAAGG ACGCACCAT 10 12

ACTGAAACTGACTGAAACTG

TGAqTTTGACTGAqTTTGAC

11 Sail11 sai l

TATACTGGCG AAGChTGCCG TACTGGTGAC CGCTAATAG ATATGACCGC TTCGTACGOC ATGACCACTG GCGATTATC AGCT 14 16TATACTGGCG AAGC hTGCC G TACTGGTGAC CGCTAATAG ATATGACCGC TTCGTACGOC ATGACCACTG GCGATTATC AGCT 14 16

TABLE XIV ECEPO GENE 3TABLE XIV ECEPO GENE 3

-11-11

Xbal - ' MetAla CTAG AAACCATGAG GGTAATAAAA TAATGGCTCC GCCGCGTCTG TTTGGTACTC CCATTATTTT ATTACCGAGG CGGCGCAGAC Xba I - 'MetAla CTAG AAACCATGAG GGTAATAAAA TAATGGCTCC GCCGCGTCTG TTTGGTACTC CCATTATTTT ATTACCGAGG CGGCGCAGAC

ATCTGCGACT CGAGAGTTCT GGAACGTTAC CTGCTGGAAG CTAAAGAAGC TAGACGCTGA GCTCTCAAGA CCTTGCAATG GACGACCTTC GATTTCTTCGATCTGCGACT CGAGAGTTCT GGAACGTTAC CTGCTGGAAG CTAAAGAAGC TAGACGCTGA GCTCTCAAGA CCTTGCAATG GACGACCTTC GATTTCTTCG

TGAAAACATC ACCACTGGTT GTGCTGAACA CTGTTCTTTG AACGAAAACA ACTTTTGTAG TGGTGACCAA CACGACTTGT GACAAGAAAC TTGCTTTTGTTGAAAACATC ACCACTGGTT GTGCTGAACA CTGTTCTTTG AACGAAAACA ACTTTTGTAG TGGTGACCAA CACGACTTGT GACAAGAAAC TTGCTTTTGT

TTACGGTACC AGACACCAAG GTTAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATGGAA AATGCCATGG TCTGTGGTTC CAATTGAAGA TGCGAACCTT TGCATACCTTTTACGGTACC AGACACCAAG GTTAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATGGAA AATGCCATGG TCTGTGGTTC CAATTGAAGA TGCGAACCTT TGCATACCTT

GTTGGTCAAC AAGCAGTTGA AGTTTGGCAG GGTCTGGCAC TGCTGAGCGA CAACCAGTTG TTCGTCAACT TCAAACCGTC CCAGACCGTG ACGACTCGCTGTTGGTCAAC AAGCAGTTGA AGTTTGGCAG GGTCTGGCAC TGCTGAGCGA CAACCAGTTG TTCGTCAACT TCAAACCGTC CCAGACCGTG ACGACTCGCT

GGCTGTACTG CGTGGCCAGG CACTGCTGGT AAACTCCTCT.CAGCCGTGGG CCGACATGAC GCACCGGTCC GTGACGACCA TTTGAGGAGA GTCGGCACCCGGCTGTACTG CGTGGCCAGG CACTGCTGGT AAACTCCTCT.CAGCCGTGGG CCGACATGAC GCACCGGTCC GTGACGACCA TTTGAGGAGA GTCGGCACCC

AACCGCTGCA GCTGCATGTT GACAAAGCAG TATCTGGCCT GAGATCTCTG TTGGCGACGT CGACGTACAA CTGTfTCGTC ATAGACCGGA CTCTAGAGACAACCGCTGCA GCTGCATGTT GACAAAGCAG TATCTGGCCT GAGATCTCTG TTGGCGACGT CGACGTACAA CTGTfTCGTC ATAGACCGGA CTCTAGAGAC

ACTACTCTGC TGCGTGCTCT GGGTGCACAG AAAGAGGCTA TCTCTCCGCC TGATGAGACG ACGCACGAGA CCCACGTGTC TTTCTCCGAT AGAGAGGCGGACTACTCTGC TGCGTGCTCT GGGTGCACAG AAAGAGGCTA TCTCTCCGCC TGATGAGACG ACGCACGAGA CCCACGTGTC TTTCTCCGAT AGAGAGGCGG

GGATGCTGCA TCTGCTGCAC CGCTGCGTAC CATCACTGCT GATACCTTCC CCTACGACGT AGACGACGTG GCGACGCATG GTAGTGACGA CTATGGAAGGGGATGCTGCA TCTGCTGCAC CGCTGCGTAC CATCACTGCT GATACCTTCC CCTACGACGT AGACGACGTG GCGACGCATG GTAGTGACGA CTATGGAAGG

GCAAACTGTT TCGTGTATAC TCTAACTTCC TGCGTGGTAA ACTGAAACTG CGTTTGACAA AGCACATATG AGATTGAAGG ACGCACCATT TGACTTTGACGCAAACTGTT TCGTGTATAC TCTAACTTCC TGCGTGGTAA ACTGAAACTG CGTTTGACAA AGCACATATG AGATTGAAGG ACGCACCATT TGACTTTGAC

Sail Sai l

TATACTGGCG AAGCATGCCG TACTGGTGAC CGCTAATAG ATATGACCGC TTCGTACGGC ATGACCACTG GCGATTATCA GCTTATACTGGCG AAGCATGCCG TACTGGTGAC CGCTAATAG ATATGACCGC TTCGTACGGC ATGACCACTG GCGATTATCA GCT

Im Detail sind aus Tabelle VIII Oligonucleotide zu entnehmen, die dazu eingesetzt wurden, die Section 1 des ECEPO-Gens zu erzeugen, das die Aminoterminaireste menschlichen Poiypeptids verschlüsselt. Oligonucleotide wurden zu Dopplungen vereinigt (1 und 2,3 und 4 usw.), und die Dopplungen wurden dann ligiert, um zu der ECEPO Section 1 wie in Tabelle IX zu gelangen. Bemerkt werden muß, daß zu der vereinigten Section terminale einzeisträngige EcoRI- und BamHI-Enden gehören, daß „stromabwärts" des einzelsträngigen EcoRI-Endes eine Xbal-Restriktionsenzym-Erkennungsstelle ist; und daß „stromaufwärts" von einzelsträngigen BamHI-Ende eine Kpml-Erkennungsstelle ist. Section 1 konnte leicht unter Verwendung des M 13 Phagenvektors amplifiziert werden, der zur Überprüfung der Sequenz der Section eingesetzt wurde. Einige Schwierigkeiten traten auf beim Isolieren der Section als Xbal/Kpnl-Fragment aus RF DNA, in E. coli erzeugt, wahrscheinlich wegen der Methylierung der Kpnl-Erkennungsstellenbasen innerhalb des Wirte.s. Es wurde daher einzeisträngige Phagen-DNA isoliert und in die doppelsträngige Form in vitro übersetzt mittels Primerverlängerung (extension), und das gewünschte doppelsträngige Fragment wurde danach leicht isoliert.In detail, Table VIII shows oligonucleotides used to generate Section 1 of the ECEPO gene, which encodes the amino terminal residues of human polypeptide. Oligonucleotides were combined into doublings (1 and 2, 3 and 4 etc.) and the doublets were then ligated to arrive at ECEPO Section 1 as in Table IX. It should be noted that the unified section includes terminal single-stranded EcoRI and BamHI ends, that "downstream" of the single-stranded EcoRI end is an XbaI restriction enzyme recognition site, and that "upstream" of single-stranded BamHI end is a Kpml recognition site is. Section 1 could be easily amplified using the M13 phage vector used to check the sequence of the section. Some difficulties have been encountered in isolating the section as an XbaI / KpnI fragment from RF DNA generated in E. coli, probably due to methylation of the KpnI recognition site bases within the host. Thus, single-stranded phage DNA was isolated and translated into the double-stranded form in vitro by primer extension, and the desired double-stranded fragment was then readily isolated.

DieECEPO-Gensectionen 2und3(TabellenXl undXIII) wurden in ähnlicherWeiseausdem Oiigonucleotiden derTabellenXund XII· konstruiert. Jede Section wurde in dem M 13 Vektor amplifiziert, der für die Sequenzüberprüfung auf Richtigkeit eingesetzt wurde, und wurde aus Phagen DNA isoliert.The ECEPO gene sections 2 and 3 (Tables XI and XIII) were constructed similarly from the oligonucleotides of Tables X and XII. Each section was amplified in the M 13 vector, which was used for sequence verification for accuracy, and was isolated from phage DNA.

Wie aus Tabelle Xl ersichtlich, wurde die ECEPO-Section 2 miteinzelsträngigen EcoRI-und BamHI-Enden konstruiert und konnte als ein Kpnl/Bglll-Fragment isoliert werden. In ähnlicher Weise wurde die ECEPO-Section 3 mit einzelsträngigen BamHI-und SaI I-Enden hergestellt und konnte aus Phagen RFDNAaIs ei η BgI Il/Sal I-Frag ment isoliert werden. Die auf diese Weise hergestellten drei Sectionen konnten leicht zu einer fortlaufenden DNA-Sequenz vereinigt werden (Tabelle XlV), die das gesamte menschliche EPO-Polypeptid mit einem Aminoterminal-Methionincodon (ATG) für den E. coli-Translationsbeginn verschlüsselt. Weiterhin ist zu bemerken, daß sich „stromaufwärts" vom anfänglichen ATG eine Serie von Basenpaaren befindet, die die Ribosomenbindungsstellensequenz des hoch exprimierten OMP-f-Gens von E. coli dupliziert.As can be seen from Table XI, ECEPO Section 2 was constructed with single-stranded EcoRI and BamHI ends and could be isolated as a KpnI / BglII fragment. Similarly, ECEPO Section 3 was prepared with single-stranded BamHI and SaI I ends and could be isolated from phage RFDNAaIs η Bgl II / Sal I fragment. The three sections prepared in this manner could be readily pooled into a contiguous DNA sequence (Table XIV) that encodes the entire human EPO polypeptide with an amino terminal methionine codon (ATG) for E. coli translation initiation. Furthermore, it should be noted that "upstream" of the initial ATG is a series of base pairs that duplicate the ribosomal binding site sequence of the highly expressed E. coli OMP f gene.

Um das ECEPO zu tragen, kann ein beliebiger geeigneter Expressionsvektor eingesetzt werden. Der besondere Vektor, der für die Expression des ECEPO-Gens als das „temperaturempfindliche" Plasmid pCFM536 — ein Derivat des Plasmids pCFM414 (ATCC40076) —gewählt wurde, ist in der noch anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 636727 eingereicht am 6. August 1984 von Charles F.Morris beschrieben.To carry the ECEPO, any suitable expression vector can be used. The particular vector chosen for expression of the ECEPO gene as the "temperature-sensitive" plasmid pCFM536 - a derivative of plasmid pCFM414 (ATCC40076) is described in copending U.S. Patent Application No. 636727 filed August 6, 1984 of Charles F.Morris.

