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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Tumordiagnose und -therapie, genauer
gesagt Antikörper,
die für
Tumor-spezifisches Cytochrom P450 CYP1B1 spezifisch sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Cytochrom
P450 (P450) CYP1B1 ist das einzige bekannte Mitglied einer vor kurzem
identifizierten Unterfamilie der CYP1-Gen-Familie. Human-CYP1B1
wurde ursprünglich
aus einer mit Dioxin behandelten Keratinocyten-Zelllinie (Sutter
et al., 1994) im Rahmen einer Untersuchungsreihe isoliert, um unterschiedliche
Expression von Genen infolge von Dioxin-Exposition zu identifizieren.
Das Human-CYP1B1-Gen befindet sich auf Chromosom 2p22-21, erstreckt
sich über
12 kb und besteht aus drei Exons und zwei Introns (Tang et al., 1996).
Die mRNA ist 5,2 kb lag und kodiert für ein Protein aus 543 Aminosäuren (Sutter
et al., 1994). Es handelt sich hierbei um das größte bekannte Human-P450-Gen – sowohl
hinsichtlich der mRNA-Größe als auch
hinsichtlich der Anzahl an Aminosäuren –, und es ist auch strukturell
das einfachste. Sowohl Nucleinsäure-
als auch Aminosäuresequenz-Analyse
zeigen, dass CYP1B1 nur etwa 40 % Homologie mit CYP1A1 und CYP1A2 aufweist.
Das geringe Ausmaß an Ähnlichkeit
mit bestehenden Mitgliedern der CYP1-Familie führte dazu, dass P450 einer
neuen CYP1-Unterfamilie CYP1B zugeordnet wurde, die bis dato als
einziges Mitglied CYP1B1 enthält.
Hybridisierungsstudien von Human-DNA legen nahe, dass es nur ein
Mitglied der CYP1B-Gen-Familie gibt (Sutter et al., 1994). Das CYP1B1-Gen
wird durch Liganden des Ah-Rezeptors, die planare aromatische Kohlenwasserstoffe
enthalten, transkriptional aktiviert (Sutter et al., 1994; Hakkola
et al., 1997), wobei der wirksamste dieser Ah-Rezeptor-Agonisten
zur Induktion von Transkription des CYP1B1-Gens Dioxin zu sein scheint
(Hakkola et al., 1997).
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Orthologe
Formen dieses P450 wurden vor kurzem aus einer mit Benzanthracen
induzierten Zelllinie isoliert, die aus Mausembryo-Fibroblasten
(Savas et al., 1994; Shen et al., 1994) und der Nebennierenrinde adulter
Ratten (Bhattacharyya et al., 1995; Walker et al., 1995) stammte.
Obwohl ein hoher Grad an Nucleinsäure- und Aminosäuresequenz-Homologie
zwischen den Human-, Maus- und Ratten-Formen von CYP1B1 besteht
(mehr als 80 %), scheinen auch beträchtliche Speziesunterschiede
betreffend die gewebespezifische Expression, Regulierung und metabolische
Spezifität
von CYP1B1 vorzuliegen (Savas et al., 1994; Sutter et al., 1994;
Bhattacharyya et al., 1995; Savas et al., 1997).
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Brustkrebs
ist das häufigste
Frauen betreffende Karzinom und ein Östrogen-abhängiger Tumor. In Hefe (S. cerevisiae)
exprimiertes Human-CYP1B1 zeigt hohe spezifische Aktivität gegenüber der
4-Hydroxylierung von 17β-Östradiol
(Hayes et al., 1996) und setzt es zu 4-Hydroxyöstradiol um; man geht davon
aus, dass Human-CYP1B1 die wirksamste 4-Hydroxylase von 17β-Östradiol
ist. Im Gegensatz dazu scheint Maus-CYP1B1 nicht als Östradiol-Hydroxylase
zu fungieren (Savas et al., 1997) – ein Indiz für Speziesunterschiede
hinsichtlich der metabolischen Fähigkeit
von CYP1B1. Liehr und Ricci (1996) zeigten, dass es ein signifikantes
Ausmaß an
4-Hydroxylierung von 17β-Östradiol
in Brustkrebs-Mikrosomen gibt. Die Forscher stießen auf deutlich höhere 4-Hydroxylierung
von 17β-Östradiol
in aus Brustkrebs gebildeten Mikrosomen und auf nur sehr niedrige
4-Hydroxylierung in normalem Brustgewebe. Sowohl immunreaktives
CYP1B1-Protein (Murray et al., 1997) als auch CYP1B1-mRNA (McKay et al.,
1995) wurden in Brustkrebs identifiziert – ein Indiz dafür, dass
CYP1B1 eine Hauptform von bei Brustkrebs exprimiertem Cytochrom
P450 ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
ersten immunhistochemischen Studien von CYP1B1 von Murray et al.
(1997) zeigten verstärkte CYP1B1-Expression
in mehreren Arten von Humankarzinom, z.B. Brustkrebs, und erfolgten
unter Einsatz eines polyklonalen Antikörpers gegen CYP1B1. Die vorliegende
Erfindung betrifft Weiterentwicklungen auf diesem Gebiet, insbesondere
zusätzliche
Antikörper,
die für
Human-CYP1B1 spezifisch sind, vor allem monoklonale Antikörper, die
unter Einsatz synthetischer Peptide auf der Basis der CYP1B1-Aminosäuresequenz
als Immunogene gezüchtet
wurden. Die hierin beschriebene Arbeit offenbaren die Verwendung
der Antikörper
im Bereich der Immun histochemie und bei der Untersuchung der Expression
von CYP1B1 durch Immunhistochemie in einer Reihe primärer Humanbrustkrebs-Arten.
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Demzufolge
stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt ein Verfahren
zur Herstellung eines Antikörpers
bereit, der sich spezifisch an Cytochrom P450 CYP1B1 bindet, wobei
das Verfahren das Züchten
des Antikörpers
unter Verwendung eines Peptids, das aus der Aminosäuresequenz
VNQWSVNHDPVKWPN oder PExFDPARFLDKDGy, worin x für D oder N steht und y für L oder
F steht, besteht, oder eines antigenen Fragments davon umfasst.
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Typischerweise
bestehen die antigenen Fragmente innerhalb dieser Peptidsequenzen
aus 3 bis 10 Aminosäuren,
noch häufiger
aus 3 bis 6 Aminosäuren.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung eines Antikörpers
nach Erhalt eines Hybridoms mittels des obigen Verfahrens bereit,
wobei das Verfahren das Kultivieren eines den Antikörper produzierenden
Hybridoms und das Isolieren des so gebildeten Antikörpers umfasst.
Das Verfahren kann den weiteren Schritt des Konjugierens des Antikörpers an
eine Effektorgruppe, wie z.B. einen Marker, ein Toxin, einen Wirkstoff
oder ein Transportmolekül,
vorsehen.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Antikörper bereit,
der zur spezifischen Bindung an Cytochrom P450 CYP1B1 fähig ist,
worin der Antikörper
ein Epitop im Cytochrom P450 CYP1B1-Protein erkennt, das in der
Aminosäuresequenz
VNQWSVNHDPVKWPN oder PExFDPARFLDKDGy, worin x für D oder N steht und y für L oder
F steht, enthalten ist.
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Vorzugsweise
erkennt der Antikörper
ein Epitop mit zwischen 3 und 10 Aminoäsuren aus den Aminosäuresequenzen,
noch bevorzugter ein Epitop mit zwischen 3 und 6 Aminosäuren aus
den Aminosäuresequenzen.
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Bevorzugte
Antikörper
sind monoklonale Antikörper,
die beispielsweise erhältlich
sind durch:
- (a) Immunisieren eines Tieres mit
dem an einen immunogenen Träger
konjugierten Peptid;
- (b) Töten
des Tieres und Fusionieren von Milzzellen, die dem Tier entnommen
wurden, mit Myelomzellen, um ein oder mehrere Hybridome zu bilden;
und
- (c) Screenen der Hybridome auf Antikörper, die zur Bindung des Peptids
fähig sind.
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Die
Antikörper
können
an einen Effektor konjugiert sein, z.B. einen Marker, ein Toxin,
ein Arzneimittel oder Prodrug, ein Enzym oder ein Transportmolekül.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung die obigen Antikörper zur
Verwendung in einem medizinischen Behandlungsverfahren bereit.
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In
einem zusätzlichen
Aspekt stellt die Erfindung die Verwendung dieser Antikörper zur
Herstellung eines Medikaments zur Krebsbehandlung bereit.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Peptid bereit, das
im Wesentlichen aus der Aminosäuresequenz
VNQWSVNHDPVKWPN oder PExFDPARFLDKDGy besteht, worin x für D oder
N steht und y für
L oder F steht.
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In
einem zusätzlichen
Aspekt stellt die Erfindung ein Testverfahren zur Detektion von
Krebszellen bereit, die in einer Probe aus einem Patienten vorhanden
sind, wobei das Verfahren das Kontaktieren einer Gewebeprobe aus
einem Patienten mit einem der obigen Antikörper und das Nachweisen von
Bindung des Antikörpers
an CYP1B1-Protein, das in der Probe vorhanden ist, als Abzeichen
der Gegenwart von Krebszellen in der Gewebeprobe umfasst.
