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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polypeptids
zur Herstellung eines Arzneimittels zur Regulierung einer Immunantwort
auf Bienengift bei einem Patienten, umfassend die Zubereitung einer wirksamen
Menge eines Bienengiftpolypeptids, welches die Aminosequenz von
SEQ ID NO: 1 umfasst.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bienengift
(BV) ist eine komplexe Mischung von Antigenen, welche eines oder
mehrere toxische Polypeptide einschließen kann. Viele dieser Polypeptide
sind hypersensibilisierende Mittel und können zusätzlich hämolytische oder neurotoxische
Wirkungen aufweisen.
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Einige
Individuen sind hypersensibel gegenüber BV-Polypeptiden. IgE-Antikörper aus
BV-hypersensiblen
Individuen erkennen mehrere toxische BV-Polypeptide. BV-Polypeptide,
die oft als Allergene bezeichnet werden, welche von IgE in BV-hypersensiblen
Individuen erkannt werden, können
z.B. Phospholipase A2 (PLA2),
saure Phosphatase, Hyaluronidase, Allergen C und andere Proteine
mit hohem Molekulargewicht (MW) einschließen.
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BV-hypersensible
Individuen können
einem hohen Risiko einer unerwünschten
Reaktion (adverse reaction) auf einen Bienenstich ausgesetzt sein.
Eine anerkannte Methode zur Verhinderung oder Minimierung ernster
unerwünschter
Reaktionen, die aus einem Bienenstich resultieren, ist es, das Individuum
gegenüber den
Allergenen, die in BV vorliegen, zu desensibilisieren. Dieser Schutz
kann durch einen Prozess hervorgerufen werden, der Giftimmuntherapie
(VIT) genannt wird.
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GB-A-2341389
und WO-A-200015774 offenbaren eine Verwendung von SEQ ID NO: 1,
die auf eine Methode zur Behandlung entzündlicher Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen
usw. gerichtet ist.
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WO-A-9918983
offenbart ein Bienengifttoxin, welches zu dem in der vorliegenden
Erfindung beanspruchten ähnlich,
aber erkennbar verschieden ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polypeptids
zur Herstellung eines Arzneimittels wie in dem unabhängigen Anspruch
1 und den unabhängigen
Ansprüchen
6, 7, 8, 14 und den damit zusammenhängenden Unteransprüchen definiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung basiert teilweise auf der Entdeckung eines neuen Bienengiftproteins,
welches Api m 6 genannt wurde. Polypeptide, die von Api m 6-Polypeptiden
abgeleitet sind, können
z.B. in der Giftimmuntherapie verwendet werden, um anfällige Individuen
vor den unerwünschten
Wirkungen eines Bienenstichs zu schützen.
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Wenn
nicht anders definiert, haben alle technischen und wissenschaftlichen
Ausdrücke,
die hierin verwendet werden, dieselbe Bedeutung wie sie üblicherweise
von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu welchem diese
Erfindung gehört,
verstanden wird. Auch wenn Methoden und Materialien, die zu denen,
die hierin beschrieben werden, ähnlich
oder äquivalent
sind, bei der Praktizierung oder dem Testen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können,
werden geeignete Methoden und Materialien nachstehend beschrieben.
Auf alle Publikationen, Patentanmeldungen, Patente und andere Referenzen,
die hierin erwähnt
werden, wird hierin vollinhaltlich Bezug genommen. Im Fall eines
Konflikts geht die vorliegende Beschreibung, einschließlich der
Definitionen, vor. Zusätzlich
dienen die Materialien, Methoden und Beispiele nur zur Veranschaulichung
und sollen nicht beschränkend
sein.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung und den Ansprüchen
deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHUNG
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1 ist
eine schematische Darstellung der Api m 6-Isoformen. Die Reihenfolge
der Aminosäuren
in Klammern wurde nicht bestimmt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt die Verwendung eines 8 kD-Bienengiftproteins, das
Api m 6 genannt wird, welches auf der Grundlage seiner Reaktivität mit IgE-Antiseren
aus Individuen, die gegenüber
Bienengift hypersensibel sind, identifiziert wurde, zur Herstellung
eines Arzneimittels zur Regulierung der Immunantwort auf Bienengift bereit.