Insbesondere wurde pCFM 536 mit Xbal und Hindlll abgebaut; das große Fragment wurde isoliert und in einer zweiteiligen Ligierung mit dem ECEPO-Gen eingesetzt. Sectionen 1 (Xbal/Kpnl), 2 (Kpml/Bgl II) und 3 (BgI Il/Sal I) wurden vorher inkorrekter · Weise in M13 vereinigt, und das EPO-Gen wurde daraus isoliert als ein einzelnes Xba I/Hind Ill-Fragment. Zu diesem Fragment gehörte ein Teil des Polylinkers aus dem M13 und mp9 Phagen, der die Sal I bis Hind I Il-Stellen darin überspannte. Die Steuerung der Expression im erhaltenen Expressionsplasmid p536 erfolgte mittels eines Lambda-PL-Promotors, der selbst von dem Cii8S7--Repressor-Gen (wie vom E. coli Stamm K12 Δ Htrp vorgesehen) gesteuert wurde.In particular, pCFM 536 was degraded with XbaI and HindIII; the large fragment was isolated and used in a two-part ligation with the ECEPO gene. Sections 1 (Xbal / KpnI), 2 (Kpml / Bgl II) and 3 (Bgl II / Sal I) were previously incorrectly combined in M13 and the EPO gene was isolated from it as a single Xba I / Hind III antibody. Fragment. To this fragment belonged a portion of the polylinker from the M13 and mp9 phage spanning the Sal I to Hind I II sites therein. Control of expression in the resulting expression plasmid p536 was by means of a lambda PL promoter, itself controlled by the Cii8S7 repressor gene (as provided by the E. coli strain K12 Δ Htrp).

Das hergestellte obige ECEPO-Gen konnte auf verschiedene Weise modifiziert werden, um Erythropoietin-Analoge zu verschlüsseln, wie [Asn2, desPro2 bis He6JhEPO und [HiS7JhEPO, wie unten beschrieben.The prepared ECEPO gene above could be modified in various ways to encode erythropoietin analogs such as [Asn 2 , desPro 2 to He 6 JhEPO and [HiS 7 JhEPO as described below.

A. [Asn2, des-Pro2 bis llee]hEPOA. [Asn 2 des-Pro 2 through lle e] hEPO

Das Plasmid 53 b, das das ECEPO-hergestellte Gen von Tabelle XIV als ein XbaL- bis Hind Ill-Insert trug, wurde mit Hind III und Xho I abgebaut. Letztere Endonuclease schneidet das ECEPO-Gen an einer einzigen 6-Basenpaare-Erkennungsstelle, die die letzte Base des Asp8 verschlüsselnden Codons bis zur zweiten Base des Arg1c-Codons überspannt.Plasmid 53b carrying the ECEPO-produced gene of Table XIV as an XbaL to Hind III insert was digested with Hind III and Xho I. The latter endonuclease cleaves the ECEPO gene at a single 6 base pair recognition site spanning the last base of the Asp 8 encoding codon to the second base of the Arg 1c codon.

Eine Xba l/Xhol-„Linker"sequenz wurde hergestellt, die die folgenden Sequenzen enthielt:An Xba I / Xhol "linker" sequence was prepared containing the following sequences:

Xbal +1.2 7 8 9Xbal +1.2 7 8 9

Met AIa · Asn Cys Asp Xho IMet AIa · Asn Cys Asp Xho I

5'-CTAG ATG GCT AAT TGC GAC-3'5'-CTAG ATG GCT AAT TGC GAC-3 '

3' -TAC CGA TTA ACG CTG AGCT-5'3 '-TAC CGA TTA ACG CTG AGCT-5'

Der Xba I/Xho I-Linker und das Xho I/Hind Ill-ECEPO-Gensequenzfragment wurde in das große Fragment insertiert, das man aus dem Xbal- und Hind Ill-Abbau des Plasmids pCFM 526 — einem Derivat des Plasmids pCFM414 (ARCC40076) — erhielt, wie in der noch anhängigen US-Patentanmeldung Nr.636727, eingereicht am 6.August 1984 von Charles F.Morris beschrieben, um eine Plasmid-geborene DNA-Sequenz zu erzeugen, die die E. coli-Expression der Met^-Form des gewünschten Analogen verschlüsseltThe Xba I / Xho I linker and the Xho I / Hind III ECEPO gene sequence fragment were inserted into the large fragment obtained from the Xba I and Hind III digestion of plasmid pCFM 526 - a derivative of plasmid pCFM414 (ARCC40076). As described in co-pending U.S. Patent Application No. 6,36727, filed August 6, 1984, by Charles F. Morris, to generate a plasmid-born DNA sequence expressing E. coli expression of Met ^. Form of the desired analog coded

B.[His72]hEPOFor example, [His 72 ] hEPO

Das Plasmid 536 wurde mit Hind III und Xho 1 wie im Teil A oben abgebaut. Ein Xba I / Xho I-Linker wurde hergestellt, der die folgende Sequenz hatte: Xbal +123456789 Xho IPlasmid 536 was digested with Hind III and Xho 1 as in Part A above. An Xba I / Xho I linker was prepared having the following sequence: Xba I + 123456789 Xho I

Met AIaMet AI

5'-CTAG ATG GCT5'-CTAG ATG GCT

3' -TAC CGA3 '-TAC CGA

Der Linker und das Xhol/Hind lll-ECEPO-Sequenzfragment wurde dann in pCFM 526 insertiert, um eine Plasmid-geborene DNA-Sequenz zu erzeugen, die die E. coli-Expression der Met~1-Form des gewünschten Analoges verschlüsselt. Die Konstruktion eines hergestellten Gens („SCEPO") einschließlich der Hefepräferenzcodons ist in den folgenden Tabellen XV bis XXI beschrieben. Wie beim ECEPO-Gen gehört zu der gesamten Konstruktion die Bildung von drei Sätzen Oligonucleotide (Tabellen XV, XVII und XIX) die in Doppelungen formiert wurden und zu Sectionen vereinigt wurden (Tabellen XVI, XVIII und XX). Es ist festzuhalten, daß die Synthese teilweise erleichtert wurde durch Verwendung von einigen sub-optimalen Codons, sowohl bei der SCEPO- als auch ECEPO-Konstruktion, d. h. die Oligonucleotide 7—12 der Section I beider Gene waren identisch, ebenso die Oligonucleotide 1-6 der Section 2 in jedem Gen.The linker and the Xhol / Hind III ECEPO sequence fragment were then inserted into pCFM 526 to generate a plasmid-born DNA sequence which encodes E. coli expression of the Met ~ 1 form of the desired analog. The construction of a produced gene ("SCEPO") including yeast preference codons is described in the following Tables XV to XXI As with the ECEPO gene, the formation of three sets of oligonucleotides (Tables XV, XVII and XIX) belongs to the overall construction in duplicates It has been noted that the synthesis was partially facilitated by the use of some suboptimal codons, both in SCEPO and ECEPO construction, ie, oligonucleotides 7 and 7 were pooled into sections (Tables XVI, XVIII, and XX) Section I of both genes were identical, as were the oligonucleotides 1-6 of Section 2 in each gene.

TABLE XVTABLE XV

SCEPO SECTION 1 OLIGOIMUCLEOTIDESSCEPO SECTION 1 OLIGOIMUCLEOTIDES

1.· AATTCAAGCTTGGATAAAAGAGCT1. · AATTCAAGCTTGGATAAAAGAGCT

2. GTGGAGCTCTTTTATCCAAGCTTG2. GTGGAGCTCTTTTATCCAAGCTTG

3. CCACCAAGATTGATCTGTGACTC3. CCACCAAGATTGATCTGTGACTC

4. TCTCGAGTCACAGATCAATCTTG4. TCTCGAGTCACAGATCAATCTTG

5. GAGAGTTTTGGAAAGATACTTGTTG5. GAGAGTTTTGGAAAGATACTTGTTG

6. CTTCCAACAAGTATCTTTCCAAAAC6. CTTCCAACAAGTATCTTTCCAAAC

7. GAAGCTAAAGAAGCTGAAAACATC7. GAAGCTAAAGAAGCTGAAAACATC

8. GTGGTGATGTTTTCAGCTTCTTTAG8. GTGGTGATGTTTTCAGCTTCTTTAG

9. ACCACTGGTTGTGCTGAACACTGTTC9. ACCACTGGTTGTGCTGAACACTGTTC

10. CAAAGAACAGTGTTCAGCACAACCA10. CAAAGAACAGTGTTCAGCACAACCA

11. TTTGAACGAAAACATTACGGTACCG11. TTTGAACGAAAACATTACGGTACCG

12. GATCCGGTACCGTAATGTTTTCGTT12. GATCCGGTACCGTAATGTTTTCGTT

22 33 44 55 66 77 88th 99 ProPer ProPer Argbad LeuLeu HeHe HisHis AspAsp CCGCCG CCACCA CGTCGT CTGCTG ATCATC CATCAT CAC-3'CAC-3 ' GGCGGC GGTGGT GCAGCA GADGAD TAGDAY GTAGTA CTGCTG AGCT-5'AGCT-5 '

TABLE XVI SCEPO SECTION 1TABLE XVI SCEPO SECTION 1

EcoRI HiodIII _1 AATTCA AGCTTGGATA GT TCGAACCTAT 2EcoRI HiodIII _1 AATTCA AGCTTGGATA GT TCGAACCTAT 2

AAAGAGCTZCACCAAGATTG ATCTGTGACT CGAGAGTTTTAAAGAGCTZCACCAAGATTG ATCTGTGACT CGAGAGTTTT

'TTTCTCGAGG TGIGTTCTAAC TAGACACTGA GCTCTJCAAAATTTCTCGAGG TGIGTTCTAAC TAGACACTGA GCTCTJCAAAA

GGAAAGATAC TTGTTGPAAG CTAAAGAAGC TGAAAACATC hCCACTGGTT CCTTTCTATG AACAACCTTC] GATTTCTTCG ACTTTTGTAG TGGTG&CCAA 6 IGGAAAGATAC TTGTTG PAAG CTAAAGAAGC TGAAAACATC hCCAC TGGTT CCTTTCTATG AACAACCTTC] GATTTCTTCG ACTTTTGTAG TGGTG & CCAA 6 I

1 ii HEU1 BamHI 1 ii HEU 1 BamHI

GTGCTGAACA ctgttc|tttg aacgaaaaca ttacggtacc gGTGCTGAACA ctgttc | tttg aacgaaaaca ttacggtacc g

CACGACTTGT GACAAGAÄÄC] TTGCTTTTGT AATGCCATGG CCTAGCACGACTTGT GACAAGAÄÄC] TTGCTTTTGT AATGCCATGG CCTAG

TABLEXVIITABLEXVII

SCEPO SECTION 2 OLIGONUCLEOTIDESSCEPO SECTION 2 OLIGONUCLEOTIDES

1. AATTCGGTACCAGACACCAAGGT1. AATTCGGTACCAGACACCAAGGT

2. GTTAACCTTGGTGTCTGGTACCG2. GTTAACCTTGGTGTCTGGTACCG

3. TAACTTCTACGCTTGGAAACGTAT , 4. TTCCATACGTTTCCAAGCGTAGAA3. TAACTTCTACGCTTGGAAACGTAT, 4. TTCCATACGTTTCCAAGCGTAGAA

5. GGAAGTTGGTCAACAAGCAGTTGAAGT5. GGAAGTTGGTCAACAAGCAGTTGAAGT

6. CCAAACTTCAACTGCTTGTTGACCAAC6. CCAAACTTCAACTGCTTGTTGACCAAC

7. TTGGCAAGGTTTGGCCTTGTTATCTG7. TTGGCAAGGTTTGGCCTTGTTATCTG

8. GCTTCAGATAACAAGGCCAAACCTTG8. GCTTCAGATAACAAGGCCAAACCTTG

9. AAGCTGTTTTGAGAGGTCAAGCCT9. AAGCTGTTTTGAGAGGTCAAGCCT

10. AACAAGGCTTGACCTCTCAAAACA10. AACAAGGCTTGACCTCTCAAAACA

11. TGTTG GTTAACTCTTCTCAACCATG G G11. TGTTG GTTAACTCTTCTCAACCATG G G

12. TGGTTCCCATGGTTGAGAAGAGTTAACC12. TGGTTCCCATGGTTGAGAAGAGTTAACC

13. AACCATTGCAATTGCACGTCGAT13. AACCATTGCAATTGCACGTCGAT

14. CTTTATCGACGTGCAATTGCAA14. CTTTATCGACGTGCAATTGCAA

15. AAAGCCGTCTCTGGTTTGAGATCTG15. AAAGCCGTCTCTGGTTTGAGATCTG

16. GATCCAGATCTCAAACCAGAGACGG16. GATCCAGATCTCAAACCAGAGACGG

Kpnl Kpn l

EcoRI 1 EcoRI 1

Α~~~ÄTTCGGTACC AGACACCAAG GCCATGG TCTGTGGTTC 2~ ~~~ ÄTTCGGTACC AGACACCAAG GCCATGG TCTGTGGTTC 2

TAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATPGAA GTTGGTCAAC AAGCTGTTGATAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATPGAA GTTGGTCAAC AAGCTGTTGA