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Beispielsweise
erfolgt der Schritt des Nachweisens der Bindung des Antikörpers an
CYP1B1-Protein mithilfe eines Antikörper-Einfangtests, eines Doppel-Antikörper-Sandwichtests oder
eines Antigen-Einfangtests.
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Vorzugsweise
dient das Verfahren dazu, die Diagnose oder Prognose von Brustkrebs,
Kolorektalkrebs, Prostatakrebs, Leberkrebs oder Ovarialkrebs zu
unterstützen.
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Verschiedene
weitere Aspekte und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ergeben sich für Fachleute auf dem Gebiet
aus der vorliegenden Offenbarung. Bestimmte Aspekte und Ausführungsformen
der Erfindung werden nun anhand von Beispielen und unter Bezugnahme
auf die beigelegten Abbildungen erläutert.
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Kurzbeschreibung der Abbildungen
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1:
Immunoblot von exprimiertem CYP1B1 mit monoklonalem Antikörper (5D3),
der Spezifität
für CYP1B1
zeigt. Spur 1 – exprimiertes
CYP1B1 (10 μg
mikrosomales Protein, 0,86 pMol CYP1B1); Spur 2 – exprimiertes CYP1A1 (10 μg mikrosomales
Protein, 0,53 pMol CYP1A); Spur 3 – Lymphoblastoidmikrosomen
als Vergleich, umfassend nur Vektor (10 μg mikrosomales Protein); und
Spur 4 – normale
Humanleber-Mikrosomen (10 μg
mikrosomales Protein). Molekulargewichtsmarker sind auf der rechten
Seite in kDa angegeben.
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2:
Immunoblot, aus dem die minimale nachweisbare Menge von CYP1B1 unter
Einsatz des monoklonalen Antikörpers
5D3 ersichtlich ist. Die Spuren 1 bis 6 zeigen abnehmende Mengen
an exprimiertem CYP1B1. Spur 1 – 0,86
pMol CYP1B1; Spur 2 – 0,43
pMol CYP1B1; Spur 3 – 0,21
pMol CYP1B1; Spur 4 – 0,1 pMol
CYP1B1; Spur 5 – 0,05
pMol CYP1B1; und Spur 6 – 0,025
pMol CYP1B1. Molekulargewichtsmarker sind auf der rechten Seite
in kDa angegeben.
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3:
Immunoblot von CYP1B1 von aus verschiedenen normalen Humangeweben
gebildeten Mikrosomen. Spur 1 – exprimiertes
CYP1B1 (10 μg
mikrosomales Protein, entspricht 0,86 pMol CYP1B1); Spur 2 – Leber;
Spur 3 – Niere;
Spur 4 – Lunge;
Spur 5 – Pankreas;
Spur 6 – Nebennierenrinde;
Spur 7 – Gehirn
(Medulla); Spur 8 – Magen;
Spur 9 – Jejunum;
Spur 10 – Kolon;
Spur 11 – Brust;
und Spur 12 – Ovarien (es
wurden 30 μg
mikrosomales Protein pro Spur von normalem Humangewebe geladen).
Molekulargewichtsmarker sind auf der rechten Seite in kDa angegeben.
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4:
Immunhistochemischer Nachweis von CYP1B1 in Brustkrebs unter Einsatz
des monoklonalen Antikörpers
5D3. A – Lokalisierung
von CYP1B1 in einem invasiven duktalen Karzinom der Stufe 3. Es
besteht starke Immunreaktivität
für CYP1B1
in Tumorzellen. B – Lokalisierung
von CYP1B1 in einem invasiven lobulären Karzinom, die starke Immunreaktivität in Brustkrebszellen
zeigt. C – Keine
Immunreaktivität
wurde in einem invasiven duktalen Karzinom der Stufe 3 beobachtet,
als der primäre
monoklonale CYP1B1-Antikörper
im immunhistochemischen Verfahren durch TBS ersetzt wird. Der Maßstabsbalken
stellt 60 μm
dar.
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Ausführliche Beschreibung
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Antikörper
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Auf
der Grundlage der vorliegenden Beschreibung können Fachleute auf dem Gebiet
unter Anwendung von Standardtechniken weitere Antikörper erhalten,
die zur spezifischen Bindung von CYP1B1 in der Lage sind. Verfahren
zur Herstellung von Antikörpern
umfassen das Immunisieren eines Säugetiers (z.B. einer Maus,
einer Ratte, eines Kaninchens, eines Pferds, einer Ziege, eines
Schafs oder eines Affen) mit dem Protein oder einem Fragment davon.
Antikörper
können
aus immunisierten Tieren unter Anwendung einer Vielzahl an auf dem
Gebiet der Erfindung bekannten Techniken erhalten und gescreent
werden, vorzugsweise mithilfe der Bindung des Antikörpers an
das Antigen von Interesse. Beispielsweise eignen sich Western-Blotting-Techniken oder Immunfällung [Armitage
et al., Nature 357, 80–82
(1992)]. Die Isolierung aus Antikörpern und/oder Antikörper-produzierenden
Zellen aus einem Tier kann den Schritt des Tötens des Tiers umfassen.
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Als
Alternative bzw. Ergänzung
zur Immunisierung eines Säugetiers
mit einem Peptid (siehe Beispiele) kann ein für ein Protein spezifischer
Antikörper
aus einer rekombinant produzierten Bibliothek exprimierter variabler
Immunglobulin-Domänen
erhal ten werden, z.B. unter Verwendung von λ-Bakteriophagen oder filamentösen Bakteriophagen,
die funktionelle Immunglobulin-bindende Domänen auf ihren Oberflächen aufweisen; siehe
etwa WO 92/01047. Die Bibliothek kann naiv sein, d.h. bestehend
aus Sequenzen, die aus einem Organismus stammen, der mit keinem
der Proteine (oder Fragmente) immunisiert wurde, oder eine Bibliothek
sein, die unter Einsatz von Sequenzen gebildet wird, die aus einem
Organismus stammen, der dem Antigen von Interesse ausgesetzt wurde.
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In
der vorliegenden Anmeldung bezieht sich der Ausdruck „Antikörper" auf jede beliebige
Bindungssubstanz mit einer Bindungsdomäne mit der erforderlichen Spezifität, d.h.
mit der Eigenschaft, sich spezifisch an CYP1B1 zu binden, wobei
vorzugsweise im Wesentlichen keine Bindung an verwandte Proteine,
wie z.B. CYP1A1 und CYP1A2, die etwa 40 % Homologie mit CYP1B1 aufweisen,
oder an nicht verwandte Proteine erfolgt. Der Ausdruck „Antikörper" umfasst auch Antikörperfragmente,
Derivate, funktionelle Äquivalente
und Homologe von Antikörpern,
einschließlich
synthetischer Moleküle
und Moleküle,
deren Form jene eines Antikörpers
imitiert, wodurch die Bindung an Antigen oder Epitop ermöglicht wird.
Vorzugsweise binden sich die Antikörper an ein Epitop innerhalb
der Aminosäuresequenzen
von Peptid D oder E, wobei derartige Epitope aus zwischen 3 und
10, noch bevorzugter aus zwischen 3 und 6, Aminosäuren bestehen.
Bevorzugte Antikörper
binden sich mit einer Bindungsaffinität von mehr als 10–6,
noch bevorzugter von mehr als 108, Mol–1 an CYP1B1
(bestimmt durch Scatchard-Analyse; siehe: Antibodies, A Laboratory
Manual, Harlow und Lane (Hrsg.), Cold Spring Harbor, 1988).
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Beispiele
für Antikörperfragmente,
die zur Bindung eines Antigens oder eines anderen Bindungspartners
in der Lage sind, sind das Fab-Fragment, bestehend aus den VL-,
VH-, C1- und CH1-Domänen;
das Fd-Fragment, bestehend aus den VL- und VH-Domänen eines
einzelnen Arms eines Antikörpers;
das dAb-Fragment, bestehend aus einer VH-Domäne; isolierte CDR-Regionen
und F(ab')2-Fragmente, ein zweiwertiges Fragment, das
zwei Fab-Fragmente umfasst, die über
eine Disulfidbrücke
in der Hinge-Region miteinander verbunden sind. Einzelkettige Fv-Fragmente
sind ebenfalls möglich.
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Ein
einen monoklonalen Antikörper
der Erfindung produzierendes Hybridom kann genetischer Mutation
oder anderen Veränderungen
unterzogen werden. Es ist für
Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung offenkundig, dass ein monoklonaler
Antikörper
DNA-Rekombinationstechniken unterzogen werden kann, um andere Antikörper oder
chimäre
Moleküle
zu produzieren, die die Spezifität
des ursprünglichen
Antikörpers
beibehalten. Solche Techniken können
die Verwendung von DNA umfassen, die für die variable Immunglobulinregion
oder die Komplementarität
bestimmenden Regionen (CDR) eines Antikörpers gegen die Konstantregionen – oder Konstantregionen
plus Rahmenregionen – eines
unterschiedlichen Immunglobulins kodiert. Siehe beispielsweise
EP 0.184.187 ,
GB 2.188.638 oder
EP 0.239.400 A . Das Klonieren
und die Expression chimärer Antikörper sind
in
EP 0.120.694 A und
EP 0.125.023 A beschrieben.