Vier Isoformen des Api m 6- Polypeptids
sind identifiziert worden. Diese sind: Api m 6.01, welches die Aminosäuresequenz
einschließt,
die in SEQ ID NO: 1 gezeigt ist, und ein vorhergesagtes Molekulargewicht von
7.190 Da aufweist; Api m 6.02 Da, welches die Aminosäuresequenz
von SEQ ID NO: 2 einschließt
und ein vorhergesagtes Molekulargewicht von 7.400 aufweist; Api
m 6.03 Da, welches die Aminosäuresequenz SEQ
ID NO: 3 einschließt
und ein vorhergesagtes Molekulargewicht von 7.598 Da aufweist; und
Api m 6.04, welches die Aminosäuresequenz
von SEQ ID NO: 4 aufweist und ein Molekulargewicht von 7.808 Da
aufweist.
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Die
vier Isoformen liegen in ungefähr äquimolaren
Mengen vor. Die Isoformen weisen eine gemeinsame zentrale Aminosäuresequenz
von 67 Resten auf und unterscheiden sich nur in ihrem Amino- und
Carboxylterminus um bis zu 6 Aminosäuren (1). Die
gemeinsame 67 Aminosäure-Kernsequenz
ist als Api m 6.01 (SEQ ID NO: 1) gezeigt. Api m 6.03 (SEQ ID NO:
3) und Api m 6.04 (SEQ ID NO: 4) weisen einen zusätzlichen
N-Terminus „Phe-Gly-Gly-Phe" in Bezug auf sowohl
Api m 6.01 (SEQ ID NO: 1) als auch Api m 6.02 (SEQ ID NO: 2) auf.
Weiterhin weisen Api m 6.02 und Api m 6.04 zwei zusätzliche
Reste, Pro und Leu, am C-Terminus auf. Die relative Reihenfolge
dieser Aminosäuren
ist noch nicht bestimmt worden.
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Hier
wird die Verwendung von Api m 6-Protein als ein Allergen zur Immuntherapie
beschrieben. Die Entwicklung einer neuen Bienengift-Immuntherapiestrategie,
die auf überlappenden
Peptiden basiert, die von den obigen abgeleitet sind, wird ebenfalls
beschrieben.
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Sequenzen
und entsprechende SEQ ID-Nummern
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Die
Sequenzen und entsprechenden SEQ ID NOs, die hierin diskutiert werden,
beinhalten die Folgenden:
SEQ ID NO: 1 Api m 6.01 (7.190 Da)
Aminosäuresequenz
(67 aa)
SEQ ID NO: 2 Api m 6.02 (7.400 Da) Aminosäuresequenz
(69 aa)
SEQ ID NO: 3 Api m 6.03 (7.598 Da) Aminosäuresequenz
(71 aa)
SEQ ID NO: 4 Api m 6.04 (7.808 Da) Aminosäuresequenz
(73 aa)
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Api m 6-Polypeptide
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Ein
Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von isolierten
Api m 6-Polypeptiden und -Proteinen zur Herstellung von Arzneimitteln
für die
Regulierung der Immunantwort. Native Api m 6-Proteine können durch
ein geeignetes Reinigungsschema isoliert werden, indem Standardproteinreinigungstechniken verwendet
werden. Alternativ kann ein Api m 6-Protein oder -Polypeptid chemisch synthetisiert
werden, indem Standardpeptidsynthesetechniken verwendet werden,
oder kann durch rekombinante DNA-Techniken erzeugt werden.
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Ein „isoliertes" oder „gereinigtes" Protein oder ein
biologisch aktiver Anteil von diesem ist im Wesentlichen frei von
Material (z.B. anderen, verunreinigenden Proteinen) aus der Zellsuspension,
der Gewebequelle oder der Giftpräparation,
aus welcher das Api m 6-Protein stammt, oder im Wesentlichen frei
von chemischen Vorläufern
oder anderen Chemikalien, wenn es chemisch synthetisiert wurde.
Der Ausdruck „im
Wesentlichen frei von anderem Material" beinhaltet Präparationen von Api m 6-Protein,
in welchen das Protein von zellulären Komponenten der Zelle,
aus welcher es isoliert oder rekombinant erzeugt wird, getrennt
ist. In einer Ausführungsform
beinhaltet der Ausdruck „im
Wesentlichen frei von anderem Material" Präparationen
von Api m 6-Protein mit weniger als ca. 30% (bezogen auf das Trockengewicht)
an nicht-Api m 6-Protein (hierin ebenfalls als ein „kontaminierendes
Protein" bezeichnet),
bevorzugter weniger als ca. 20% an nicht-Api m 6-Protein, noch bevorzugter
weniger als ca. 10% an nicht-Api m 6-Protein und am meisten bevorzugt
weniger als ca. 5% nicht-Api m 6-Protein. Wenn das Api m 6-Protein
oder ein biologisch aktiver Anteil von diesem rekombinant erzeugt
wird, ist es ebenfalls im Wesentlichen frei von Kulturmedium, d.h.
das Kulturmedium macht weniger als ca. 20%, bevorzugter weniger
als ca. 10% und am meisten bevorzugt weniger als ca. 5% des Volumens der
Proteinpräparation
aus.