CAACCAGTTG TTCGACAACT 6CAACCAGTTG TTCGACAACT 6

iTTCnAGA TGCGAACCTT TGCATACCTiTTCnAGA TGCGAACCTT TGCATACCT

AGT|TTGGCAA GGTTTGGCCT TGTTATCTGp AGCTGTTTTG AGAGGTCAAGAGT | TTGG CA GGTTTGGCCT TGTTATCTG p AGC TGTTTTG AGAGGTCAAG

TCAÄÄCfJ3TT CCAAACCGGA ACAATAGACTTCGhCAAAAC TCTCCAGTTCTCAACFJ3TT CCAAACCGGA ACAATAGACTTCGhCAAAAC TCTCCAGTTC

8 ' 108 '10

CCTfrGTTGGT TAACTCTTCT CAACCATGGG f\ACCATTGCA ATTGCACGTC GGAAC~ÄÄtCA ATTGAGAAGA GTTGGTACCC TTGGTt\ACGT TAACGTGCAGCCT frGTT GGT TAACTCTTCT CAACCATGGG f \ ACCAT TGCA ATTGCACGTC GGAAC ~ ÄÄtCA ATTGAGAAGA GTTGGTACCC TTGGTt \ ACGT TAACGTGCAG

12 ' 1412 '14

11 ML·äi£L 11 ML · ai £ L

GAThAAGCCG TCTCTGGTTT GAGATCTG CTATTTCbGC AGAGACCAAA CTCTAnAPHTA ΠGAT hAAGC CG TCTCTGGTTT GAGATCTG CTATTTCbGC AGAGACCAAA CTCTAnAPHTA Π

TABLE XVIII SCEPO SECTION 2TABLE XVIII SCEPO SECTION 2

TABLE XIXTABLE XIX

SCEPO SECTION 3 OLIGONUCLEOTIDESSCEPO SECTION 3 OLIGONUCLEOTIDES

1. GATCCAGATCTTTGACTACTTTGTT1. GATCCAGATCTTTGACTACTTTGTT

2. TCTCAACAAAGTAGTCAAAGATCTG2. TCTCAACAAAGTAGTCAAAGATCTG

3. GAGAGCTTTGGGTGCTCAAAAGGAAG3. GAGAGCTTTGGGTGCTCAAAAGGAAG

4. ATGGCTTCCTTTTGAGCACCCAAAGC4. ATGGCTTCCTTTTGAGCACCCAAAGC

5. CCATTTCCCCACCAGACGCTGCTT5. CCATTTCCCCACCAGACGCTGCTT

6. GCAGAAGCAGCGTCTGGTGGGGAA6. GCAGAAGCAGCGTCTGGTGGGGAA

7. CTGCCGCTCCATTGAGAACCATC7. CTGCCGCTCCATTGAGAACCATC

8. CAGTGATGGTTCTCAATGGAGCG8. CAGTGATGGTTCTCAATGGAGCG

9. ACTGCTGATACCTTCAGAAAGTT9. ACTGCTGATACCTTCAGAAAGTT

10. GAATAACTTTCTGAAGGTATCAG10. GAATAACTTTCTGAAGGTATCAG

11. ATTCAGAGTTTACTCCAACTTCT11. ATTCAGAGTTTACTCCAACTTCT

12. CTCAAGAAGTTGGAGTAAACTCT12. CTCAAGAAGTTGGAGTAAACTCT

13. TGAGAGGTAAATTGAAGTTGTACAC13. TGAGAGGTAAATTGAAGTTGTACAC

14. ACCGGTGTACAACTTCAATTTACCT14. ACCGGTGTACAACTTCAATTTACCT

15. CGGTGAAGCCTGTAGAACTGGT15. CGGTGAAGCCTGTAGAACTGGT

16. CTGTCACCAGTTCTACAGGCTTC16. CTGTCACCAGTTCTACAGGCTTC

17. GACAGATAAGCCCGACTGATAA17. GACAGATAAGCCCGACTGATAA

18. GTTGTTATCAGTCGGGCTTAT18. GTTGTTATCAGTCGGGCTTAT

19. CAACAGTGTAGATGTAACAAAG19. CAACAGTGTAGATGTAACAAAG

20. TCGACTTTGTTACATCTACACT20. TCGACTTTGTTACATCTACACT

TABLE XX SCEPO SECTION 3TABLE XX SCEPO SECTION 3

BamHI BgIII 1 BamHI BgIII 1

GATC CAGATCTTTG ACTACTTTGT T^AGAGCTTT GTCTAGAAAC TGATGAAACA ACTCTbGAAA 2GATC CAGATCTTTG ACTACTTTGT T ^ AGAG CTTT GTCTAGAAAC TGATGAAACA ACTCTbGAAA 2

33

GGGTGCTCAA AAGGAAGfcCA TTTCCCCACC AGACGCTGCT TCTGCCGCTC CCCACGAGTT TTCCTTCGGT A)AAGGGGTGG TCTGCGACGA AGÄCGGCGAGGGGTGCTCAA AAGGAAG fcCA TT TCCCCACC AGACGCTGCT TCTGCCGCTC CCCACGAGTT TTCCTTCGGT A) AAGGGGTGG TCTGCGACGA AGÄCGGCGAG

2 . 9 2. 9

CATTGAGAAC CATCPCTGCT GATACCTTCA GAAAGTTJ^TT CAGAGTtTACCATTGAGAAC CATC PCTGC T GATACCTTCA GAAAGTTJ ^ TT CAGAGTTTAC

GTAACTCTTG GTAGTGÄCfcA CTATGGAAGT CTTTCAATAA GItCTCAAATGGTAACTCTTG GTAGTGÄCfcA CTATGGAAGT CTTTCAATAA GItCTCAAATG

8 10 I!8 10 I!

„ ' 12"'12

TCCAACTTCT [TGAGAGGTAA ATTGAAGTTG TACAC^GGTG AAGCCTGTAGTCCAACTTCT [TGAGAGGTAA ATTGAAGTTG TACAC ^ GGT G AAGCCTGTAG

AGGTTGAAGA ACTCfTCCATT TAACTTCAAC ATGTGÜCTÄJC TTCGGACATCAGGTTGAAGA ACTCfTCCATT TAACTTCAAC ATGTGETTACC TTCGGACATC

1 14 ^ 1 14 ^

AACTGGTGAC AGATAAGCCC GACTGATAAbAACAGTGTAG TTGACCACTG TCjTATTCGGG CTGACTATTG TTGfTCACATCAACTGGT GAC AGA TAAGCCC GACTGATAAbAACAGTGTAG TTGACCACTG TCjTATTCGGG CTGACTATTG TTGfTCACATC

Sail Sai l

ATGTAACAAA G TACATTGTTT CAGCT 20ATGTAACAAA G TACATTGTTT CAGCT 20

TABLE XXI SCEPOGENETABLE XXI SCEPOGEN

HlndIII AGCTTGGATA ACCTAT HLND III AGCTTGGATA ACCTAT

-1 +1 ArgAla AAAGAGCTCC TTTCTCGAGG-1 +1 ArgAla AAAGAGCTCC TTTCTCGAGG

ACCAAGATTG TGGTTCTAACACCAAGATTG TGGTTCTAAC

ATCTGTGACT TAGACACTGAATCTGTGACT TAGACACTGA

CGAGAGTTTT GCTCTCAAAACGAGAGTTT GCTCTCAAAA

GGAAAGATAC TTGTTGGAAG CTAAAGAAGC TGAAAACATC ACCACTGGTT CCTTTCTATG AACAACCTTC GATTTCTTCG ACTTTTGTAG TGGTGACCAAGGAAAGATAC TTGTTGGAAG CTAAAGAAGC TGAAAACATC ACCACTGGTT CCTTTCTATG AACAACCTTC GATTTCTTCG ACTTTTGTAG TGGTGACCAA

GTGCTGAACA CTGTTCTTTG AACGAAAACA TTACGGTACC AGACACCAAG CACGACTTGT GACAAGAAAC TTGCTTTTGT AATGCCATGG TCTGTGGTTCGTGCTGAACA CTGTTCTTTG AACGAAAACA TTACGGTACC AGACACCAAG CACGACTTGT GACAAGAAAC TTGCTTTTGT AATGCCATGG TCTGTGGTTC

GTTAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATGGAA GTTGGTCAAC AAGCTGTTGA CAATTGAAGA TGCGAACCTT TGCATACCTT CAACCAGTTG TTCGACAACTGTTAACTTCT ACGCTTGGAA ACGTATGGAA GTTGGTCAAC AAGCTGTTGA CAATTGAAGA TGCGAACCTT TGCATACCTT CAACCAGTTG TTCGACAACT

AGTTTGGCAA GGTTTGGCCT TGTTATCTGA AGCTGTTTTG AGAGGTCAAG TCAAACCGTT CCAAACCGGA ACAATAGACT TCGACAAAAC TCTCCAGTTCAGTTTGGCAA GGTTTGGCCT TGTTATCTGA AGCTGTTTTG AGAGGTCAAG TCAAACCGTT CCAAACCGGA ACAATAGACT TCGACAAAAC TCTCCAGTTC

CCTTGTTGGT TAACTCTTCT CAACCATGGG AACCATTGCA ATTGCACGTC GGAACAACCA ATTGAGAAGA GTTGGTACCC TTGGTAACGT TAACGTGCAGCCTTGTTGGT TAACTCTTCT CAACCATGGG AACCATTGCA ATTGCACGTC GGAACAACCA ATTGAGAAGA GTTGGTACCC TTGGTAACGT TAACGTGCAG

GATAAAGCCG TCTCTGGTTT GAGATCTTTG ACTACTTTGT TGAGAGCTTT CTATTTCGGC AGAGACCAAA CTCTAGAAAC TGATGAAACA ACTCTCGAAAGATAAAGCCG TCTCTGGTTT GAGATCTTTG ACTACTTTGT TGAGAGCTTT CTATTTCGGC AGAGACCAAA CTCTAGAAAC TGATGAAACA ACTCTCGAAA

GGGTGCTCAA AAGGAAGCCA TTTCCCCACC AGACGCTGCT TCTGCCGCTC CCCACGAGTT TTCCTTCGGT AAAGGGGTGG TCTGCGACGA AGACGGCGAGGGGTGCTCAA AAGGAAGCCA TTTCCCCACC AGACGCTGCT TCTGCCGCTC CCCACGAGTT TTCCTTCGGT AAAGGGGTGG TCTGCGACGA AGACGGCGAG

CATTGAGAAC CATCACTGCT GATACCTTCA GAAAGTTATT CAGAGTTTAC GTAACTCTTG GTAGTGACGA CTATGGAAGT CTTTCAATAA GTCTCAAATGCATTGAGAAC CATCACTGCT GATACCTTCA GAAAGTTATT CAGAGTTTAC GTAACTCTTG GTAGTGACGA CTATGGAAGT CTTTCAATAA GTCTCAAATG

tccaacttct tgagaggtaa attgaagttg tacaccggtg aagcctgtag aggttgaaga actctccatt taacttcaac atgtggccac ttcggacatctccaacttct tgagaggtaa attgaagttg tacaccggtg aagcctgtag aggttgaaga actctccatt taacttcaac atgtggccac ttcggacatc

AACTGGTGAC AGATAAGCCC GACTGATAAC AACAGTGTAG TTGACCACTG TCTATTCGGG CTGACTATTG TTGTCACATCAACTGGTGAC AGATAAGCCC GACTGATAAC AACAGTGTAG TTGACCACTG TCTATTCGGG CTGACTATTG TTGTCACATC

Sail Sai l

ATGTAACAAA G TACATTGTTT CAGCTATGTAACAAA G TACATTGTTT CAGCT

Die vereinigten SCEPO-Sectionen wurden in M 13 sequenziert, und die Sectionen 1,2 und 3 waren aus dem Phagen als Hindlll/Kpnl-, Kpnl/Bglll- und BgI Il/Sall-Fragmente isolierbar.The pooled SCEPO sections were sequenced in M13 and sections 1.2 and 3 were isolatable from the phage as HindIII / KpnI, KpnI / BglII and BglI / Sall fragments.