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In
einer Ausführungsform
sind die Antikörper
der Erfindung humanisiert. Humanisierte Formen von Nicht-Human-
(z.B. Maus-) Antikörpern
sind chimäre
Immunglobuline, Immunglobulinketten oder Fragmente davon (z.B. Fv,
Fab, Fab', F(ab')2 oder
andere Antigen-bindende Subsequenzen von Antikörpern'), die minimale Sequenzen aus Nicht-Human-Immunglobulin
enthalten. Humanisierte Antikörper
sind z.B. Human-Immunglobuline
(Rezipientenantikörper),
worin Reste aus einer CDR des Rezipienten durch Reste aus einer
CDR einer nichthumanen Spezies (Donorantikörper), wie z.B. einer Maus,
einer Ratte oder eines Kaninchens, mit der gewünschten Spezifität, Affinität und Kapazität ersetzt
sind. In einigen Fällen
sind Fv-Rahmenreste des Human-Immunglobulins durch entsprechende
nichthumane Reste ersetzt. Humanisierte Antikörper können auch Reste umfassen, die
sich weder im Rezipientenantikörper
noch in der importierten CDR oder den Rahmensequenzen befinden.
Im Allgemeinen umfasst der humanisierte Antikörper im Wesentlichen die Gesamtheit
zumindest einer – und
typischerweise zweier – variabler
Domänen,
worin alle oder im Wesentlichen alle der CDR-Regionen mit jenen
eines nichthumanen Immunglobulins entsprechen; alle oder im Wesentlichen
alle der FR-Regionen sind jene aus einer Human-Immunglobulin-Konsenssequenz.
Der humanisierte Antikörper
umfasst idealerweise auch zumindest einen Teil einer Immunglobulin-Konstantregion
(Fc), typischerweise jenen aus einem Human-Immunglobulin; siehe
z.B. Jones et al., Nature, 321, 522–525 (1986); Riechman et al.,
Nature 332, 323–329
(1988); und Presta, Curr. Op. Struct. Biol. 2, 593–596 (1992).
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Verfahren
zur Humanisierung nichthumaner Antikörper sind auf dem Gebiet der
Erfindung allgemein bekannt. Im Allgemeinen besitzt ein humanisierter
Antikörper
eine oder mehrere Aminosäurereste,
die aus einer nichthumanen Quelle stammen und darin eingebunden
sind. Diese nichthumanen Aminosäurereste
werden häufig
als „Import"-Reste bezeichnet,
die typischerweise aus einer variablen „Import"-Domäne
entnommen sind. Die Humanisierung kann im Wesentlichen gemäß dem Verfahren
durchgeführt
werden, das in Jones et al., Nature 321, 522–525 (1986); Riechmann et al.,
Nature 332, 323–327
(1988); Verhoeyen et al., Science 239, 1534–1536 (1988), geoffenbart ist,
indem Nagetier-CDR oder CDR-Sequenzen für die entsprechenden Sequenzen
eines Human-Antikörpers
substituiert werden. Demzufolge sind solche „humanisierte" Antikörper chimäre Antikörper (US-Patent
4.816.567), in denen wesentlich weniger als eine intakte variable
Humandomäne
durch die entsprechende Sequenz aus einer nichthumanen Spezies substituiert
wurde. In der Praxis sind humanisierte Antikörper typischerweise Human-Antikörper, in
denen einige CDR-Reste und möglicherweise einige
FR-Reste durch Reste aus analogen Stellen in Nagetier-Antikörpern substituiert
sind.
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Bispezifische
Antikörper
sind monoklonale, vorzugsweise Human- oder humanisierte, Antikörper, die Bindungsspezifitäten für zumindest
zwei unterschiedliche Antigene aufweisen. Im vorliegenden Fall ist
eine der Bindungsspezifitäten
für das
CYP1B1, die andere für
ein beliebiges anderes Antigen. Verfahren zur Herstellung bispezifischer
Antikörper
sind auf dem Gebiet der Erfindung bekannt. Traditionellerweise beruht
die rekombinante Produktion bispezifischer Antikörper auf der Co-Expression
zweier Immunglobulin-Schwerketten-Leichtketten-Paare, wobei die
zwei Schwerketten unterschiedliche Spezifitäten besitzen; siehe Milstein und
Cuello, Nature 305, 537–539
(1983). Aufgrund der zufälligen
Anordnung von Immunglobulin-Schwer- und Leichtketten produzieren
diese Hybridome (Quadrome) ein potenzielles Gemisch von zehn unterschiedlichen Antikörpermolekülen, von
denen nur eines die korrekte bi spezifische Struktur aufweist. Die
Reinigung des korrekten Moleküls
erfolgt typischerweise durch Affinitätschromatographie-Schritte.
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Hybridome,
die Antikörper
mit gewünschten
Bindungseigenschaften produzieren können, werden hierin ebenso
bereitgestellt wie Wirtszellen eukaryotischer oder prokaryotischer
Beschaffenheit, die für
Antikörper
(einschließlich
Antikörperfragmente)
kodierende Nucleincäure
enthalten und zu deren Expression fähig sind. Die Erfindung betrifft überdies
Verfahren zur Produktion der Antikörper, umfassend das Züchten einer
Zelle, die zur Produktion des Antikörpers unter Bedingungen fähig ist,
unter denen der Antikörper
produziert und vorzugsweise sekretiert wird.
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Die
Antikörper
der Erfindung können
an eine Effektorgruppe gekoppelt bzw. konjugiert werden, z.B. an einen
Marker, ein Toxin, ein Arzneimittel oder ein Transportmolekül, wofür nach dem
Stand der Technik bekannte Techniken zum Einsatz kommen. Für diagnostische
Verwendungszwecke werden Antikörper
typischerweise mit einem Marker verbunden. Die Reaktivitäten von
Antikörpern
bezüglich
einer Probe können
auf geeignete Weise festgestellt werden. Das Markieren mit individuellen
Reportermolekülen
ist eine Möglichkeit.
Die Reportermoleküle
können
direkt oder indirekt detektierbare – und vorzugsweise messbare – Signale
erzeugen. Die Anknüpfung
von Reportermolekülen
kann direkt oder indirekt, kovalent (z.B. über eine Peptidbindung) oder nichtkovalent
erfolgen. Die Verknüpfung über eine
Peptidbindung kann die Folge der rekombinanten Expression einer
Gen-Fusion sein, die für
Antikörper
und Reportermolekül
kodiert.
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Eine
bevorzugte Möglichkeit
ist die kovalente Bindung jedes Antikörpers mit einem individuellen
Fluorochrom-, Phosphor- oder Laserfarbstoff mit spektral isolierten
Absorptions- oder Emissionseigenschaften. Geeignete Fluorochrome
sind Fluorescein, Rhodamin, Phycoerythrin und Texasrot. Zweckmäßige chromogene
Farbstoffe umfassen beispielsweise Diaminobenzidin.
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Andere
Reporter sind makromolekulare kolloidale Partikel oder Teilchenmaterial,
wie z.B. Latexperlen, die gefärbt,
magnetisch oder paramagnetisch sind, sowie biolo gisch oder chemisch
aktive Mittel, die direkt oder indirekt detektierbare Signale erzeugen
können,
die visuell zu beobachten, elektrisch zu detektieren oder auf andere
Weise aufzuzeichnen sind. Diese Moleküle können Enzyme sein, die Reaktionen
katalysieren, die Farben entwickeln oder verändern bzw. Veränderungen
beispielsweise der elektrischen Eigenschaften bewirken. Sie können molekular
anregbar sein, so dass Elektronenübergänge zwischen Energiezuständen zu
charakteristischen Spektralabsorptionen oder -emissionen führen. Sie
können
chemische Strukturen enthalten, die zusammen mit Biosensoren verwendet
werden. Biotin/Avidin oder Biotin/Streptavidin und alkalische-Phosphatase-Detektionssysteme
kommen in Frage.
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Tests
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Verfahren
zur Bestimmung der Gegenwart oder Menge eines Markers, wie z.B.
CYP1B1, in einer Probe aus einem Individuum sind auf dem Gebiet
allgemein bekannt und können
von Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung problemlos so angepasst
werden, dass die hierin geoffenbarten Antikörper als Bindungs- und/oder
Entwickler verwendet werden, z.B. zur Unterstützung der Bestimmung der Gegenwart
oder Menge an CYP1B1 in einem Test. Die Ergebnisse solcher Tests
können
ihrerseits einen Mediziner in die Lage versehen, die Frage zu klären, ob
ein Patient an einem Leiden erkrankt ist oder erkranken könnte, das
mit CYP1B1-Expression assoziiert ist (entweder Über- oder Unterexpression),
z.B. Krebs. Die Testergebnisse erlauben es dem Arzt, die Behandlung
des Leidens zu optimieren, indem zweckmäßige therapeutische und/oder prophylaktische
Behandlungsmöglichkeiten
bereitgestellt werden und die Feinabstimmung von Behandlungsverfahren
ermöglicht
wird, um genau jene Patienten zu identifizieren, die wahrscheinlich
am meisten von ihnen profitieren.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
dient die Gegenwart oder Menge an CYP1B1 zur Krebsdiagnose, insbesondere
von Brust-, Prostata-, Kolorektal-, Leber- oder Ovarialkrebs.