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Der
Ausdruck „im
Wesentlichen frei von chemischen Vorläufern oder andern Chemikalien" beinhaltet Präparationen
von Api m 6-Protein, in welchen das Protein von chemischen Vorläufern oder
anderen Chemikalien, welche an der Synthese des Proteins beteiligt
sind, getrennt ist. In einer Ausführungsform beinhaltet der Ausdruck „im Wesentlichen
frei von chemischen Vorläufern
oder anderen Chemikalien" Präparationen
von Api m 6-Protein, welche weniger als ca. 30% (bezogen auf das
Trockengewicht) an chemischen Vorläufern oder nicht-Api m 6-Chemikalien,
bevorzugter weniger als ca. 20% chemische Vorläufer oder nicht-Api m 6-Chemikalien,
noch bevorzugter weniger als ca. 10% chemische Vorläufer oder
nicht-Api m 6-Chemikalien und
am meisten bevorzugt weniger als ca. 5% chemische Vorläufer oder
nicht-Api m 6-Chemikalien aufweisen.
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Biologisch
aktive Anteile eines Api m 6-Proteins beinhalten Peptide, welche
die Aminosäuresequenz umfassen,
die in irgendeiner der SEQ ID NOs: 1–4 gezeigt ist, welche weniger
Aminosäuren
als die Api m 6-Proteine in voller Länge beinhalten und wenigstens
eine Aktivität
eines Api m 6-Proteins, z.B. die Fähigkeit, die T-Zell-Proliferation
zu stimulieren, oder die Fähigkeit,
IgE-Antikörper
aus z.B. einem Individuum, das gegenüber Bienengift hypersensi bel
ist, zu binden, zeigen. Typischerweise umfassen biologisch aktive
Anteile eine Domäne
oder ein Motiv mit wenigstens einer Aktivität des Api m 6-Proteins. Ein
biologisch aktiver Anteil eines Api m 6-Proteins kann ein Polypeptid
sein, welches beispielsweise 10, 15, 25, 35, 45, 55, 60 oder 65 oder
mehr Aminosäuren
in der Länge
aufweist.
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Das
Api m 6-Protein weist eine Aminosäuresequenz auf, die in irgendeiner
der SEQ ID NOs: 1–4
gezeigt ist. Vorzugsweise weist das Api m 6-Protein die Aminosäuresequenz
eines Proteins auf, das aus Bienengift aus einer Apis spp., z.B.
Apis mellifera, isoliert wurde.
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Wenn
Peptide, die von den Api m 6-Proteinen oder Varianten, die hierin
beschrieben sind, abgeleitet sind, verwendet werden, um ein Individuum,
das gegenüber
einem Proteinallergen sensibel ist, z.B. durch subkutane Verabreichung
zu tolerisieren, wird das Peptid vorzugsweise von einem Proteinallergen
der Gattung Apis abgeleitet. Lang überlappende Peptide, welche
wenigstens ein Epitop des Apis-Allergens Phospholipase A2 umfassen, sind beschrieben worden. Siehe
z.B. Kammerer, et al., Clin and Exp Allergy 27: 1016–1026 (1997)
und Kammerer, et al., J Allergy Clin Immunol 100: 96–103 (1997).