Das gegenwärtig bevorzugteste Expressionssytem für SCEPO-Genprodukte ist ein Skretionssystem, basierend auf einer S. cerevisiae-a-Faktor-Sekretion, wie in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 487753, eingereicht am 22. April 1983 von Grant A. Bitter, veröffentlicht am 31.Oktober 1984 als Europäische Patentanmeldung 0123294, beschrieben. Kurz zusammengefaßt gehören zu dem System Konstruktionen, worin DNA, die die Führungssequenz des Hefe-a-Faktor-Genproduktes verschlüsselt, unmittelbar 5' zur codierenden Region des zu exprimierenden exogenen Gens angeordnet ist. Als ein Ergebnis enthält das translatierte Genprodukt eine Führungs- oder Signalsequenz, die „wegbehandelt" (processed off) wird durch ein endogenes Hefeenzym im Verlauf der Sekretion des verbliebenen Produktes. Da bei der Konstruktion mit dem a-Faktor-Translationsbeginn (ATG)-codon gearbeitet wurde, war es nicht erforderlich, ein solches Codon an der-1-Position des SCEPO-Gens einzubauen.The presently most preferred expression system for SCEPO gene products is a S. Cerevisiae α-factor secretion-based secretion system, as described in copending U.S. Patent Application No. 487753, filed April 22, 1983, by Grant A. Bitter, published October 31, 1984 as European Patent Application 0123294. Briefly, the system includes constructions in which DNA encoding the leader sequence of the yeast a-factor gene product is located immediately 5 'to the coding region of the exogenous gene to be expressed. As a result, the translated gene product contains a leader or signal sequence that is "processed off" by an endogenous yeast enzyme in the course of secretion of the remaining product it was not necessary to include such a codon at the -1 position of the SCEPO gene.

Wie aus Tabelle XXl entnommen werden kann, geht der Alanin ( + 1) verschlüsselnden Sequenz eine Linkersequenz voraus, die eine direkte Insertion in ein Plasm id gestattet, enthaltend die DNA für die ersten 80 Reste der a-Faktorführungssequenz, die dem a-Faktor-Promoter folgt. Zu der speziell bevorzugten Konstruktion für die SCEPO-Genexpression gehört eine vierteilige Ligierung unter Einschluß des oben genannten SCEPO-Sectionfragmentes und des großen Fragmentes des Hind III/SaI I-Abbaus des Plasmids p«C3. Aus dem erhaltenen paC3/SCEPO wurden dera-Faktorpromoter und die Führungssequenz und das SCEPO-Gen isoliert durch Abbau mit Bam Hl und ligiert in das Barn Hl-abgebaute Plasmid pYE, um zu dem Expressionsplasmid pYE/ SCEPO zu gelangen.As can be seen from Table XXI, the alanine (+ 1) encrypting sequence is preceded by a linker sequence allowing direct insertion into a plasmid containing the DNA for the first 80 residues of the a-factor leader sequence, which is the a-factor. Promoter follows. The specifically preferred construction for SCEPO gene expression includes a four-part ligation, including the above-mentioned SCEPO section fragment and the large fragment of Hind III / SaI I degradation of the plasmid p C3. From the obtained paC3 / SCEPO, the aa factor promoter and the leader sequence and SCEPO gene were isolated by digestion with Bam HI and ligated into the Barn HI-degraded plasmid pYE to arrive at the expression plasmid pYE / SCEPO.

Beispiel 12Example 12

Das vorliegende Beispiel betrifft die Expression von rekombinanten Produkten der hergestellten ECEPO- und SCEPO-Gene innerhalb des Expressionssystems von Beispiel 11.The present example relates to the expression of recombinant products of the produced ECEPO and SCEPO genes within the expression system of Example 11.

Unter Verwendung des Expressionssystems, das für die Verwendung von E. coli Wirtszellen bestimmt war, wurde das Plasmid ρ536 in AM 7 E. coli-Zellen transformiert, die vorher mit einem geeigneten Plasmid, pMW1, transformiert worden war, worauf man ein C|857-Gen erhielt. Zellkulturen in LB-Brühe (Ampicillin 50/xg/ml und Kanamycin ö/zg/ml), vorzugsweise mit 1OnM mg SO4) wurden bei 280C und bis zum Wachstum der Zellen in KuItUr bis 0. D.6Oo = 0,1 gehalten. Die EPO-Expression wurde durch Erhöhen der Kulturtemperatur auf 42°C hervorgerufen. Die Zellen wuchsen bis etwa 40 O. D. und führten zu einer EPO-Produktion (geschätzt durch Gel) von etwa 5mg/0.D. Liter.Using the expression system intended for use with E. coli host cells, plasmid p536 was transformed into AM 7 E. coli cells previously transformed with a suitable plasmid, pMW1, followed by C 8 57 gene was obtained. Cell cultures in LB broth (ampicillin 50 / xg / ml and kanamycin o / zg / ml), preferably with 1OnM mg SO 4) were added at 28 0 C and to the growth of the cells in KuItUr to 0. D. 6O o = 0 , 1 held. EPO expression was evoked by raising the culture temperature to 42 ° C. The cells grew to about 40 OD and resulted in an EPO production (estimated by gel) of about 5 mg / 0.D. Liter.

Die Zellen wurden geerntet, lysiert, mit der Französischen Presse (10000 psi) aufgebrochen und mit Lysozan und NP-40 Detergent behandelt. Das erhaltene Pellet nach 24000xg-Zentrifugierung wurde mit Guanidin-HCI gelöst und einer weiteren einstufigen Reinigung mittels C4(Vydac)-Reverse Phase—HPLC (EtDHm 0-80%, 5OmM NH4Ac, pH 4,5) unterzogen.Das Proteinsequenzieren ergab ein Produkt mit einer Reinheit von größer als 95%, und die erhaltenen Produkte zeigten zwei unterschiedliche Aminoterminals,- A-P-P-R ... und P-P-R ... in einem relativen quantitativen Verhältnis von etwa 3 zu 1. Diese letztere Beobachtung von hEPO- und [des Ala^lhEPO-Produktion zeigte, daß Aminoterminal „arbeiten" innerhalb der Wirtszellen dazu dient, das terminale Methionin zu entfernen und in manchen Fällen das anfängliche Alanin.The cells were harvested, lysed, disrupted with the French press (10,000 psi) and treated with lysozan and NP-40 detergent. The resulting pellet after 24,000xg centrifugation was dissolved with guanidine-HCl and subjected to another one step purification by C 4 (Vydac) reverse phase HPLC (EtDHm 0-80%, 50 mM NH 4 Ac, pH 4.5). Protein sequencing gave a product with a purity of greater than 95%, and the products obtained showed two different amino terminals, APPR ... and PPR ... in a relative quantitative ratio of about 3 to 1. This latter observation of hEPO- and [ of AlaHlEPO production showed that amino terminal "work" within the host cells serves to remove the terminal methionine and in some cases the initial alanine.

Die Radioimmunoassay-Aktivitätfür die Isolate lag in einer Höhe von 150 000 bis 160 000 E/mg; die in vitro-Assay-Aktivitätlagin einer Höhe von 30000 bis 62000E/mg; und die in vivo-Assay-Aktivität lag bei etwa 120 bis 720 U/mg. (Cf., Humanurin-Isolatstandard von 70000 U/mg in jeder Assay). Die Dosiswirksamkeitskurve für das rekombinante Produkt in der in vivo-Assay wich merklich von der des Humanurin-EPO-Standard ab.The radioimmunoassay activity for the isolates was in the range of 150,000 to 160,000 U / mg; the in vitro assay activity is in the range of 30,000 to 62,000 U / mg; and the in vivo assay activity was about 120 to 720 U / mg. (Cf., human urine isolate standard of 70000 U / mg in each assay). The dose-response curve for the recombinant product in the in vivo assay deviated markedly from that of the human urine EPO standard.

Die EPO-Analogplasmide, die in den Teilen A und B des Beispiels 11 gebildet worden waren, wurden jeweils in pMW1-transformierte AM 7 E. coli Zellen transformiert und die Zellen wie oben kultiviert. Gereinigte Isolate wurden sowohl über RIAaIs auch über in vitro-Assays getestet. Die RIA- und in vitro-Assay-Werte für [Asn2, des-Pro2 bis He6]hEPO-Expressionsprodukte waren annähernd 11 000 E/mg und 6000 E/mg Protein, während die Assaywertefür [His7-]hEPO etwa 4100 E/mg und 14000E/mg Protein betrugen. Das wies darauf hin, daß die Analogprodukte ein Viertel bis ein Zehntel so aktiv waren wie die „Eltem"expressionsprodukte in den Assays.The EPO analog plasmids formed in parts A and B of Example 11 were each transformed into pMW1-transformed AM 7 E. coli cells and the cells were cultured as above. Purified isolates were tested both via RIAaIs and in vitro assays. The RIA and in vitro assay values for [Asn 2 , des-Pro 2 to He 6 ] hEPO expression products were approximately 11 000 U / mg and 6000 U / mg protein, while the assay values for [His 7 -] hEPO were approximately 4100 E / mg and 14000E / mg protein. This indicated that the analog products were one-quarter to one-tenth as active as the "Eltem" expression products in the assays.

In das für die Verwendung von S. cerevisiae-Wirtszellen gestaltete Expressionsprodukt wurde das Plasmid pYE/SCEPO transformiert in zwei unterschiedlichen Stämmen, YSDP4 (Genotyp α pep4-3 trpl) und RK81 (Genotyp α α pep4-3 trpl).Into the expression product designed for use with S. cerevisiae host cells, the plasmid pYE / SCEPO was transformed into two different strains, YSDP4 (genotype α pep4-3 trpl) and RK81 (genotype α α pep4-3 trpl).