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Die
Verfahren sehen typischerweise die Verwendung einer biologischen
Probe aus einem Patienten vor, z.B. Blut, Serum, Gewebe, Harn oder
andere geeignete Körperflüssigkeiten.
Eine bevorzugte Patientenprobe ist Gewebe ausgewählt aus Blase, Gehirn, Brust,
Kolon, Bindegewebe, Niere, Lunge, Lymphknoten, Speiseröhre, Ovarien,
Haut, Magen, Hoden und Uterus.
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Die
Antikörper
können
als Bindemittel verwendet werden, da sie Bindungsstellen aufweisen,
die zur spezifischen Bindung an CYP1B1 fähig sind (ihnen wird gegenüber anderen
Molekülen
der Vorzug gegeben). In einigen Testformaten sind die Bindemittel
auf festem Träger
immobilisiert, z.B. an definierten, räumlich getrennten Positionen,
damit ihre Manipulation während
des Tests vereinfacht wird. Die Probe wird im Allgemeinen mit dem
bzw. den Bindemittel(n) unter zweckmäßigen Bedingungen kontaktiert,
die die Bindung des Analyten in der Probe an das bzw. die Bindemittel
erlauben. Der Anteil an Besetzung der Bindungsstellen des bzw. der
Bindemittel(s) kann dann entweder durch direktes oder durch indirektes
Markieren des Analyten oder durch Verwendung eines bzw. mehrerer
Entwickler(s) bestimmt werden, um Indikatoren für die Gegenwart oder Menge
des Analyten in der Probe zu erhalten.
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In
anderen Ausführungsformen
können
die Antikörper
der Erfindung als Entwickler zur Detektion von CYP1B1 in biologischen
Proben durch direktes oder indirektes Markieren der Antikörper verwendet
werden, z.B. mit radioaktiven, fluoreszierenden oder Enzymmarkern
wie etwa Meerrettich-Peroxidase, so dass sie unter Anwendung auf
dem Gebiet der Erfindung bekannter Techniken detektiert werden können. Direkt
markierte Entwickler besitzen einen Marker, der mit dem Mittel assoziiert
oder daran gebunden ist. Indirekt markierte Entwickler können in
der Lage sein, sich an eine markierte Spezies zu binden (z.B. ein
markierter Antikörper,
der zur Bindung an den Entwickler fähig ist), oder sie können auf
eine andere Spezies einwirken, um ein detektierbares Ergebnis zu
produzieren. Somit können
radioaktive Marker unter Verwendung eines Szintillationszählers oder
anderer Strahlungszählvorrichtungen,
Fluoreszenzmarker unter Verwendung eines Lasers und konfokalen Mikroskops
und Enzymmarker mittels der Wirkung eines Enzymmarkers auf ein Substrat,
typischerweise zur Herbeiführung
einer Farbänderung,
detektiert werden. In weiteren Ausfüh rungsformen ist der Entwickler markiert,
um seine Detektion zu ermöglichen,
z.B. gebunden an eine Nucleotidsequenz, die in einer PCR amplifiziert
werden kann, um den Analyten zu detektieren. Andere Marker sind
Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung bekannt und unten angeführt. Der
bzw. die Entwickler kann bzw. können
in einem kompetitiven Verfahren eingesetzt werden, in dem der Entwickler
mit dem Analyten um besetzte Bindungsstellen des Bindemittels konkurriert;
es ist auch die Verwendung in einem nichtkompetitiven Verfahren
möglich,
in dem der markierte Entwickler Analyt bindet, der über das
Bindemittel oder an die besetzten Bindungsstellen gebunden ist.
Beide Verfahren liefern Hinweise für die Anzahl der vom Analyten
besetzten Bindungsstellen und somit auch für die Konzentration des Analyten
in der Probe, z.B. durch Vergleich mit Standards aus Proben, die
bekannte Konzentrationen des Analyten enthalten. In alternativen
Ausführungsformen
kann der Analyt markiert werden, bevor er an den das Bindemittel
umfassenden Träger
gebunden wird.
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Pharmazeutische
Verwendungen
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Die
Antikörper
der Erfindung können
zu Zusammensetzungen für
diagnostische oder therapeutische Zwecke formuliert werden. In diesem
Fall sind die Antikörper
in isolierter und/oder gereinigter Form bereitgestellt und in der
Zusammensetzung als zumindest etwa 90 %, noch bevorzugter zumindest
etwa 95 %, noch bevorzugter zumindest etwa 98 %, der Wirkstoffe
enthalten. Eine solche Zusammensetzung kann allerdings inerte Trägermaterialien
und andere pharmazeutisch und physiologisch annehmbare Exzipienten
enthalten. Wie unten angeführt,
kann eine Zusammensetzung der Erfindung zusätzlich zum offenbarten Antikörper eine oder
mehrere Moleküle
von therapeutischem Nutzen enthalten, z.B. ein Antitumor-Mittel.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Antikörper
mit Effektoren verbunden, die Antitumor-Arzneimittel oder Prodrugs
sind, um den Effektor auf CYP1B1 exprimierende Zellen abzuzielen.
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Ein
Antikörper
der Erfindung, der an ein Individuum zu verabreichen ist, wird vorzugsweise
in einer „prophylaktisch
wirksamen Menge" oder
einer „therapeutisch
wirk samen Menge" verabreicht
(je nach konkreter Gabe, obwohl man davon ausgehen kann, dass Prophylaxe
als Therapie angesehen werden kann), wobei diese Menge ausreicht,
um dem Individuum Vorteile zu verschaffen. Die tatsächliche
verabreichte Menge sowie die Rate und der zeitliche Verlauf der
Verabreichung hängen
von der Beschaffenheit und dem Schweregrad des behandelten Leidens
ab. Die Verschreibung des Medikaments, z.B. Entscheidungen zur Dosierung usw.,
liegen im Verantwortungsbereich und Ermessensspielraum von Allgemeinmedizinern
und anderen Ärzten.
-
Eine
Zusammensetzung kann entweder alleine oder in Kombination mit anderen
Behandlungen entweder gleichzeitig oder hintereinander (hängt vom
konkreten zu behandelnden Leiden ab) verabreicht werden.
-
Pharmazeutische
Zusammensetzungen, die der vorliegenden Erfindung entsprechen und
hierin zu verwenden sind, können
zusätzlich
zum Wirkstoff einen pharmazeutisch annehmbaren Exzipienten, Träger, Puffer,
Stabilisator oder andere Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung
bekannte Materialien enthalten. Solche Materialien sollten nichttoxisch
sein und die Wirksamkeit des Wirkstoffs nicht beeinträchtigen.
Die genaue Beschaffenheit des Trägers
oder ähnlicher
Materialien hängt
vom Verabreichungsweg ab – es
kommen die orale Verabreichung oder Injektion in Frage, z.B. kutan,
subkutan oder intravenös.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen zur oralen Verabreichung können in Form von Tabletten,
Kapseln, Pulvern oder Flüssigkeiten
vorliegen. Eine Tablette kann einen festen Träger, wie z.B. Gelatine, oder
ein Adjuvans enthalten. Flüssige
pharmazeutische Zusammensetzungen enthalten im Allgemeinen einen
flüssigen
Träger
wie z.B. Wasser, Petroleum, tierische oder pflanzliche Öle, Mineralöl oder synthetisches Öl. Physiologische
Salzlösung,
Dextrose oder andere Saccharidlösungen
oder Glykole wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol oder Polyethylenglykol
können
ebenfalls enthalten sein.
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Für die intravenöse, kutane
oder subkutane Injektion bzw. Injektion an der betroffenen Stelle
liegt der Wirkstoff in Form einer parenteral annehmbaren wässrigen
Lösung
vor, die pyrogenfrei ist und einen geeigneten pH-Wert sowie zweckmäßige Isotonie
und Stabilität
aufweist. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung können problemlos
geeignete Lösungen
z.B. unter Verwendung isotonischer Vehikel wie z.B. Natriumchloridlösung, Ringerlösung oder
Ringerlaktat bilden. Konservierungsstoffe, Stabilisatoren, Puffer,
Antioxidanzien und/oder andere Additive sind gegebenenfalls ebenfalls
vorhanden.
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Beispiele
für die
oben erwähnten
Techniken und Arbeitsvorschriften finden sich in Remington's Pharmaceutical
Sciences, 16. Aufl., Osol, A. (Hrsg.), 1980.