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Komplexe
von Analogen und Derivaten der Api m 6-Proteine und Varianten können chemisch
synthetisiert werden. Beispielsweise kann ein Peptid, welches einem
Anteil eines vorstehend erwähnten
Peptids entspricht, der eine gewünschte
Domäne
umfasst oder der eine gewünschte
Aktivität
in vitro vermittelt, unter Verwendung eines Peptidsynthesegeräts synthetisiert
werden. In Fällen,
wo natürliche
Produkte in dem Verdacht stehen, Mutanten zu sein, oder aus neuen
Spezies isoliert werden, kann die Aminosäuresequenz eines vorstehend
erwähnten
Proteins, das aus der natürlichen
Quelle isoliert wurde, z.B. durch direktes Sequenzieren des isolierten
Proteins bestimmt werden. Die Peptide können ebenfalls durch Hydrophilieanalyse
analysiert werden (siehe z.B. Hopp und Woods, Proc Natl Acad Sci
USA 78: 3824–3828
(1981)), welche verwendet werden kann, um die hydrophoben und hydrophilen
Bereiche der Peptide zu identifizieren, was so bei der Planung von
Substraten zur experimentellen Manipulation wie beispielsweise in
Bindungsexperimenten, der Antikörpersynthese
usw. hilft. Eine Sekundärstrukturanalyse
kann ebenfalls durchgeführt
werden, um Bereiche eines Peptids zu identifizieren, welche spezifische
Strukturmotive annehmen. Siehe z.B. Chou und Fasman, Biochem 13:
222–223
(1974). Manipulation, Translation, Sekundärstrukturvorhersage, Hydrophilie-
und Hydrophobizitätsprofile,
Vorhersage und graphische Darstellung des offenen Leserasters und
Bestimmung von Sequenzhomologien können unter Verwendung von Computersoftwareprogrammen
erreicht werden, die im Stand der Technik verfügbar sind. Andere Methoden
der Strukturanalyse einschließlich,
aber nicht beschränkt auf
Röntgenkristallographie
(siehe z.B. Engstrom, Biochem Exp Biol 11: 7–13 (1974)); Massenspektroskopie und
Gaschromatographie (siehe z.B. Methods in Protein Science, 1997.
J. Wiley and Sons, New York, NY) und Computermodelling (siehe z.B.
Fletterick und Zoller, Herausg., 1986. Computer Graphics and Molecular
Modeling, In: Current Communications in Molecular Biology, Cold
Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY) können ebenfalls
verwendet werden.
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In
einigen Ausführungsformen
wird die Verwendung von einem oder mehreren Api m 6-Peptiden, wenn
diese in einer Zusammensetzung vorliegen, in welcher ein Api m 6-Peptid
um wenigstens 3 Aminosäuren mit
wenigstens einem anderen Api m 6-Polypeptid in der Zusammensetzung überlappt,
betrachtet. In den meisten Ausführungsformen überlappen
die Peptide zwischen 5 und 10 Aminosäuren. In gewissen Ausführungsformen
beinhaltet eine Zusammensetzung, die zur Tolerisierung verwendet
wird, einen Satz von Polypeptidfragmenten, welcher die gesamte Länge des
Api m 6-Proteins abbildet. In einer zusätzlichen Ausführungsform
können
die Aminosäuresequenzen
von einem oder mehreren Peptiden erzeugt und durch einen Linker
verknüpft
werden, um die Sensibilität
gegenüber
der Verarbeitung durch Antigen-präsentierende Zellen zu erhöhen. Ein
solcher Linker kann irgendeine nicht-Epitop-Aminosäuresequenz
oder ein anderes geeignetes Linker- oder Verknüpfungsmittel sein.
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Die
Verwendung von Api m 6-Proteinen mit veränderten Aminosäuresequenzen
kann ins Auge gefasst werden. Die Änderungen verändern die
Funktionen der Variantenproteine in Bezug auf das anfängliche
Api m 6-Protein nicht und entsprechen Api m 6-Proteinen mit der
Aminosäuresequenz
von irgendeiner der SEQ ID NOs: 2–4. Aminosäuresubstitutionen finden vorzugsweise
an „nicht-essentiellen" Aminosäureresten
statt. Ein „nicht-essentieller" Aminosäurerest
ist ein Rest, welcher in der Wildtyp-Sequenz von Api m 6 (z.B. die
Sequenz von irgendeiner der SEQ ID NOs: 1–4) geändert werden kann, ohne die
biologische Aktivität
zu verändern,
wogegen ein „essentieller" Aminosäurerest
für die
biologische Aktivität
benötigt
wird. Beispielsweise wird vorhergesagt, dass Aminosäurereste,
die bei den Api m 6-Proteinen aus verschiedenen Spezies, z.B. verschiedenen Apis
spp., konserviert sind, gegenüber
einer Veränderung
besonders unzugänglich
sind.