Transformierte YSDP4-Wirte ließ man in SD-Medium wachsen (Methods in Yeast Genetics, Cold Spr. Harb. Lab., Cold Spring Harbor, N. Y., S. 62 [1983]) ergänzt durch Casaminosäuren 5%, pH 6,5 bei 300C. Das Medium wurde geerntet als die Zellen aufTransformed YSDP4 hosts were grown in SD medium (Methods in Yeast Genetics, Cold Spr. Harb. Lab., Cold Spring Harbor, NY, p. 62 [1983]) supplemented with casamino acids 5%, pH 6.5 at 30 0 C. The medium was harvested as the cells

360. D. gewachsen waren, und man erhielt EPO-Produkte in Höhe von etwa 244E/ml (97/u.g/O.D. Liter gemäß RIA).360. D. and EPO products were obtained in the amount of about 244 U / ml (97 μg / L.D. liter according to RIA).

Transformierte RK81-Zellen wuchsen bis entweder 6,5 O. D. oder 60 O. D., wobei man Medien mit EPO-Konzentrationen von etwa 80-90 E/ml (34/j,g/O.D. Liter gemäß RIA) erhielt. Vorläufige Analysen zeigten signifikante Heterogenität in den vom Expressionssystem produzierten Produkten, wahrscheinlich wegen Variation bei derGlycosylierung von exprimierten Proteinen und wegen des relativ hohen Mannose-Gehaltes des assoziierten Carbohydrate.Transformed RK81 cells grew to either 6.5 O.D. or 60 O.D., yielding media with EPO concentrations of about 80-90 U / ml (34 / j, g / O.D. liter according to RIA). Preliminary analyzes showed significant heterogeneity in the products produced by the expression system, probably because of variation in the glycosylation of expressed proteins and because of the relatively high mannose content of the associated carbohydrate.

Die Plasmide PaC3 und pYE in HB101 E. coli Zellen wurden gemäß Ausführungsverordnung des US-Patentamtes amThe plasmids PaC3 and pYE in HB101 E. coli cells were prepared according to the Implementing Regulation of the US Patent Office on May

27. September 1984 bei der American Type Culture Collection, 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland unter den Hinterlegungsnummern ATCC 39881 und ATCC 39882 hinterlegt. Die Plasmide pCFM526 in AM7 Zellen, pCFM536 in JM 103 Zellen und pMW1 in JM 103 Zellen wurden in gleicher Weise am 21. November 1984 als ATCC 33932,33934 und 33933 hinterlegt.Filed September 27, 1984 at the American Type Culture Collection, 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland under the accession numbers ATCC 39881 and ATCC 39882. The plasmids pCFM526 in AM7 cells, pCFM536 in JM103 cells and pMW1 in JM103 cells were deposited in the same manner on November 21, 1984 as ATCC 33932, 333934 and 33933.

Die Saccharomycescerevisiase Stämme YSPD4 und RK81 wurden am 21. November 1984 als ATCC 20734 und 20733 hinterlegt.The Saccharomyces cerevisiase strains YSPD4 and RK81 were deposited on November 21, 1984 as ATCC 20734 and 20733.

Es sollte bei Betrachtung der Beispiele deutlich geworden sein, daß zahlreiche, außerordentlich wertvolle Produkte und Verfahrensweisen durch die vorliegende Erfindung in ihren vielen Aspekten hervorgebracht wurden.It should be apparent upon consideration of the examples that numerous, extremely valuable products and procedures have been produced by the present invention in its many aspects.

Die durch die Erfindung vorgesehenen Polypeptide sind bemerkenswert nützliche Materialien, ob sie als mikrobiell exprimierte Produkte oder synthetische Produkte vorliegen, und deren primäre, sekundäre und tertiäre strukturelle Anordnung wurde zu erst durch die vorliegende Erfindung bekannt.The polypeptides contemplated by the invention are remarkably useful materials, whether present as microbially expressed products or synthetic products, and their primary, secondary, and tertiary structural arrangement has been first disclosed by the present invention.

Wie bereits vorher darauf hingewiesen, teilen die auf rekombinantem Wege produzierten und die synthetischen erfindungsgemäßen Produkte, in verschiedenen Graden, die in vitro-biologische Aktivität von EPO-lsolaten aus natürlichem Aufkommen, und sie können dementsprechend als Ersatzstoffe für EPO-lsolate in Kulturmedien, die für das Wachstum von Erythropoietin-Zellen in Kultur eingesetzt werden, dienen. In dem Umfang, wie die erfindungsgemäßen Polypeptidprodukte in ähnlicher Weise die in vivo Aktivität natürlicher EPO-lsolate teilen, sind sie bemerkenswert geeignet für den Einsatz bei der Erythropoietintherapie, wie sie bei Säugetieren, einschließlich Menschen, praktiziert wird, um einige oder alle Wirkungen zu entwickeln, wie sie in vivo dem EPO zugeschrieben werden, z. B. Stimulierung der Retikulozytenreaktion, Entwicklung ferrokinetischer Effekte (wie Plasmaeisen-Umkehreffekte und Knochenmark-Übergangszeiteffekte), Erythrozytenmassenänderungen, Stimulierung der Hämoglobin C-Synthese (siehe Eschbach et al., oben) und wie in Beispiel darauf hingewiesen, Erhöhung der Hämatokritspiegel in Säugetieren.As noted previously, the recombinantly produced and synthetic products of the present invention, to varying degrees, share the in vitro biological activity of EPO isolates from natural sources, and accordingly, can be used as substitutes for EPO isolates in culture media used for the growth of erythropoietin cells in culture. To the extent that the polypeptide products of the present invention similarly share the in vivo activity of natural EPO isolates, they are remarkably suitable for use in erythropoietin therapy, as practiced in mammals, including humans, to develop some or all of the effects as attributed in vivo to EPO, e.g. Stimulation of the reticulocyte reaction, development of ferrokinetic effects (such as plasma iron inversion and bone marrow transient effects), erythrocyte mass changes, stimulation of hemoglobin C synthesis (see Eschbach et al., Supra), and as noted in Example, increase hematocrit levels in mammals.

Zu der Gruppe von Menschen, die mit den erfindungsgemäßen Produkten zu behandeln sind, gehören Patienten, die allgemein Bluttransfusionen benötigen einschließlich traumatisch Geschädigte, chirurgische Patienten, Patienten mit Nierenkrankheiten einschließlich Dialysepatienten und Patienten mit einer Normabweichung in Form von die Blutzusammensetzung beeinflussenden Krankheiten wie Hämophilie, Sichelzellenkrankheit, physiologischen Anämien und ähnlichem. Die Einschränkung der Notwendigkeit einer Transfusionstherapie auf ein Minimum durch Einsatz der EPO-Therapie kann dazu führen, daß die Übertragung infektiöser Bestandteile reduziert wird. Von den erfindungsgemäßen Produkten kannAmong the group of people to be treated with the products of the present invention are patients who generally require blood transfusions including traumatic victims, surgical patients, kidney disease patients including dialysis patients and patients with a standard deviation of blood composition affecting diseases such as hemophilia, sickle cell disease , physiological anemia and the like. Limiting the need for transfusion therapy to a minimum by using EPO therapy may reduce the transmission of infectious components. Of the products of the invention can

erwartet werden, daß sie wegen der Herstellung durch rekombinante Verfahren frei von Pyrogenen, natürlichen Inhibierungssubstanzen und ähnlichem sind und sie somit wahrscheinlich eine erhöhte Gesamtwirkung in therapeutischen Verfahrensabläufen gegenüber natürlich abgeleiteten Produkten aufweisen. Die Erythropoietintherapie mit erfindungsgemäßen Produkten kann somit auch nützlich sein bei der Steigerung der Sauerstoffträgerkapazität von Lebewesen, die unter hypoxischen Umweltbedingungen leiden sowie möglicherweise bei der Herbeiführung kardiovasculärer Wirkungen.can be expected to be free from pyrogens, natural inhibiting substances and the like because of production by recombinant methods, and thus they are likely to have an increased overall effect in therapeutic procedures over naturally derived products. Erythropoietin therapy with products of the invention may thus also be useful in increasing the oxygen-carrying capacity of animals suffering from hypoxic environmental conditions, and possibly in the production of cardiovascular effects.

Ein bevorzugtes Verfahren für die Verabreichung von erfindungsgemäßen Polypeptidprodukten ist auf parenteralen Wegen (z.B. i.v., i.m., s.c. oder i. p.), und zu den verabreichten Zusammensetzungen gehören normalerweise therapeutisch wirksame Mengen des Produktes in Kombination mit annehmbaren Trägern und/oder Begleitstoffen. Vorläufige pharmakokinetischen Untersuchungen zeigen eine längere Halbwertszeit in vivo für Affen-EPO-Produkte, wenn sie i. m. verabreicht werden, besser als bei i.v.-Verabreichung. Es ist zu erwarten, daß die wirksame Dosierung im wesentlichen von den zu behandelnden Bedingungen abhängt. Therapeutische Dosen werden jedoch gegenwärtig im Bereich von 0,1 (~ 7 E) bis 100 (~ 7000E) ju.g/kg Körpermasse an aktivem Material eingeschätzt. Für erfindungsgemäßen pharmazeutische Zusammensetzungen ist mit Standardverdünnungsmitteln wie Humanserumalbumin ebenso zu rechnen wie mit Standardträgerstoffen wie Salzlösung. Zu Begleitstoffen, die für den Einsatz in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet sind, gehören Verbindungen, die unabhängig festgestellte, Erythropoietin-stimulierende Wirkungen aufweisen, wie Testosterone, Progenitar-Zellstimulantien, Insulin-ähnliche Wachstumsfaktoren, Prostaglandine, Serotonin, zyklisches AMP, Prolactin und Trijodthyronin, ebenso wie Mittel, die allgemein bei der Behandlung aplastischer Anämien eingesetzt werden, wie Methenolen, Stanozolol und Nandrolen (siehe z. B. Resegotte, et al., Panminerva Medica, 23 243-248 [1981]; McGonigle, et al., Kidney Int., 25 [2], 437-444 [1984]; Pavlovic-Kantera, et al., Expt. Hematol., 8 [Supp. 8], 283-291 [1980]; und Kurtt, FEBS Letters, 14a [1], 105-108 [1962]). Ebenso als Adjuvans sind Substanzen geeignet, von denen berichtet wird, daß sie die Wirkungen von Erythropoietin oder asialo-EPO erhöhen oder synergistisch steigern, wie adrenergische Agonisten, thyroide Hormone, Androgene und BPA (siehe Dunn, „Current Concepts in Erythropoieses", John Wiley and Sons [Chichester, England, 1983]; Weiland, et al., Blut, 44 [3], 173-175 [1982]; Kalmanti, Kidney Int., 22, 383-391 [1982]; Shahidi, New. Eng. J. Med., 289, 72-80 [1973]; Fisher, et al., Steroids, 30[6],833-845[1977];Urabe,etal.,J.Exp. Med., 149,1314-1325 [1979]; und Billat, et al., Expt. Hematol., 10 [1], 133-140 [1980]), desgleichen Verbindungsklassen, die als „hepatische erythropoietische Faktoren" bezeichnet werden (siehe Naughton et al., Acta. Haemat., 69 171-179 [1983] und „Erythrotropine" [beschrieben von Congote, et al., in Abstract 364, Proceedings 7th International Congress of Endocrinology Quebec, July 1-7,1984]; Congote, Biochem. Biophys. Res. Comm., 115 [2], 447-483 [1983] und Congote, Anal. Biochem. 140,428-433 [1984] und „Erythrogenine", beschrieben in Rothman, et al., J. Surg. Oncol., 20 105-108 [1982]).A preferred method of administering polypeptide products of the present invention is by parenteral routes (e.g., i.v., i.m., s.c., or i.p.), and the compositions administered will normally include therapeutically effective amounts of the product in combination with acceptable carriers and / or adjuncts. Preliminary pharmacokinetic studies show a longer in vivo half-life for monkey EPO products when i. m. better than i.v. administration. It is expected that the effective dosage will depend essentially on the conditions to be treated. However, therapeutic doses are currently estimated to be in the range of 0.1 (~ 7E) to 100 (~ 7000E) μg / kg body mass of active material. For pharmaceutical compositions according to the invention is to be expected with standard diluents such as human serum albumin as well as with standard carriers such as saline. Excipients suitable for use in compositions of the present invention include compounds having independently detected erythropoietin-stimulating effects, such as testosterone, progenitor cell stimulants, insulin-like growth factors, prostaglandins, serotonin, cyclic AMP, prolactin and triiodothyronine, as well such as agents commonly used in the treatment of aplastic anemias, such as methenols, stanozolol and nandrolen (see, e.g., Resegotte, et al., Panminerva Medica, 23 243-248 [1981]; McGonigle, et al., Kidney Int , 25 [2], 437-444 [1984], Pavlovic-Kantera, et al., Hematol., 8 [supp. 8], 283-291 [1980], and Kurtt, FEBS Letters, 14a [1 ], 105-108 [1962]). Also suitable as an adjuvant are substances that are reported to increase or synergistically enhance the effects of erythropoietin or asialo-EPO, such as adrenergic agonists, thyroid hormones, androgens and BPA (see Dunn, "Current Concepts in Erythropoieses", John Wiley and Sons [Chichester, England, 1983]; Weiland, et al., Blut, 44 [3], 173-175 [1982]; Kalmanti, Kidney Int., 22, 383-391 [1982]; Shahidi, New. Eng J. Med., 289, 72-80 [1973]; Fisher, et al., Steroids, 30 [6], 833-845 [1977]; Urabe, et al., J. Exp. Med., 149, 1314 -1325 [1979], and Billat, et al., Hpt., Hematol., 10 [1], 133-140 [1980]), as well as classes of compounds termed "hepatic erythropoietic factors" (see Naughton et al. Acta., Haemat., 69, 171-179 [1983] and "Erythrotropins" [described by Congote, et al., In Abstract 364, Proceedings 7th International Congress of Endocrinology Quebec, July 1-7, 1984]; Congote, Biochem., Biophys Res. Comm., 115 [2], 447-483 [1983] and Congo, Anal. Biochem. 140,428-433 [1984] and "erythrogenins" described in Rothman, et al., J. Surg. Oncol., 20 105-108 [1982]).