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Das
Mittel kann lokalisiert an einer Tumorstelle oder einer anderen
gewünschten
Stelle verabreicht oder solcherart zugeführt werden, dass es auf Tumor-
oder andere Zellen abzielt.
-
Die
Antikörper
der Erfindung können
dazu dienen, die Therapie auf Zellen oder Bereiche des Körpers abzuzielen,
in denen CYP1B1 exprimiert wird. Mithilfe von Therapie-Targeting
kann der Wirkstoff – entweder Arzneimittel
oder Prodrugs – auf
spezifischere Weise Zellen zugeführt
werden, die CYP1B1 exprimieren oder präsentieren. Das Targeting kann
aus vielen unterschiedlichen Gründen
wünschenswert
sein, z.B. wenn das Mittel unannehmbar toxisch ist, wenn es sonst
eine zu hohe Dosierung erfordern würde oder wenn es sonst nicht
in die Zielzellen eindringen könnte.
Das Mittel kann in Vorläuferform
verabreicht werden; dies dient der Umwandlung in die aktive Form
durch ein Aktivierungsmittel, das in den zu behandelnden Zellen
produziert wird oder auf diese abzielt. Diese Vorgangsweise wird
manchmal als ADEPT bezeichnet und umfasst das Targeting des Aktivierungsmittels
auf die Zellen durch Konjugation an einen zellspezifischen Antikörper der
Erfindung.
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Experimenteller Teil
-
P450-Sequenzabgleich,
Peptidauswahl und Immunisierung
-
Auf
der Grundlage einer Kombination struktureller Homologiemodellierung
und von Sequenzabgleichen der Human-CYP1B1-Aminosäuresequenz
mit den Human-CYP1A1-
und CYP1A2-Aminosäuresequenzen
wurde prognostiziert, dass ein 148 Aminosäuren umfassendes Segment im
C-terminalen Drittel des CYP1B1-Proteins Regionen von Aminosäuren enthält, die
auf dem äußeren Teil
des CYP1B1-Proteins angeordnet wären.
Peptide mit entweder 14 oder 15 Aminosäureresten, die diesem Segment
des CYP1B1-Proteins entsprechen, wurden an der University of Aberdeen
Protein Facility synthetisiert. Die individuellen Peptidsequenzen
und die Aminosäureposition
auf dem CYP1B1-Protein sind in Tabelle 1 angeführt. Die rechte Spalte gibt
die Peptidfragmente an, die eine Immunreaktion hervorriefen (Peptide
D und E). Tabelle
1 Peptidsequenzen
und die Aminosäureposition
auf dem CYP1B1-Protein von zur Immunisierung verwendeten Peptiden
-
Individuelle
Peptide wurden dann unter Verwendung von Glutaraldehyd an Eialbumin
konjugiert, wie dies bereits beschrieben wurde (Duncan et al., 1992).
Individuelle Peptidkonjugate, vermischt mit inkomplettem Freundschen
Adjuvans, wurden intraperitoneal in BALB/c-Mäuse injiziert, die mit dem
gleichen Peptid 2 bis 4 Wochen nach der ersten Immunisierung erneut
immunisiert wurden. Das Vorliegen einer Immunantwort auf jedes Peptidkonjugat
wurde durch Untersuchen von Serum (10 Tage nach der zweiten Immunisierung
erhalten) aus jeder Maus bestimmt; dies diente der Erkennung von
exprimiertem CYP1B1 durch Immunoblotting. Die Mäuse, deren Seren die beste
Erkennung von CYP1B1 lieferten, erhielten dann eine letzte Immunisierung mit
dem geeigneten Peptidkonjugat und wurden zur Produktion monoklonaler
Antikörper
herangezogen.
-
Monoklonale Antikörper gegen
CYP1B1
-
Vier
Tage nach der letzten Immunisierung mit Peptidkonjugat wurden die
Mäuse getötet, ihre
Milz isoliert und Milzzellen mit Maus-Myelomzellen (Ag8.653) fusioniert.
Die resultierenden Hybridomklone wurden anschließend durch ELISA unter Einsatz
des relevanten Peptids, konjugiert mit Rinderserumalbumin (BSA),
auf Antikörperproduktion
gescreent. Die BSA-Konjugate wurden durch Inkubation über Nacht
bei 4 °C
in 50 mM Natriumcarbonat/Bicarbonat-Puffer, pH 9,6, an eine ELISA-Platte
gebunden und der ELISA gemäß bekannten Verfahren
durchgeführt
(Duncan et al., 1992; Murray et al., 1998b). Hybridomklone, die
sich im ELISA als stark positiv herausstellten, wurden zwei Mal
subkloniert und durch Immunoblotting mit exprimiertem CYP1B1, exprimiertem
CYP1A1, Vergleichsmikrosomen und Humanleber-Mikrosomen näher untersucht.
Die monoklonalen Antikörper
wurden unter Einsatz eines Isostrip-Kits (Roche Diagnostics, Lewes,
Sussex, UK) isotypisiert; dies erfolgte gemäß den Anweisungen des Herstellers.
-
Gewebe
-
Proben
von normalem Gewebe (Leber, Niere, Lunge, Pankreas, Nebennierenrinde,
Gehirn, Magen, Jejunum, Kolon, Brust und Ovarien) wurden aus frischen,
nichtfixier ten Gewebeproben erhalten, die dem Department of Pathology
an der University of Aberdeen zu Diagnosezwecken zur Verfügung gestellt
worden waren. Die Gewebeproben wurden in flüssigem Stickstoff gefroren
und vor der Bildung von Mikrosomen bei –75 °C gelagert. Proben von primärem Brustkrebs
(n = 61) stammten aus Brustgewebeproben, die dem Department of Pathology
an der University of Aberdeen zu Diagnosezwecken zur Verfügung gestellt
worden waren. Alle Brustgewebeproben stammten aus Nadelbiopsien
fühlbarer
Brustknoten, die als diagnostischer Schritt vor der definitiven
Behandlung durchgeführt
wurden. Die Kernbiopsien wurden in 10 % neutralem gepuffertem Formalien
bei Raumtemperatur fixiert und dann routinemäßig in Wachs eingebettet.
-
Die
Diagnose von Brustkrebs erfolgte mit hämatoxylin- und eosingefärbten Schnitten
unter Anwendung histopathologischer Kriterien. Die Tumoren wurden
gemäß den von
Elston und Ellis (1991) entwickelten Kriterien klassifiziert und
der Östrogen-Rezeptorstatus
der Brustkarzinome durch Immunhistochemie für Östrogen-Rezeptorprotein bewertet;
siehe King et al., 1997. Der Lymphknotenstatus wurde anhand nachfolgender Achsellymphknoten-Proben
bewertet, die der histopathologischen Untersuchung vorgelegt wurden.
Die klinisch-pathologischen Eigenschaften der Brustkarzinome sind
aus Tabelle 2 ersichtlich. Tabelle
2 Klinisch-pathologische
Eigenschaften von Brustkrebs
Alter
(Mittelwert und Bereich) | 52,3
Jahre (34–76) |
Histologischer
Typ | |
Invasives
duktales Karzinom | 52
(85,2 %) |
Invasives
lobuläres
Karzinom | 8
(13,1 %) |
Tubulo-lobuläres Karzinom | 1
(1,7 %) |
Klassifikation
von Brustkrebs | |
Stufe
1 | 10
(16,4 %) |
Stufe
2 | 27
(44,3 %) |
Stufe
3 | 24
(39,3 %) |
Lymphknotenstatus | |
negativ
(keine Metastasen) | 34
(55,7 %) |
positiv
(Gegenwart von Metastasen) | 22
(36,1 %) |
nicht
bestimmt | 5
(8,2 %) |
Östrogenrezeptorstatus | |
negativ | 25
(41,0 %) |
positiv | 34
(55,7 %) |
nicht
bestimmt | 2
(3,3 %) |
-
Exprimiertes CYP1A1 und
CYP1A1
-
Mikrosomen
aus Human-Lymphoblastoidzellen, die exprimiertes Human-CYP1B1 oder
exprimiertes Human-CYP1A1 enthielten, oder Vergleichs-Lymphoblastoidzellen,
die nur Vektor enthielten, stammten von der Gentest Corp., Woburn,
MA, USA.
-
Herstellung
von Mikrosomen
-
Gefrorene
Gewebeproben wurden auf Eis in 0,01 M Tris-HCl, pH 7,4, umfassend
1,15 % KCl, aufgetaut. Die aufgetauten Gewebeproben wurden aus Bindegewebe
und Fett geschnitten, mit einem Skalpell fein zerkleinert und dann
in 0,91 M Tris-HCl mit 0,25 M Saccharose und 15 % Glycerin unter
Verwendung eines Polytron PT3000-Homogenisators (Kinematica AG,
Schweiz) homogenisiert. Die Homogenate wurden anschließend 20
Minuten lang bei 15.000 g und 4 °C
unter Verwendung einer Centrikon T-124-Zentrifuge (Kontron Instruments,
Cumbernauld, UK) zentrifugiert. Die resultierenden Überstände wurden
danach bei 180.000 g (44.000 U/min) 1 Stunde lang bei 4 °C unter Verwendung
einer Centrikon T-1160-Zentrifuge (Kontron Instruments) zentrifugiert.