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Die
T-Zell-stimulierende Aktivität
kann getestet werden, indem T-Zellen, die aus einem Individuum erhalten
wurden, das gegenüber
Api m 6-Proteinen und Varianten, die hierin beschriebenen sind,
sensibel ist (d.h. einem Individuum, das eine Immunantwort auf das
Proteinallergen oder Proteinantigen aufweist), mit einem Api m 6-Protein
oder einer Variante kultiviert werden, und das Vorliegen oder Fehlen
der Proliferation durch die T-Zellen als Reaktion auf das Peptid
bestimmt wird, wie beispielsweise durch die Aufnahme von tritium markiertem
Thymidin gemessen wird. Stimulationsindizes für Reaktionen von T-Zellen auf
Peptide, die in den Verfahren der Erfindung nützlich sind, können als
die maximalen Zählimpulse
pro Minute (CPM) berechnet werden, die als Reaktion auf das Peptid
aufgenommen wurden, geteilt durch die CPM des Kontrollmediums. Beispielsweise
kann ein Peptid, das von einem Proteinallergen abgeleitet ist, einen
Stimulationsindex von ca. 2,0 aufweisen. Ein Stimulationsindex von
wenigstens 2,0 wird zu Zwecken des Definierens von Peptiden, welche
als immuntherapeutische Mittel nützlich
sind, im Allgemeinen als positiv betrachtet. Bevorzugte Peptide weisen
einen Stimulationsindex von wenigstens 2,5, insbesondere wenigstens
3,5 und am meisten bevorzugt wenigstens 5,0 auf.
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Auf Api m 6 basierende
pharmazeutische Zusammensetzungen
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Die
Api m 6-Proteine (Allergene), Peptide (hierin ebenfalls als „aktive
Verbindungen" bezeichnet)
der Erfindung können
zur Einarbeitung in pharmazeutische Zusammensetzungen, die zur Verabreichung
zur Immuntherapie geeignet sind, verwendet werden. Solche Zusammensetzungen
umfassen typischerweise das Protein oder den Antikörper und
einen pharmazeutisch verträglichen
Träger.
Wie hierin verwendet soll der Ausdruck „pharmazeutisch verträglicher
Träger" jegliches und alle
Lösungsmittel,
Dispersionsmedien, Beschichtungen, antibakterielle und antifungale
Mittel, isotonische und absorptionsverzögernde Mittel und dergleichen einschließen, die
mit einer pharmazeutischen Verabreichung kompatibel sind. Die Verwendung
solcher Medien und Mittel für
pharmazeutisch aktive Substanzen ist im Stand der Technik wohlbekannt.
Außer
insoweit als irgendein herkömmliches
Medium oder Mittel mit der aktiven Verbindung inkompatibel ist,
wird die Verwendung von diesen in den Zusammensetzungen erwogen.
Ergänzende
aktive Verbindungen können
ebenfalls in die Zusammensetzungen eingearbeitet werden. Wie hierin
verwendet sind die Ausdrücke
,pharmazeutische Zusammensetzung' und
,therapeutische Zusammensetzung' austauschbar.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen, welche die Api m 6-Proteine, Peptide oder Varianten
von diesen enthalten, können
an ein Säugetier
(wie z.B. einen Menschen), der gegenüber Api m 6 sensibel ist, in
einer Form verabreicht werden, welche zu einer Abnahme bei der T-Zell-Antwort
des Säugetiers
bei anschließender Exposition
an das Proteinallergen führt.
Wie hierin verwendet ist eine Abnahme oder Modifikation der T-Zell-Antwort
eines Säugertiers,
das gegenüber
einem Proteinallergen sensibel ist, definiert als Nichtansprechen
oder Abschwächung
bei den Symptomen auf das Proteinallergen in dem Säugetier,
wie durch standardmäßige klinische
Verfahren festgestellt wird (siehe z.B. Varney, et al., British
Medical Journal 302: 265–269 (1990)),
einschließlich
einer Abschwächung
bei den von dem Allergen hervorgerufenen asthmatischen Zuständen. Wie
hierin erwähnt
beinhaltet eine Abschwächung
bei den Symptomen auf ein Allergen jegliche Verringerung bei der
allergischen Reaktion eines Säugetiers
wie z.B. eines Menschen auf das Allergen nach einem Behandlungsregime
mit einem Peptid, wie hierin beschrieben wird. Diese Abschwächung bei
den Symptomen kann in einem Menschen subjektiv (z.B. fühlt sich
der Mensch bei Exposition an das Allergen beschwerdefreier) oder
klinisch, wie z.B. mit einem Standardhauttest, bestimmt werden.
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Die
Verabreichung der therapeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung, um ein Individuum gegenüber einem Proteinallergen oder
einem anderen Proteinantigen zu desensibilisieren oder tolerisieren,
kann durchgeführt
werden, indem Verfahren mit Dosierungen und für Zeiträume, die wirksam sind, um die
Sensibilität
eines Individuums gegenüber
einem Proteinallergen oder einem anderen Proteinantigen zu verringern
(d.h. um die allergische Reaktion zu verringern) verwendet werden.