Vorläufige' Screenings zur Messung erythropoietischer Reaktionen von ex-hypoxischen polyzythämischen Mäusen, die entweder mit 5-a-Dihydrotestosteron oder Nadrolen vorbehandelt und dann mit Erythropoietin der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, führten zu zweifelhaften Ergebnissen.Preliminary screenings to measure erythropoietic responses of ex-hypoxic polycythemic mice pretreated with either 5-a-dihydrotestosterone or nadrolene and then treated with erythropoietin of the present invention produced dubious results.

Die diagnostische Verwendung von erfindungsgemäßen Polypeptiden ist ähnlich extensiv und kann eine Verwendung in markierten und unmarkierten Formen in einer Vielzahl von Immunoassaytechniken einschließen, wie RIA's, ELlSA's und ähnlichen, sowie eine Vielzahl von in vitro- und in vivo-Assays. (siehe z.B. Dunn, et al., Expt. Hematol*, 11 [7], 590-600 [1983]; Gibson et al.. Pathology, 16,155-156 [1984]; Krystal, Expt. Hematol., 11 [7], 649-660 [1983]; Saito, et al., Jap. J. Med., 223 [1], 16-21 [1984]; Natahn, et al., New Eng. J. Med., 308 [9], 520-522 [1983]) und zahlreiche Literaturstellen, die sich auf Assays beziehen, über die dort berichtet wird.The diagnostic use of polypeptides of the invention is similarly extensive and may include use in labeled and unlabeled forms in a variety of immunoassay techniques, such as RIA's, ELISA's and the like, as well as a variety of in vitro and in vivo assays. (see, for example, Dunn, et al., Hematol Ex., 11 [7], 590-600 [1983]; Gibson et al., Pathology, 16, 1555-156 [1984]; Krystal, Hpt., Expt., 11 [7 ], 649-660 [1983]; Saito, et al., Jap. J. Med., 223 [1], 16-21 [1984]; Natahn, et al., New Eng. J. Med., 308 [ 9], 520-522 [1983]) and numerous references relating to assays reported there.

Die erfindungsgemäßen Polypeptide einschließlich der synthetischen Peptide enthalten Sequenzen von EPO-Resten, über die hier erstmals berichtet wird, führen auch zu sehr nützlichen reinen Materialien für die Erzeugung polyklonaler Antikörper und „Bänke" monoklonaler Antikörper, die spezifisch für die Differenzierung fortlaufender und diskontinuierlicher Epitope von EPO sind. Als ein Beispiel zeigte die vorläufige Analyse der Aminosäuresequenzen von Tabelle Vl im Kontext der Hydropathizität nach Hoppetal., P.N.A.S. (USA), 78 S. 3824-3828 (1981) und von sekundären Strukturen nach Chou et al., Ann. Rev. Biochem. 47, S. 251 (1978), daß die synthetischen Peptide mit verdoppelten fortlaufenden Sequenzen der Reste, die die Positionen 41 bis einschließlich 57,116 bis einschließlich 118 und 144 bis einschließlich 166 überspannen, wahrscheinlich zu einer hoch antigenen Reaktion führen und nützliche monoklonale und polyklonale Antikörper erzeugen, die sowohl mit dem synthetischen Peptid als auch dem gesamten Protein immunoreaktiv sind. Es ist zu erwarten, daß derartige Antikörper beim Nachweis und der Affinitätsreinigung von EPO und EPO-verwandten Produkten nützlich sindThe polypeptides of the invention, including the synthetic peptides, contain sequences of EPO residues reported herein for the first time, also yielding very useful pure materials for the generation of polyclonal antibodies and "banks" of monoclonal antibodies specific for the differentiation of consecutive and discontinuous epitopes of As an example, the preliminary analysis of the amino acid sequences of Table VI in the context of the hydropathicity of Hoppetal., PNAS (USA), 78, pp. 3824-3828 (1981) and of secondary structures by Chou et al., Ann. Rev Biochem., 47: 251 (1978) that the synthetic peptides with duplicated contiguous sequences of residues spanning positions 41 through and including 57,116 through and including 118 and 144 through 166 are likely to result in a highly antigenic reaction and useful monoclonal and generate polyclonal antibodies that bind with both the synth peptide and the entire protein are immunoreactive. It is expected that such antibodies will be useful in the detection and affinity purification of EPO and EPO-related products

Zur Erläuterung wurden die drei folgenden synthetischen Peptide hergestellt: By way of illustration, the following three synthetic peptides were prepared:

(DhEPO 41-57, V-P-D-T-K-V-N-F-Y-A-W-K-R-M-E-V-G;(DhEPO 41-57, V-P-D-T-K-V-N-F-Y-A-W-K-R-M-E-V-G;

(2) hEPO 116-128, K-E-A-I-S-P-P-D-A-A-S-A-A;(2) hEPO 116-128, K-E-A-I-S-P-P-D-A-A-S-A-A;

(3) hEPO 144-166, V-Y-S-N-F-L-R-G-K-L-K-L-Y-T-G-E-A-C-R-T-G-D-R.(3) hEPO 144-166, V-Y-S-N-F-L-R-G-K-L-K-L-Y-T-G-E-A-C-R-T-G-D-R.

Vorläufige Immunisierungsuntersuchungen unter Verwendung der oben genannten Polypeptide haben eine relativ schwache positive Reaktion auf hEPO41-57, eine merkliche Reaktion auf hEP0116-128 und eine stark positive Reaktion auf hEP0144-166 gezeigt, gemessen an der Kapazität von Kaninchenserum-Antikörper gegenüber immungefällen 125l-markierten Humanurin-EPO-lsolaten. Vorläufige in vivo-Aktivitätsuntersuchungen bei diesen drei Peptiden zeigten keine signifikante Aktivität, weder allein noch in Kombination.Preliminary immunization studies using the above polypeptides have shown a relatively weak positive response to hEPO41-57, a marked response to hEP0116-128, and a strong positive response to hEP0144-166, as measured by the capacity of rabbit serum antibody to immunodeplate 125 μl. labeled human urine EPO isolates. Preliminary in vivo activity studies on these three peptides showed no significant activity, either alone or in combination.

Während die hergeleiteten Sequenzen von Aminosäureresten von Säuretier-EPO entsprechend den erläuternden Beispielen im wesentlichen die primäre strukturelle Anordnung des reifen EPO definieren, wird richtig angenommen, daß die spezifische Sequenz von 165 Aminosäureresten des EPO von Affenarten in Tabelle V und die 166 Reste von Human-EPO in Tabelle Vl den Schutzumfang der nützlichen, durch dei Erfindung bereitgestellten Polypeptide, nicht einschränken. Umfaßt von der vorliegenden Erfindung sind jene zahlreichen natürlich auftretenden allelischen Formen von EPO, die die Forschung in der Vergangenheit als in biologisch aktiven Säugetierpolypeptiden wie Human-y-lnterferon wahrscheinlich existierend vermutete (Vergleiche z. B. die Humaninterferonarten, die mit einem Argininrest in Position 140 beschrieben wurden gemäß EP-Anmeldung 0077670 und die Art mit einem Glutaminrest in Position 140 gemäß Gray et al., Nature, 295, S.503-508 [1982]. Beide Arten wurden gekennzeichnet als „reife" Human-y-lnterferonsequenzen bildend). Allelische Formen reifer EPO-Polypeptide können voneinander abweichen und von den Sequenzen der Tabellen V und Vl hinsichtlich der Länge der Sequenz und/oder hinsichtlich Deletierungen, Substitutionen, Insertionen oder Additionen von Aminosäuren in der Sequenz bei folgerichtigen Potentialvariationen in der Kapazität für die GlycosylierungWhile the deduced amino acid residue sequences of mammalian EPO, according to the illustrative examples, essentially define the primary structural organization of the mature EPO, it is believed correct that the specific sequence of 165 amino acid residues of the monkey species EPO is given in Table V and the 166 residues of human EPO. EPO in Table VI does not limit the scope of the useful polypeptides provided by the invention. Included in the present invention are those numerous naturally occurring allelic forms of EPO that the research has previously suggested to exist in biologically active mammalian polypeptides such as human y interferon (See, for example, the human interferon species that are in position with an arginine residue 140, according to EP Application 0077670 and the species having a glutamine residue in position 140 according to Gray et al., Nature, 295, pp. 503-508 [1982]. Both species were characterized as forming "mature" human y interferon sequences Allelic forms of mature EPO polypeptides may differ and from the sequences of Tables V and VI in terms of the length of the sequence and / or deletions, substitutions, insertions or additions of amino acids in the sequence with consistent potential variations in glycosylation capacity

Wie bereits vorher festgestellt wurde, wird vermutet, daß eine vermeintlich allelische Form von Human-EPO einen Methioninrest As previously stated, it is believed that a putative allelic form of human EPO is a methionine residue

an Position 126 enthält. Erwartungsgemäß treten natürliche allelische Formen von EPO-verschlüsselnder DNA genomischer und cDNA-Sequenzen wahrscheinlich ebenso auf, die für die oben genannten Typren allelischer Polypeptide codieren, oder einfach voneinander abweichende Codonszur Gestaltung dergleichen Polypeptide, wie ausgeführt, benutzen. Zusätzlich zu natürlich auftretenden allelischen Formen von reifer EPO erfaßt die vorliegende Erfindung auch andere „EPO-Produkte", wie Polypeptidanaloge von EPO und Fragmente des „reifen" EPO. Unter Benutzung der Verfahrenswege der oben genannten veröffentlichten Anmeldung von Alton et al.at position 126. As expected, natural allelic forms of EPO-encoding DNA genomic and cDNA sequences likely to encode the aforementioned types of allelic polypeptides, or simply using aberrant codons to design the same polypeptides as outlined, are also likely to occur. In addition to naturally occurring allelic forms of mature EPO, the present invention also encompasses other "EPO products" such as polypeptide analogs of EPO and fragments of the "mature" EPO. Using the procedures of the above published application of Alton et al.