Das nach dem Zentrifugieren erhaltene Pellet wurde in 0,1 M Tris-HCl,
umfassend 15 % Glycerin und 1 mM EDTA (Sigma-Aldrich Co., Poole,
Dorset, UK), resuspendiert und erneut bei 180.000 g (44.000 U/min)
1 Stunde lang bei 4 °C
zentrifugiert. Das resultierende mikrosomale Pellet wurde in 0,1
M Tris-HCl, umfassend 15 % Glycerin und 1 mM EDTA, resuspendiert,
bevor die mikrosomalen Proben vor ihrer Verwendung bei –75 °C gelagert
wurden. Die Proteinkonzentration jeder Mikrosomenprobe wurde gemäß dem Bradford-Verfahren
(Bradford, 1976) ermittelt. Rinderserumalbumin (Sigma-Aldrich) wurde
als Proteinstandard herangezogen.
-
Immunoblotting
-
Proben
mikrosomaler Proteine wurden bei konstantem Strom in einem 10 %
Polyacrylamidgel unter Verwendung einer vertikalen Hoefer SE600
Gel-Elektrophorese-Vorrichtung
(Amersham Pharmacia Biotech, Little Chalfont, Bucks, UK) elektrophore tisch
getrennt und dann bei konstantem Strom 18 Stunden lang auf Nitrocellulose
(Hybond ECL, Amersham Pharmacia Biotech) mittels Elektroblotting
unter Verwendung eines Hoefer TE42 Blotting-Systems (Amersham Pharmacia
Biotech) übertragen.
Nach dem elektrophoretischen Transfer wurden nichtspezifische Proteinbindungsstellen
durch Inkubation der Nitrocellulose-Membran 60 Minuten lang bei
Raumtemperatur in Waschpuffer, bestehend aus 2 % fettfreier Milch
(Marvel, Premier Beverages, Stafford, UK) in 10 mM Phosphat-gepufferter
Salzlösung
mit 0,05 % Tween 20 (Sigma), blockiert. Die Nitrocelluluse wurde
anschließend
nacheinander mit Maus-Immunserum (1/250) oder monoklonalem CYP1B1-Antikörper (1/100)
und Ziegen-Anti-Maus-Immunglobulin, konjugiert an Meerrettich-Peroxidase (1/2000;
Bio-Rad, Hemel Hempstead,
UK), inkubiert. Nach der Inkubation mit jedem Antikörper wurde
die Membran 5 Mal jeweils 10 Minuten lang mit Waschpuffer gewaschen;
nach der Entfernung von ungebundenem sekundärem Antikörper wurde die Membran in 10
mM Phosphat-gepufferter Salzlösung
5 mal jeweils 10 Minuten lang gewaschen. Meerrettich-Peroxidase
wurde dann mittels einer Weiterentwicklung eines bereits beschriebenen
(McKay et al., 1995; Murray et al., 1997) Chemolumineszenz-Verfahrens (ECL plus,
Amersham Pharmacia Biotech) nachgewiesen. Zusammenfassend gesagt
wurde die Nitrocellulose-Membran in einer Lösung, die aus 4 ml Detektionsreagens
1 (Lumigen PS-3, Amersham Pharmacia Biotech) und 100 μl Detektionslösung 2 (Luminol
PS-3, Amersham Pharmacia Biotech) bestand, 5 Minuten bei Raumtemperatur
inkubiert, trocken getupft, in eine durchsichtige Kunststofffolie
eingewickelt und dann Röntgenfilm
(Amersham Pharmacia Biotech) damit belichtet.
-
Immunhistochemie
-
Die
immunhistochemische Detektion von CYP1B1 erfolgte unter Anwendung
eines katalysierten Signalverstärkungsverfahrens
(King et al., 1997). In dieser Studie verwendeten die Erfinder Fluoresceintyramid und
nichtbiotinyliertes Tyramid, das in der früheren Studie der Anmelder zum
Einsatz kam (King et al., 1997), um mögliche Interferenzen aufgrund
von endogenem Biotin zu vermeiden. Schnitte mit einer Dicke von
4 μm wurden
auf mit Aminoethylpropoxysilan beschichtete Objektträger geschnitten
und dann in Xylol entwachst, in 100 % Ethanol und 95 % Ethanol rehydrati siert
und in 0,05 M Tris-HCl, pH 7,6, umfassend 150 mM NaCl (TBS), gewaschen.
Endogene Peroxidase wurde unter Verwendung einer Lösung von
90 ml Methanol und 3 ml Wasserstoffperoxid gehemmt. In einigen Experimenten
erfolgte die Antigen-Gewinnung durch Mikrowellenbehandlung der Schnitte
in 0,01 M Citratpuffer, pH 6,0, 20 Minuten lang in Mikrowellen (ProlineTM, Proline, UK), betrieben bei voller Leistung
(800 W), während
in anderen Versuchen keine Antigen-Gewinnung stattfand. Nach dem
Schritt der Antigen-Gewinnung wurden die Schnitte auf Raumtemperatur
abgekühlt
und dann der primäre monoklonale
Anti-CYP1B1-Antikörper
aufgebracht.
-
Der
primäre
Antikörper
wurde als Gewebekulturüberstand
in verschiedenen Verdünnungen
(unverdünnt
bis 1/160) 60 Minuten lang bei Raumtemperatur aufgebracht. Nach
der Inkubation in primärem
Antikörper
wurden die Schnitte in TBS 3 Mal nacheinander jeweils 5 Minuten
lang gewaschen, bevor an Peroxidase konjugiertes Kaninchen-Anti-Maus-Immunglobulin
(1/100 in TBS mit 4 % normalem Humanserum; Dako, High Wycombe, UK)
30 Minuten lang bei Raumtemperatur aufgebracht wurde. Die Schnitte
wurden anschließend in
TBS und TBS mit 0,05 % Tween 20 (TNT-Puffer) gewaschen. Die Schnitte
wurden in TNT-Puffer weitergewaschen und Fluoresceintyramid (NEN,
Hounslow, Middlesex, UK) 10 Minuten lang bei Raumtemperatur aufgebracht.
Die Schnitte wurden in TNT-Puffer weitergewaschen, gefolgt vom Aufbringen
von monoklonalem Maus-Anti-Fluorescein (1/20, Dako) 30 Minuten lang
bei Raumtemperatur. Nach weiterem Waschen in TNT-Puffer wurde an
Peroxidase konjugiertes Kaninchen-Anti-Maus-Immunglobulin (1/100
in TBS, umfassend 4 % normales Humanserum) 30 Minuten lang bei Raumtemperatur
aufgebracht. Nach dem Waschen in TBS wurden Stellen gebundener Peroxidase
unter Verwendung einer Lösung
von Diaminobenzidin und Wasserstoffperoxid (Liquid DAB plus, Dako)
kolorimetrisch angezeigt. Nach dem Inkubieren der Schnitte 10 Minuten lang
bei Raumtemperatur in Peroxidase-Substrat-Lösung wurde die Reaktion durch
Waschen der Objektträger in
kaltem Leitungswasser abgebrochen und das Enzymreaktionsprodukt
mithilfe von 0,5 % Kupfersulfat intensiviert. Die Objektträger wurden
danach in kaltem Leitungswasser gewaschen, mit Hämatoxylin gegengefärbt, in
Alkohol dehydratisiert, in Xylol geklärt und in einem synthetischen
Montagemedium montiert (DPX, BDH, Poole, Dorset, UK). Die Schnitte
wurden mittels Hellfeld-Lichtmikroskopie durch zwei unabhängige Beobachter untersucht,
um die Gegenwart oder die Abwesenheit von Immunfärbung sowie ihre Verteilung,
Lokalisierung und Intensität
festzustellen. Ein Tumor galt als positiv, wenn jegliche Tumorzellen
Immunfärbung
aufwiesen, während
ein Tumor als negativ klassifiziert wurde, wenn Immunfärbung in
Tumorzellen völlig
fehlte.
-
Positives
Vergleichsgewebe bestand aus Schnitten von Brustkrebs, in denen
die Erfinder bereits früher
die Anwesenheit von CYP1B1 durch Immunoblotting und Immunhistochemie
mit einem polyklonalen Antikörper
gegen CYP1B1 ermittelten (Murray et al., 1997). Negative Vergleiche,
die statt dem primären
monoklonalen Antikörper
verwendet wurden, waren TBS und Gewebekulturmedium. In einem Versuch
wurde Antikörper
mit Flüssigphase
mit dem Peptid (Peptid E, 10 nMol Peptid/ml Antikörper) präadsorbiert,
das als Immunogen für
die monoklonalen Antikörper
vor der Durchführung
der Immunhistochemie verwendet worden war.
-
Lokalisierung von CYP1B1
in Ovarialkrebs
-
Die
immunhistochemische Detektion von CYP1B1 mit einem monoklonalen
Antikörper
gegen CYP1B1 erfolgte unter Anwendung eines Tyramin-Signalverstärkungsverfahrens.