Wirksame Mengen der therapeutischen Zusammensetzungen werden gemäß Faktoren
wie z.B. dem Grad der Sensibilität
des Individuums gegenüber
dem Proteinallergen, dem Alter, Geschlecht und Gewicht des Individuums
und der Fähigkeit
des Peptids (der Peptide), eine Antigenreaktion in dem Individuum
hervorzurufen, variieren. Dosisregimes können so eingestellt werden,
dass sie die optimale therapeutische Reaktion liefern. Beispielsweise
können
mehrere aufgeteilte Dosen täglich
verabreicht werden, oder die Dosis kann proportional verringert
werden, wie es durch die Erfordernisse der therapeutischen Situation
vorgegeben wird.
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Eine
pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung wird so formuliert,
dass diese mit dem für
sie gedachten Verabreichungsweg kompatibel ist. Beispiele von Verabreichungswegen
beinhalten die parenterale, z.B. intravenöse, intradermale, subkutane,
orale (z.B. Inhalation), transdermale (topische), transmukosale und
rektale Verabreichung. Lösungen
oder Suspensionen, die zur parenteralen, intradermalen oder subkutanen
Anwendung verwendet werden, können
die folgenden Komponenten beinhalten: ein steriles Verdünnungsmittel
wie z.B. Wasser zur Injektion, Salzlösung, nichtflüssige Öle, Polyethylenglycole,
Glycerin, Propylenglycol oder andere synthetische Lösungsmittel;
antibakterielle Mittel wie z.B. Benzylalkohol oder Methylparabene;
Antioxidantien wie z.B. Ascorbinsäure oder Natriumbisulfit; Chelatbildner
wie z.B. Ethylendiamintetraessigsäure; Puffer wie z.B. Acetate,
Citrate oder Phosphate und Mittel zur Einstellung der Toxizität wie z.B.
Natriumchlorid oder Dextrose. Der pH kann mit Säuren oder Basen wie z.B. Salzsäure oder
Natriumhydroxid eingestellt werden. Das parenterale Präparat kann
in Ampullen, Wegwerfspritzen oder Fläschchen für mehrere Dosen, die aus Glas
oder Kunststoff gefertigt sind, eingeschlossen sein.
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Die
Verabreichung, z.B. die subkutane Verabreichung, eines Api m 6-Proteins
oder eines Variantenpeptids wie hierin beschrieben an ein Säugetier
wie z.B. einen Menschen kann geeignete T-Zell-Subpopulationen so
tolerisieren oder anergisieren, dass diese gegenüber dem Proteinallergen nichtansprechend
werden und bei der anschließenden
Exposition nicht daran teilnehmen, eine Immunantwort zu stimulieren.
Zusätzlich kann
die Verabreichung eines solchen Peptids das Lymphokinsekretionsprofil
im Vergleich zu der Exposition an das natürlich vorkommende Proteinallergen
oder einen Anteil von diesem modifizieren (z.B. zu einer Abnahme
von IL-4 und/oder einer Zunahme bei IL-2 führen). Weiterhin kann die Exposition
an das Peptid T-Zell-Subpopulationen beeinflussen, welche normalerweise
an der Reaktion auf das Allergen teilnehmen, so dass diese T-Zellen
von der Stelle (den Stellen) der normalen Exposition an das Allergen
weg zu der Stelle der therapeutischen Verabreichung des Peptids
hin gezogen werden. Diese Umverteilung der T-Zell-Subpopulationen
kann die Fähigkeit
des Immunsystems eines Individuums, die gewöhnliche Immunantwort an der
Stelle der normalen Exposition an das Allergen zu stimulieren, verbessern
oder verringern, was zu einer Abschwächung bei den allergischen
Symptomen führt.
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Zusätzlich kann
die Verwendung der oben beschriebenen Api m 6-Proteine, Peptide
oder deren Varianten in einem Präparat
zur Immuntherapie zu niedrigeren Spiegeln an IgE-Stimulationsaktivität führen. Vorzugsweise
führt die
Verabreichung zu einer minimalen IgE-stimulierenden Aktivität. Wie hierin
verwendet bezieht sich minimale IgE-stimulierende Aktivität auf die
IgE-Produktion, die geringer ist als der Umfang der IgE-Produktion
und/oder IL-4-Produktion,
welcher durch das gesamte Api m 6-Proteinallergen stimuliert wird.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen, die zur Verwendung als Injektionsmittel geeignet
sind, beinhalten sterile wässrige
Lösungen
(wo die Peptide oder das Protein wasserlöslich sind) oder Dispersionen
und sterile Pulver zur extemporierten Herstellung von sterilen injizierbaren
Lösungen
oder Dispersionen. Zur intravenösen
Verabreichung beinhalten geeignete Träger physiologische Salzlösung, bakteriostatisches
Wasser, Cremophor ELTM (BASF, Parsippany,
N.J.) oder phosphatgepufferte Salzlösung (PBS). In allen Fällen muss
die Zusammensetzung steril sein und sollte in dem Ausmaß flüssig sein,
dass eine leichte Handhabbarkeit mit einer Spritze gegeben ist.