(WO/83/04053) kann man leicht Gene gestalten und herstellen, die für die mikrobielle Expression von Polypeptiden mit primären Anordnungen codieren, die sich von jenen hierfür reifer EPO beschriebenen in Hinblick auf Identität oder Ort einer oder mehrerer Reste (z. B. Substitutionen, terminale und Zwischenadditionen und Deletionen) unterscheiden.(WO / 83/04053) it is easy to design and produce genes which code for the microbial expression of polypeptides having primary arrays which differ from those of mature EPO with respect to the identity or location of one or more residues (e.g. Substitutions, terminal and intermediate additions and deletions).

Nacheinander können Modifikationen und cDNA und genomischen EPO-Genen leicht durch bekannte Stellengerichtete Mutagenesetechniken erzielt und dazu eingesetzt werden, Analoge und Derivate von EPO zu erzeugen. Derartige EPO-Produkte würden zumindest eine der biologischen Eigenschaften von EPO aufweisen, sich in anderen jedoch unterscheiden können. Als Beispiele können zu geplanten EPO-Produkten der Erfindung jene gehören, die verkürzt werden durch z. B. Deletionen [Asn2, des-Pro2 bis He6JhEPO, [des-Thr164 bis Arg166]hEPO und „A27-55hEPO", letzteres weist Reste auf, die für ein deletiertes vollständiges Exon codieren; oder die stabiler gegen Hydrolyse sind (und daher ausgeprägtere oder längere Dauereffekte als natürlich auftretendes EPO aufweisen); oder die geändert worden sind, eine oder mehrere potentieller Stellen für die Glykosylierung zu deletieren (was zu höheren Aktivitäten für Hefe-produzierte Produkte führen kann); oder die einen oder mehrere Cystein-Reste aufweisen, die deletiert oder durch z.B. Histidin-oder Serinreste ersetzt sind (wie bei dem analogen [HiS7IhEPO) und potentiell leichter in aktiver Form aus mikrobiellen Systemen zu isolieren sind; oder die einen oder mehrere Tyrosinreste aufweisen, die durch Phenylalanin ersetzt wird wie bei den Analogen [Phe15]hEPO, [Phe49]hEPO und [Phe145]hEPO und mehr oder weniger leicht EPO-Rezeptoren an Targetzellen binden können.One by one, modifications and cDNA and genomic EPO genes can be readily achieved by known site-directed mutagenesis techniques and used to generate analogs and derivatives of EPO. Such EPO products would have at least one of the biological properties of EPO but could be different in others. By way of example, intended EPO products of the invention may include those shortened by, for example, US Pat. Deletions [Asn 2 , des-Pro 2 to He 6 JhEPO, [des-Thr 164 to Arg 166 ] hEPO and "A27-55hEPO", the latter having residues coding for a deleted whole exon, or the more stable against Or have been modified to delete one or more potential sites for glycosylation (which can lead to higher activities for yeast-produced products); or the one or more have multiple cysteine residues that are deleted or replaced by, for example, histidine or serine residues (as in the analogous [HiS 7 IhEPO] and potentially more readily isolatable in active form from microbial systems, or that have one or more tyrosine residues produced by Phenylalanine is replaced as in the analogues [Phe 15 ] hEPO, [Phe 49 ] hEPO and [Phe 145 ] hEPO and more or less readily EPO receptors can bind to target cells.

Ebenso erfaßt sind Polypeptidfragmente, die nur einen Teil der fortlaufenden Aminosäuresequenz verdoppeln oder sekundäre Anordnungen innerhalb des reifen EPO, deren Fragmenteeine EPO-Aktivität aufweisen können (z. B. Rezeptorbinden) und keine weiteren (z. B. erythropoietische Aktivität). Insbesondere bedeutsam in diesem Zusammenhang sind jene potentiellen Fragmente des EPO, die unter Einbeziehung der humangenomischen DNA-Sequenz von Tabelle Vl (strukturell) aufgeklärt wurden, z. B. „Fragmente" der gesamten fortlaufenden EPO-Sequenz, die durch Intronsequenzen dargestellt wurden und die hervorgehobene „Gebiete" („domains") biologischer Aktivität bilden können. Es ist bemerkenswert, daß das Fehlen der in vivo-Aktivität für ein beliebiges oder mehrere der „EPO-Produkte" der Erfindung nicht völlig deren therapeutische Verwendbarkeit ausschließt (siehe Weiland et al., weiter oben) oder die Verwendbarkeit in anderen Zusammenhängen, wie bei EPO-Assays oder EPO-Antagonismus.Also included are polypeptide fragments that double only a portion of the contiguous amino acid sequence or secondary arrays within the mature EPO whose fragments may have EPO activity (e.g., receptor binding) and no other (eg, erythropoietic activity). Of particular importance in this context are those potential fragments of the EPO that have been elucidated (structurally) using the human genomic DNA sequence of Table VI, e.g. For example, "fragments" of the entire EPO sequence represented by intron sequences and which can form highlighted "domains" of biological activity It is noteworthy that the lack of in vivo activity for any one or more the "EPO products" of the invention do not fully exclude their therapeutic utility (see Weiland et al., supra) or utility in other contexts such as EPO assays or EPO antagonism.

Antagonisten von Erythropoietin können sehr nützlich bei der Behandlung von Polycythemien oder Fällen der EPO-Überproduktion sein (siehe Adamson, Hosp. Practice, 18 [12], 49-57 [1983] und Hellmann et al., Clin, Lab. Hacmat, 5, 335-342. [1983]).Erythropoietin antagonists may be very useful in the treatment of polycythemia or cases of overproduction of EPO (see Adamson, Hosp. Practice, 18 [12], 49-57 [1983] and Hellman et al., Clin, Lab. Hacmat, 5 , 335-342. [1983]).

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die hier beschriebenen klonierten DNA-Sequenzen, die Human- und Affen-EPO-Polypeptide verschlüsseln, bemerkenswert wertvoll für die darin enthaltenen Informationen hinsichtlich der Aminosäuresequenz von Säugetiererythropoietin, die bis heute nicht zu erhalten waren, abgesehen von Teilen aus analytischen Verfahren von Isolaten natürlich auftretender Produkte. Die DNA-Sequenzen sind auch bemerkenswert wertvoll als Produkte, die dazu eingesetzt werden können, die mikrobielle Synthese von Erythropoietin im großen Maße zu beschreiben mittels einer Vielzahl rekombinanter Techniken. Andererseits sind die durch die vorliegende Erfindung vorgesehenen DNA-Sequenzen nützlich für die Erzeugung neuer und nutzbringender viraler und ringförmiger Plasmid-DNA-Vektoren, neuer und nutzbringender transformierter und transferierte mikrobieller procaryotischer und eucaryotischer Wirtszellen (einschließlich bakterieller und Hefezellen sowie in Kultur gewachsener Säugetierzellen), sowie neuer und nutzbringender Verfahren des kultivierten Wachstums solcher mikrobieller Wirtszellen, die zur Expression von EPO- und EPO-Produkten in der Lage sind. Die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen sind auch bemerkenswert geeignete Materialien für den Einsatz als markierte Sonden bei der Isolierung von EPO und verwandter Protein-verschlüsselnder cDNA- und genomischer DNA-Sequenzen von anderen Säugetieren als den hier speziell erläuterten Menschen und Affenarten. Der Gehalt, bis zu dem die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen bei dem unterschiedlichen alternativen Verfahren zur Prokinsynthese eingesetzt werden (z. B. in Insektenzellen) oder bei der genetischen Therapie von Menschen oder anderen Säugetieren kann noch nicht berechnet werden. Es ist zu erwarten, daß die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen bei der Entwicklung transgenischer Säugetierarten nutzbringend sein können, die alseucaryotische „Wirte" zur Herstellung von Erythropoietin und Erythropoietinprodukten in Mengen dienen können. Sieheallgemein Polmiter et al., Science, 222 (4625), 809-814 (1983).According to another aspect of the present invention, the cloned DNA sequences described herein encoding human and monkey EPO polypeptides are remarkably valuable for the information contained therein regarding the amino acid sequence of mammalian erythropoietin that have not been obtained to date except for Sharing analytical procedures of isolates of naturally occurring products. The DNA sequences are also remarkably valuable as products that can be used to extensively describe the microbial synthesis of erythropoietin by a variety of recombinant techniques. On the other hand, the DNA sequences provided by the present invention are useful for the generation of novel and beneficial viral and circular plasmid DNA vectors, novel and beneficial transformed and transferred microbial procaryotic and eucaryotic host cells (including bacterial and yeast cells, and mammalian cells grown in culture), and novel and beneficial methods of cultivated growth of such microbial host cells capable of expressing EPO and EPO products. The DNA sequences of the present invention are also remarkably suitable materials for use as labeled probes in the isolation of EPO and related protein-encoding cDNA and genomic DNA sequences from mammals other than the human and monkey species specifically discussed herein. The content to which the DNA sequences according to the invention are used in the different alternative method for the synthesis of Prokin (eg in insect cells) or in the genetic therapy of humans or other mammals can not yet be calculated. It is expected that the DNA sequences of the present invention may be useful in the development of transgenic mammalian species which may serve as alseucaryotic "hosts" for the production of erythropoietin and erythropoietin products in amounts, see Polmiter et al., Science, 222 (4625), 809 -814 (1983).

Unter diesem Gesichtspunkt ist klar nicht beabsichtigt, daß die erläuternden Beispiele den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken, und für den Fachmann sind zahlreiche Modifikationen und Variationen denkbar. Als ein Beispiel: Während zu den DNA-Sequenzen, die durch die erläuternden Beispiele gehören, da diese Anmeldung Aminosäuresequenzinformationen vorsieht, die zur Herstellung der DNA-Sequenz wesentlich sind, umfaßt die Erfindung auch solche hergestellten DNA-Sequenzen, wie sie infolge des Wissens um die EPO-Aminosäuresequenzen konstruiert werden können. Diese können für EPO codieren (wie im Beispiel 12), ebenso wie für EPO-Fragmente und kEPO-Polypeptidanaloge (d.i. „EPO-Produkte"), die eine oder mehrere der biologischen Eigenschaften von natürlich auftretendem EPO aufweisen, andere jedoch nicht (oder die andere in unterschiedlichem Grad besitzen).From this point of view, it is clearly not intended that the illustrative examples limit the scope of the present invention, and numerous modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. As an example, while to the DNA sequences pertaining to the illustrative examples, as this application provides amino acid sequence information essential to the preparation of the DNA sequence, the invention also encompasses those DNA sequences produced as recited in the wake of the art the EPO amino acid sequences can be constructed. These may encode EPO (as in Example 12), as well as EPO fragments and kEPO polypeptide analogues (ie, "EPO products") having one or more of the biological properties of naturally occurring EPO, but not others (or others in different degrees).