Stellen von Immunreaktivität
wurden mit Diaminobenzidin und Wasserstoffperoxid (Liquid DAB plus,
Dako Ltd., High Wycombe, Bucks, UK) kolorimetrisch nachgewiesen.
Positives Vergleichsgewebe bestand aus Schnitten von Brustkrebs
mit CYP1B1, und der negative Vergleich verwendete TBS statt des
primären
monoklonalen Antikörpers.
Um die Gegenwart oder Abwesenheit von CYP1B1 sowie seine Verteilung,
Intensität
und zelluläre
Positionierung festzustellen, wurden die Schnitte mithilfe von Hellfeld-Lichtmikroskopie
von zwei unabhängigen
Beobachtern untersucht. CYP1B1-Immunreaktivität in den Tumoren wurde mit
stark, mäßig, schwach
oder negativ bewertet. Tumoren mit CYP1B1-Immunreaktivität in mehr
als 5 % der Zelle galten als positiv.
-
Ergebnisse
-
Entwicklung von monoklonalen
Antikörpern
gegen CYP1B1
-
Die
Immunantwort von Seren aus Mäusen,
denen das jeweilige Peptidkonjugat injiziert worden war, wurde durch
Natriumdodecylsulfat-Polyamildgel-Elektrophorese und Immunoblotting
unter Verwendung von exprimiertem CYP1B1 als Antigen bewertet. Die
Seren von Mäusen,
denen unterschiedliche Peptide injiziert worden waren, wiesen eine
variable Immunantwort auf (Tabelle 1, s.o.). Seren von Mäusen, denen
die Peptiden D und E injiziert worden waren, wiesen beide Erkennung
von CYP1B1 auf und riefen eine positive Immunantwort hervor. Seren
aus Mäusen,
denen Peptid E injiziert worden war, zeigten eine etwas stärkere Erkennung
von exprimiertem Human-CYP1B1 als Peptid D. Allerdings wiesen Seren
aus Mäusen,
denen die Peptide A und B sowie die Peptide F bis J injiziert worden
waren, keine offenkundige Erkennung von CYP1B1 auf; man klassifizierte
sie als Seren, die keine signifikante Immunantwort hervorriefen.
Mit Peptid E immunisierte Mäuse wurden
deshalb ausgewählt,
um monoklonale Antikörper
gegen CYP1B1 zu entwickeln. Die zur Entwicklung der monoklonalen
Antikörper
verwendete Peptidsequenz zeigt ein höheres Ausmaß an Ähnlichkeit mit entsprechendem
Ratten-CYP1B1 und Maus-CYP1B1-Sequenzen,
wobei 13 der 15 Aminosäurereste
identisch waren. Peptid
E
-
Aminosäurereste,
die allen drei P450 gemeinsam waren, sind mit einem Stern versehen.
-
Fünf monoklonale
Antikörper
wurden aus mit Peptid E immunisierten Mäusen entwickelt. Die einzelnen
Antikörper
wurden als 5C4, 5D3, 5D9, 5E2 und 5G7 bezeichnet, wobei Isotypisierung
zeigte, dass alle Antikörper
vom IgG1k-Subtyp waren. Alle monoklonalen Antikörper erkannten eine einzige
immunreaktive Bande mit einer Molekülgröße von 52 kDa, die der erwarteten
Molekülgröße von exprimiertem
Human-CYP1B1 entsprach,
durch Immunoblotting und erkannten kein exprimiertes Human-CYP1A oder irgendein
anderes Protein in Nur-Vektor-Vergleichsmikrosomen oder Humanleber-Mikrosomen
(1). Reihenverdünnungen
von exprimiertem CYP1B1 zeigten, dass die minimale durch Immunoblotting
detektierbare Menge an CYP1B1 0,05 pMol exprimiertes CYP1B1 betrug
(2). CYP1B1 wurde durch Immunoblotting von Mikrosomen
nicht identifiziert, die aus einer Reihe normaler adulter Humangewebe
stammen, z.B. Niere, Magen, Dünndarm,
Kolon und Lunge (3).
-
Die
Immunhistochemie auf mit Formalin fixierten und in Wachs eingebetteten
Schnitten von Brustkrebs diente als positiver Vergleich und zeigte,
dass drei der monoklonalen Antikörper
(5D3, 5E2 und 5G7) starke Färbung
aufwiesen, während
zwei der Antikörper
(5C4, 5D9) keine Immunreaktivität
besaßen.
Alle monoklonalen Antikörper,
die positive Immunreaktivität
aufwiesen, erforderten einen Antigen-Gewinnungsschritt für optimale
immunhistochemische Ergebnisse, und alle drei Antikörper wiesen
ein identisches Lokalisierungs- und Verteilungsmuster immunhistochemischer
Färbung
auf. Daher wurde nur einer der monoklonalen Antikörper (5D3)
für die
nachfolgenden immunhistochemischen Studien von Brustkrebs herangezogen.
Flüssigphasen-Vorinkubation
von Anti-CYP1B1-Antikörper
mit Peptid E vor der Durchführung
von Immunhistochemie eliminierte die Immunreaktivität fast völlig.
-
CYP1B1-Immunreaktivität wurde
in 47 (77 %) der Brustkrebsfälle
identifiziert, während
in 14 Fällen
(23 %) keine nachweisbare CYP1B1-Immunreaktivität vorlag. In jedem Fall, in
dem CYP1B1 Immunreaktivität
bestand, war diese auf das Zytoplasma von Tumorzellen lokalisiert.
Die Intensität
der Immunreaktivität
reichte von stark in 10 Fällen
(16,4 %) bis zu mäßig in 12
Fällen
(19,7 %); schwache Immunreaktivität wurde in 25 Fällen (41
%) beobachtet. Die Gegenwart von CYP1B1 in unterschiedlichen Abstufungen
sowie histologische Typen von Brustkrebs und Lymphknotenstatus sind
in den Tabellen 3 bis 5 zusammengefasst. Tabelle
3 Vorliegen
von CYP1B1 bei unterschiedlichen histologischen Brustkrebsarten
Tabelle
4 Vergleich
von CYP1B1 mit unterschiedlichen Abstufungen von Brustkrebs
Tabelle
5 Vergleich
von CYP1B1 in Lymphknoten-positiven und Lymphnoten-negativen Brustkrebsfällen
-
Es öag keine
CYP1B1-Immunreaktivität
in Stromazellen oder Bindegewebe vor und auch nicht in den folgenden
Zelltypen, einschließlich
Lymphozyten und Plasmazellen, wenn sie in individuellen Biopsien
vorhanden waren. Die Gegenwart von CYP1B1 war mit der Gegenwart
von Östrogen-Rezeptorprotein
assoziiert (Tabelle 6; x
2 = 8,54; p = 0,03),
während
keine Beziehung zwischen der Gegenwart von CYP1B1 und dem histologischen
Typ des Tumors, der Tumorklasse oder der Gegenwart oder Abwesenheit
von Lymphknotenmetastasen vorlag. Tabelle
6 Korrelation
der Gegenwart von CYP1B1-Immunreaktivität bei Brustkrebs mit der Gegenwart
von Östrogen-Rezeptor
(x
2 = 8,54; p = 0,03)
-
CYP1B1-Expression bei
primärem
Kolorektalkrebs
-
Die
Antikörper
wueden anschließend
zur Untersuchung der CYCP1B1-Expression in 80 primären Kolorektalkarzinomen
und 14 Lebermetastasen von primärem
Kolorektalkarzinom eingesezt. Von den 14 untersuchten Lebermetastasen
zeigten 13 Expression von CYP1B1.
-
Lokalisierung von CYP1B1
bei Ovarialkrebs
-
CYP1B1-Immunreaktivität wurde
bei der Mehrzahl (153/167; 92 %) von primären Ovarialkrebsschnitten identifiziert
und spezifisch im Zytoplasma von Tumorzellen lokalisiert. Es gab
keine detektierbare CYP1B1-Expression in normalen Ovarialgewebeproben.
In einem hohen Prozentsatz der Ovarialkarzinome gab es entweder
starke (85/1967; 50,9 %) oder mäßige (391167;
23,4 %) Immunreaktivität
auf CYP1B1. Darüber
hinaus wurde die Gegenwart von CYP1B1 bei der Mehrzahl (45/48; 94
%) von Metastasen beobachtet, wobei ein hoher Prozentsatz mäßige (22/48;
45,8 %) bis starke (18/48; 37,5 %) Immunreaktivität aufwies.
Ein ähnlicher
Wert für
CYP1B1-Expression wurde für
die unterschiedlichen histologischen Subtypen sowohl in primären als
auch in metastatischen Tumoren festgestellt. In jenen Fällen, in
denen sowohl primärer
Ovarialtumoren als auch Metastasen vorlagen, konnte eine signifikante
Korrelation der CYP1B1-Expression (p = 0,02 im Spearman-Korrelationstest)
beobachtet werden.