Sie muss unter den Bedingungen der Herstellung und der Lagerung
stabil sein und muss gegenüber
der kontaminierenden Wirkung von Mikroorganismen wie z.B. Bakterien
und Pilzen konserviert sein. Der Träger kann ein Lösungsmittel
oder Dispersionsmedium sein, welches beispielsweise Wasser, Ethanol,
Polyol (z.B. Glycerol, Propylenglycol und flüssiges Polyethylenglycol und
dergleichen) und geeignete Mischungen von diesen enthält. Die
richtige Fließfähigkeit
kann beispielsweise durch die Verwendung eines Beschichtungsmittels
wie z.B. Lecithin, durch die Beibehaltung der benötigten Teilchengröße in dem
Fall der Dispersion und durch die Verwendung von Tensiden beibehalten
werden. Eine Verhinderung der Tätigkeit
von Mikroorganismen kann durch verschiedene antibakterielle und
antifungale Mittel, z.B. Parabene, Chlorbutanol, Phenol, Ascorbinsäure, Thimerosal
und dergleichen erzielt werden. In vielen Fällen wird es bevorzugt sein,
isotonische Mittel, z.B. Zucker, Polyalkohole wie z.B. Mannitol,
Sorbitol, Natriumchlorid in die Zusammensetzung aufzunehmen. Eine
verlängerte
Absorption der injizierbaren Zusammensetzungen kann durch Aufnahme
eines Mittels, welches die Absorption verzögert, z.B. Aluminiummonostearat
und Gelatine, in die Zusammensetzung erreicht werden.
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Sterile
injizierbare Lösungen
können
hergestellt werden, indem die aktive Verbindung (z.B. ein Api m 6-Protein,
Peptide oder ein anti-Api m 6-Antikörper) in der benötigten Menge
in ein geeignetes Lösungsmittel mit
einem oder einer Kombination der oben aufgezählten Bestandteile nach Bedarf
eingearbeitet wird, worauf eine Filtersterilisation folgt. Im Allgemeinen
werden Dispersionen hergestellt, indem die aktive Verbindung in ein
steriles Vehikel eingebracht wird, welches ein grundlegendes Dispersionsmedium
und die benötigten
anderen Bestandteile von denen, die oben aufgezählt wurden, enthält. In dem
Fall der sterilen Pulver zur Herstellung von sterilen injizierbaren
Lösungen
sind die bevorzugten Herstellungsmethoden Vakuumtrocknen und Gefriertrocknen,
was ein Pulver des aktiven Bestandteils puls jeglichem zusätzlichen
gewünschten
Bestandteil aus einer vorher steril filtrierten Lösung von
diesen ergibt.
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Orale
Zusammensetzungen beinhalten im Allgemeinen ein inertes Verdünnungsmittel
oder einen essbaren Träger.
Diese können
in Gelatinekapseln eingeschlossen werden oder zu Tabletten komprimiert
werden. Zu dem Zweck der oralen therapeutischen Verabreichung kann
die aktive Verbindung in Arzneiträger eingearbeitet werden und
in der Form von Tabletten, Pastillen oder Kapseln verwendet werden.
Orale Zusammensetzungen können
ebenfalls hergestellt werden, indem ein flüssiger Träger zur Anwendung als Mundwäsche verwendet
wird, wobei die Verbindung in dem flüssigen Träger oral angewendet wird und
gegurgelt (swished) und ausgespuckt oder geschluckt wird. Pharmazeutisch
kompatible Bindemittel und/oder Hilfsmaterialien können als
Teil der Zusammensetzung eingeschlossen werden. Die Tabletten, Pillen,
Kapseln, Pastillen und dergleichen können irgendeinen der folgenden
Bestandteile oder Verbindungen mit einer ähnlichen Natur enthalten: ein
Bindemittel wie z.B. mikrokristalline Cellulose, Tragantgummi oder
Gelatine; einen Arzneiträger
wie z.B. Stärke
oder Lactose, ein Desintegrationsmittel wie z.B. Alginsäure; Primogel
oder Maisstärke;
ein Schmiermitiel wie z.B. Magnesiumstearat oder Sterotes; ein Gleitmittel
wie z.B. kolloidales Siliciumdioxid; ein süßendes Mittel wie z.B. Sucrose
oder Saccharin; oder einen Geschmacksstoff wie z.B. Pfefferminz,
Methylsalicylat oder Orangengeschmack.