Die durch die vorliegende Erfindung offengelegten DNA-Sequenzen umfassen somit alle DNA-Sequenzen, die für eine sichere Expression eines Polypeptidproduktes in einer procaryotischen oder eucaryotischen Wirtszelle geeignet sind, wobei dieses Produkt wenigstens einen Teil der primären strukturellen Anordnung und eine oder mehrere der biologischen Eigenschaften von Erythropoietin aufweist und unter folgenden ausgewählt ist:The DNA sequences disclosed by the present invention thus include all DNA sequences suitable for safe expression of a polypeptide product in a procaryotic or eucaryotic host cell, which product comprises at least a portion of the primary structural arrangement and one or more of the biological properties of Having erythropoietin selected from:

(a) den in den Tabellen V und Vl aufgeführten DNA-Sequenzen;(a) the DNA sequences listed in Tables V and VI;

(b) DNA-Sequenzen, die zu den unter (a) aufgeführten oder deren Fragmenten hybridisieren; und (c) DNA-Sequenzen, die — allerdings unter Degenerierung des genetischen Codes — zu den unter (a) und (b) definierten DNA-Sequenzen hybridisieren. In diesem Zusammenhang ist es zum Beispiel bemerkenswert, daß zu erwarten ist, daß existierende allelische Affen- und Human-EPO-Gensequenzen und die Gensequenzen anderer Säugetierarten zu Sequenzen der Tabellen V und Vl oder zu Fragmenten davon hybridisieren. Darüber hinaus würden auch — allerdings unter Degenerierung des genetischen Codes — die SCEPO — und ECEPO-Gene und die hergestellten oder mutierten cDNA- oder genomischen DNA-Sequenzen, die verschiedene EPO-(b) DNA sequences which hybridize to those listed under (a) or fragments thereof; and (c) DNA sequences which hybridize to the DNA sequences defined under (a) and (b), but with the genetic code being degenerated. In this regard, it is noteworthy, for example, that existing allelic monkey and human EPO gene sequences and the gene sequences of other mammalian species are expected to hybridize to sequences of Tables V and VI or to fragments thereof. In addition, but with the genetic code degenerating, the SCEPO and ECEPO genes and the produced or mutated cDNA or genomic DNA sequences encoding different EPO

Fragmente und -analoge verschlüsseln, ebenfalls zu den oben genannten DNA-Sequenzen hybridisieren. Derartige Hybridisierungen könnten leicht unter den hier beschriebenen Hybridisierungsbedingungen durchgeführt werden im Hinblick auf die anfängliche Isolierung der Affen-und Human-EPO verschlüsselnden DNA oder schärferen Bedingungen um die Hintergrundhybridisierung gewünschtenfalls zu verringern.Encrypt fragments and analogs, also hybridize to the above-mentioned DNA sequences. Such hybridizations could easily be performed under the hybridization conditions described herein with regard to the initial isolation of monkey and human EPO-encoding DNA or more severe conditions to reduce background hybridization if desired.

In ähnlicher Weise liegt eine Vielzahl von Expressionssystemen innerhalb dessen, was die Erfindung erfaßt, während die obigen Beispiele die Erfindung einer mikrobiellen Expression von EPO-Produkte im Zusammenhang mit einer Säugetierzellexpression von DNA erläutert, die in einen Hybridvektor bakteriell plasmidischen und viral genomischen Ursprungs insertiert ist. Besonders umfaßt sind Expressionssysteme, zu denen Vektoren homogener Herkunft gehören, die auf eine Vielzahl von bakteriellen, Hefe- und Säugetierzellen in Kultur angewandt werden, ebenso auf Expressionssysteme, die keine Vektoren enthalten (wie z. B. die Kalziumphosphattransfektion von Zellen). In dieser Hinsicht ist die Angelegenheit so zu verstehen, daß die Expression von z. B. DNA von Affen in Affenwirtszellen in Kultur und Humanwirtszellen in Kulturtatsächlich Fälle „exogener'VDNA-Expression bildet in der Weise, wie in EPO-DNA, deren hoher Expressionsspiegel gesucht ist, nicht ihren Ursprung im Genom des Wirtes haben würde. Darüber hinaus berücksichtigen die erfindungsgemäßen Expressionssysteme diese Gewohnheiten, die zur cytoplasmischen Bildung von EPO-Produkten und zur Ansammlung von glycosylierten und nicht-glycosylierten EPO-Produkten im Wirtszellencytoplasma oder in Membranen führt (z. B. Aufspeicherung in bakteriellen periplasmischen Räumen) oder im überstehenden von Kulturmedien, wie oben erläutert, oder in mehr unüblichen Systemen, wie P. aeruginosa-Expressionssytemen (beschrieben von Gray et al., in Biotechnology, 2, S. 161-165 [1984]) Erfindungsgemäße verbesserte Hybridisierungsmethodologien, die erläuternd auf die obigen DNA/dNA-Hybridisierungsscreenings angewandt wurden, sind gleichfalls auf RNA/RNA- und RNA/DNA-Screening anwendbar. Mischsondentechniken, wie sie hier erläutert wurden, bestehen allgemein aus einer Anzahl von Verbesserungen bei Hybridisierungsmethoden, die schnellere und zuverlässigere Polynucleotidisolierungen gestatten. Zu diesen vielen einzelnen Verfahrensverbesserungen gehören: verbesserte Kolonieübertragungsverfahren und -erhaltungsverfahren; Verwendung von Filtern auf Nylinbasis wie GeneScreen und GeneScreenPlus, um mit demselben Film ein Re-Sondieren zu gestatten und die Filter wiederholt verwenden zu können, Anwendung neuer Proteasebehandlungen (z.B. Taub et al., Anal. Biochem., 126, S. 222-230 [1982]); Verwendung von sehr geringen Einzelkonzentrationen (im Bereich von 0,025 picomol) einer größeren Anzahl von Mischsonden (z. B. die über 32 liegenden Zahlen); und Durchführung von Hybridisierungs- und Nachhybridisierungsschritten unter strengen Temperaturen, die in der Nähe (d. i. innerhalb 4°C und vorzugsweise innerhalb 20C entfernt von) der niedrigsten berechneten Dissoziationstemperatur einer beliebigen der eingesetzten Mischsonden liegt. Die Verbesserungen führen gemeinsam zu Ergebnissen, die von vornherein nicht zu erwarten gewesen sind. Verstärkt wird dies durch die Tatsache unterstrichen, daß Mischsondenverfahren mit der vierfachen Zahl der Sonden, über die je bisher als erfolgreich eingesetzt in gleichen cDNA-Screens von Boten-RNA-spezies relativ geringer Menge berichtet wurde, erfolgreich für die Isolierung eines einzelnen Gens in einer Genbibliothek unter Screenen von 1 500000 Phagenpiaques angewandt wurden. Dies wurde erreicht im wesentlichen entgegen der von Anderson et al., siehe oben, publizierten Auffassung, daß Mischsondensreeningverfahren „. .-.für die Isolierung von Säugetierproteingenen untunlich sind, wenn die entsprechenden RNA's nicht erhältlich sind. Die in der vorangegangenen Beschreibung, in den folgenden Patentansprüchen und/oder in den dazugehörigen Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl getrennt voneinander als auch in Kombination Grundlage für die Realisierung der Erfindung in ihren diversen Formen sein.Similarly, a variety of expression systems are within the scope of the invention, while the above examples illustrate the invention of microbial expression of EPO products in the context of mammalian cell expression of DNA inserted into a hybrid vector of bacterial plasmid and viral genomic origin , Particularly encompassed are expression systems that include vectors of homogeneous origin that are applied to a variety of bacterial, yeast and mammalian cells in culture, as well as expression systems that do not contain vectors (such as calcium phosphate transfection of cells). In this regard, the matter is to be understood that the expression of z. B. DNA of monkeys in monkey host cells in culture and human host cells in culture Indeed, cases of "exogenous" DNA expression, as in EPO DNA whose high expression level is sought, would not originate in the genome of the host. In addition, the expression systems of the present invention take into account these habits which lead to the cytoplasmic formation of EPO products and the accumulation of glycosylated and non-glycosylated EPO products in the host cell cytoplasm or membranes (eg accumulation in bacterial periplasmic spaces) or in the supernatant of Culture media, as discussed above, or in more unusual systems, such as P. aeruginosa expression systems (described by Gray et al., In Biotechnology, 2, pp. 161-165 [1984]) Improved Hybridization Methodologies of the Invention Illustrative of the Above DNA / dNA hybridization screenings are also applicable to RNA / RNA and RNA / DNA screening. Mixed probe techniques, as discussed herein, generally consist of a number of improvements in hybridization techniques that allow for faster and more reliable polynucleotide isolation. These many individual process improvements include: improved colony transfer methods and methods; Using nylin-based filters such as GeneScreen and GeneScreenPlus to allow re-probing with the same film and repeated use of the filters, application of new protease treatments (eg, Taub et al., Anal. Biochem., 126, pp. 222-230 [1982]); Use of very low single concentrations (in the range of 0.025 picomoles) of a larger number of mixing probes (eg the numbers above 32); and carrying out hybridization and Nachhybridisierungsschritten under severe temperatures, which is close (di within 4 ° C, and preferably within 2 0 C away from) the lowest calculated dissociation temperature of any of the mixed probes used. The improvements together lead to results that were unexpected from the outset. This is further emphasized by the fact that mixed probing methods with four times the number of probes reported hitherto as successfully employed in the same cDNA screens of messenger RNA species of relatively small amount have succeeded in isolating a single gene in one Gene library were screened from 1 500000 phage piaques. This was achieved substantially contrary to the view published by Anderson et al., Supra, that mixed-probe screening methods ". for the isolation of mammalian protein genes, if the corresponding RNAs are not available. The features disclosed in the foregoing description, in the following claims and / or in the accompanying drawings, both separately and in combination, may be the basis for the realization of the invention in its various forms.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung eines Polypeptids mit einem Teil oder der ganzen primären strukturellen Gestaltung und einer oder mehreren biologischen Funktionen des natürlich vorkommenden Erythropoietins, gekennzeichnet durch (a) das Züchten — unter geeigneten Bedingungen — von procaryotischen oder eucaryotischen Wirtszellen, umgestaltet oder übertragen mit einem biologisch aktiven, kreisförmigen Plasmid oder einem Virus-DNS-Vektor, einschließlich einer gereinigten und isolierten DNS-Sequenzkodierung für den procaryotischen oder eucaryotischen Wirtsausdruck eines Polypeptids mit einem Teil oder der ganzen primären strukturellen Gestaltung und einer oder mehreren biologischen Eigenschaften vom Erythropoietin und durch (b) die Isolierung der gewünschten Polypeptidprodukte des Ausdruckes der DNS-Sequenzen im genannten Vektor.A method of producing a polypeptide having part or all of the primary structural design and one or more biological functions of the naturally occurring erythropoietin, characterized by (a) culturing - under appropriate conditions - procaryotic or eucaryotic host cells reshaped or transferred with a biologically active , circular plasmid or virus DNA vector, including purified and isolated DNA sequence coding for the procaryotic or eucaryotic host expression of a polypeptide having some or all of the primary structural design and one or more biological properties of the erythropoietin and (b) the Isolation of the desired polypeptide products of the expression of the DNA sequences in said vector. Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

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