-
Diskussion
-
Erhöhte Expression
von CYP1B1 wird für
eine Vielzahl von Tumoren gezeigt, z.B. bei Brustkrebs (Murray et
al., 1997), und erhöhte
CYP1B1-assoziierte 4-Östradiol-Hydrolase-Aktivität bei Brustkrebs
ist feststellbar (Liehr und Ricci et al., 1996). CYP1B1 kann auch
eine Vielzahl vermeintlicher Humankarzinogene metabolisieren, einschließlich polyzyklischer
aromatischer Kohlenwasserstoffe und heterozyklischer Amine (Shimada
et al., 1996; Crespi et al., 1997). Somit scheint CYP1B1 möglicherweise
wichtige Funktionen in der Tumorentwicklung und Tumorprogression
als potenzielles Ziel für
krebsbekämpfende
Arzneimittel und als Tumor-Biomarker zu erfüllen. Die ersten Studien der
Gegenwart von CYP1B1 in individuellen Tumortypen erfolgten mit einem
polyklonalen Antikörper
gegen CYP1B1, wobei für
jeden Tumortyp nur eine kleine Anzahl an Tumorproben untersucht
wurde (Murray et al., 1997). Um das Potenzial von CYP1B1 (Tumorentwicklung
und Tumorprogression) als Tumormarker näher untersuchen zu können, werden
die hierin geoffenbarten monoklonalen Antikörper benötigt, die CYP1B1 in Formalin-fixierten
und in Wachs eingebette ten Gewebeschnitten spezifisch erkennen;
ferner ist die Untersuchung einer größeren Anzahl an Tumoren erforderlich.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung solcher monoklonaler
Antikörper
gegen CYP1B1 und legt dar, dass sie CYP1B1 durch Immunoblotting
und Immunhistochemie sensitiv und spezifisch detektieren; diese
Antikörper
werden verwendet, um die Gegenwart von CYP1B1 in einer Reihe von
primären
Brustkarzinomen, bei Prostatakrebs und bei Ovarialkrebs zu untersuchen.
-
Die
Strategie zur Entwicklung monoklonaler Antikörper gegen CYP1B1 war eine
Kombination aus struktureller Molekülmodellierung und Sequenzabgleich,
um Regionen von CYP1B1 zu identifizieren, die wahrscheinlich an
der Außenseite
des CYP1B1-Proteins liegen und somit wahrscheinlich immunogen sind.
Eine Region im C-terminalen Drittel des CYP1B1-Proteins, einschließlich der
Häm-Bindungsregion,
wurde identifiziert, und es wurden Peptide, die aus entweder 14
oder 15 Aminosäureresten
bestanden, synthetisiert und an Trägerproteine konjugiert. Jedes
Protein wurde Mäusen
injiziert und die Immunreaktivität
jedes Peptids für CYP1B1
durch Immunoblotting mithilfe von Mikrosomen, die aus Human-Lymphoblastoidzellen
stammten, die exprimiertes CYP1B1 enthielten, und mithilfe von nur
Vektor umfassenden Mikrosomen bewertet. Nur Seren aus mit Peptiden
D und E immunisierten Mäusen
zeigten eine Erkennung von CYP1B1, während keines der anderen Peptide
signifikante Immunreaktivität
auf CYP1B1 aufwies. Mit Peptid E immunisierte Mäuse wurden für die Entwicklung
monoklonaler Antikörper
gegen CYP1B1 ausgewählt.
Die Peptidsequenz für
die Erzeugung der monoklonalen Antikörper zeigt ein hohes Maß an Ähnlichkeit
(13 von 15 Aminosäuren
identisch) mit Ratten-CYP1B1 und Maus-CYP1B1, und man kann davon
ausgehen, dass die monoklonalen Antkörper auch Ratten-CAP1B1 und Maus-CYP1B1
erkennen. Alle monoklonalen Antikörper waren für CYP1B1
spezifisch und erkannten weder CYP1A1 noch CYP1A2, die anderen bekannten
Mitglieder der CYP1-Gen-Familie. Die Antikörper erkannten auch keinerlei
andere Proteine in Humanleber-Mikrosomen. Humanleber-Mikrosomen dienten
als Quelle für
CYP1A2, da CYP1A2 eine der Hauptformen von konstitutiv in der Leber
exprimiertem P450 ist; Lebermikrosomen dienten auch als Quelle verschiedener
an derer Formen von P450, wodurch ein umfangreicher Screen zur Bestätigung der
Spezifität
der Antikörper
für CYP1B1
erhalten wurde.
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Die
vorliegende Studie konnte CYP1B1 durch Immunoblotting in einer Reihe
normaler Humangewebe nicht detektieren. Die Abwesenheit von CYP1B1-Protein
sowohl in normaler Humanleber als auch in einer Reihe extrahepatischer
Gewebe stimmt mit früheren
immunhistochemischen Studien überein
(Murray et al., 1997), in denen CYP1B1-Protein ebenfalls nicht detektiert
wurde. In der gegenständlichen
Studie lag eine relativ große
Menge an mikrosomalem Protein (30 μg) pro Spur vor, und es wurde
ein hochsensitives Chemilumineszenz-Detektionssystem verwendet,
so dass man vermutlich davon ausgehen kann, dass mit diesem System
selbst eine sehr geringe Menge an CYP1B1 in den untersuchten normalen
Geweben detektiert worden wäre.
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Ein
weiteres Hauptziel dieser Studie bestand in der Entwicklung von
Antikörpern
gegen CYP1B1, die in der Immunhistochemie eingesetzt werden können und
die auf mit Formalin fixierten und in Wachs eingebetteten Gewebeschnitten
ihre Wirkung entfalten. Alle monoklonalen Antikörper wurden mittels Immunhistochemie
unter Verwendung von mit Formalin fixierten und in Wachs eingebetteten
Brustkrebsschnitten bewertet, die – wie dies zuvor bereits mittels
Immunoblotting aufgezeigt worden war – eine relativ große Menge
an CYP1B1 enthielten (Murray et al., 1997). Mittels Immunhistochemie
wurde festgestellt, dass drei der monoklonalen Antikörper CYP1B1
wirksam detektierten. Da die drei Antikörper, die positive Immunreaktivität aufwiesen,
alle ein identisches Muster und identische Intensität der Immunreaktivität ergaben,
wurde nur einer der Antikörper
zur Untersuchung der CYP1B1-Expression herangezogen.
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Die
vorliegende Studie ergab, dass 77 % der Brustkarzinome CYP1B1 enthielten
und in jedem Tumor CYP1B1 spezifisch auf Tumorzellen lokalisiert
war. Die hohe Häufigkeit
der Expression von CYP1B1 in Brustkrebs ist ein Ergebnis, das starke Ähnlichkeit
zu früheren
Studien mit einer geringen Anzahl an Brustkarzinomen aufweist und
das die Vorstellung untermauert, dass CYP1B1 eine Hauptform von
Cytochrom P450 in Brustkrebs darstellt (McKay et al., 1995; Murray
et al., 1997). CYP1 B1 wurde bei allen histologischen Typen von Brustkrebs
beobachtet, und die Gegenwart von CYP1B1 war mit keinerlei histologischem
Brustkarzinomtyp, noch mit der Gegenwart oder Abwesenheit von Lymphknotenmetastasen
assoziiert. Allerdings korrelierte die Expression von CYP1B1 sehr
wohl mit der Gegenwart von Östrogen-Rezeptorprotein.
Dies ist von Interesse, da vor kurzem eine Assoziation zwischen
einem CYP1B1-Polymorphismus (Valin/Leucin) an Aminosäure 432
und Östrogen-Rezeptorstatus bei
Brustkrebs beschrieben wurde (Bailey et al., 1998). Es besteht auch
die Möglichkeit
des „Übersprechens" zwischen dem Östrogen-Rezeptorkomplex
und dem Arylkohlenwasserstoff-Rezeptorkomplex (Wang et al., 1998),
der an der Transkriptionsregulierung von CYP1B1 beteiligt ist (Schmidt & Bradfield, 1996).
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Da
CYP1B1 insofern am Östrogen-Metabolismus
beteiligt ist, als es als spezifische C4-Hydroxylase von Östradiol
dient (Hayes et al., 1996), kann die Gegenwart von CYP1B1 in Brustkrebszellen
wahrscheinlich signifikant zum intratumoralen Metabolismus von Östradiol
beitragen. Die Gegenwart von CYP1B1 bei Brustkrebs bietet auch ein
molekulares Ziel für
spezifisch durch CYP1B1 aktivierte Arzneimittel.
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Die
Entwicklung monoklonaler Antikörper
gegen CYP1B1, die in mit Formalin fixierten und in Wachs eingebetteten
Schnitten ihre Wirkung entfalten, sollte sie zu interessanten Kandidaten
zur Untersuchung der CYP1B1-Expression bei unterschiedlichen Tumortypen
und verwandten präneoplastischen
Läsionen
machen. Die Antikörper
können
zur Krebsdiagnose herangezogen werden. Die Antikörper können auch als Basis für immunochemische
diagnostische In-vivo-Versuche und als Therapeutika entwickelt werden,
die auf das CYP1B1-Protein oder ein Abbauprodukt davon abzielen.
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Literaturzitate
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