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Zur
Verabreichung durch Inhalation werden die Verbindungen in der Form
eines Aerosolsprays aus einem unter Druck stehenden Behälter oder
Spender, welcher ein geeignetes Treibmittel, z.B. ein Gas wie z.B. Kohlendioxid,
enthält,
oder einem Zerstäuber
abgegeben.
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Eine
systemische Verabreichung kann ebenfalls über transmukosale oder transdermale
Mittel erfolgen. Zur transmukosalen oder transdermalen Verabreichung
werden Penetrationsmittel, welche für die zu durchdringende Barriere
geeignet sind, in der Formulierung verwendet. Solche Penetrationsmittel
sind allgemein im Stand der Technik bekannt und beinhalten beispielsweise
zur transmukosalen Verabreichung Detergentien, Gallensalze und Fusidinsäurederivate.
Eine transmukosale Verabreichung kann durch die Verwendung von Nasensprays
oder Suppositorien erreicht werden. Zur transdermalen Verabreichung
werden die aktiven Verbindungen zu Salben, Balsamen, Gelen oder
Cremes formuliert, wie im Stand der Technik allgemein bekannt ist.
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Die
Verbindungen können
ebenfalls in der Form von Suppositorien (z.B. mit herkömmlichen
Suppositoriengrundstoffen wie z.B. Kakaobutter und anderen Glyceriden)
oder von Retentionseinläufen
zur rektalen Abgabe hergestellt werden.
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In
einer Ausführungsform
werden die aktiven Verbindungen mit Trägern, welche die Verbindung
gegen eine schnelle Eliminierung aus dem Körper schützen, wie z.B. einer Formulierung
zur kontrollierten Freisetzung, einschließlich Implantaten und mikroeingekapselten
Abgabesystemen, hergestellt. Biologisch abbaubare, biokompatible
Polymere wie z.B. Ethylenvinylacetat, Polyanhydride, Polyglycolsäure, Kollagen,
Polyorthoester und Polymilchsäure
können
verwendet werden. Verfahren zur Herstellung solcher Formulierungen sind
für die
Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich. Die Materialien können ebenfalls
im Handel von der Alza Corporation und der Nova Pharmaceuticals,
Inc. erhalten werden. Liposomale Suspensionen (einschließlich Liposomen,
die mit monoklonalen Antikörpern
gegen virale Antigene auf infizierte Zellen abzielen) können ebenfalls
als pharmazeutisch verträgliche
Träger
verwendet werden. Diese können
gemäß Verfahren,
welche den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, beispielsweise
wie in dem U.S.-Patent Nr. 4,522,811 beschrieben, hergestellt werden.
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Es
ist besonders vorteilhaft, orale oder parenterale Zusammensetzungen
zur leichten Verabreichung und Gleichmäßigkeit der Dosierung in Dosiseinheitsform
zu formulieren. Dosisein heitsform wie hierin verwendet bezieht sich
auf physikalisch getrennte Einheiten, die als einheitliche Dosen
für den
zu behandelnden Patienten geeignet sind; jede Einheit enthält eine
vorherbestimmte Menge an aktiver Verbindung, die so berechnet wurde,
dass diese die gewünschte
therapeutische Wirkung in Verbindung mit der erforderlichen pharmazeutischen
Träger
erzeugt. Die Spezifikation für
die Dosiseinheitsformen der Erfindung wird von den einzelnen Charakteristika
der aktiven Verbindung und der bestimmten therapeutischen Wirkung,
die erreicht werden soll, und den Grenzen, welche der Technik der
Zubereitung einer solchen aktiven Verbindung zur Behandlung von Individuen
eigen sind, diktiert und sind direkt davon abhängig.
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Die
pharmazeutischen Zusammensetzungen können in einen Behälter, eine
Packung oder einen Spender, zusammen mit Anweisungen zur Verabreichung,
eingeschlossen werden.
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Die
Erfindung umfasst weiterhin wenigstens eine Verwendung einer therapeutischen
Zusammensetzung, welche Api m 6 enthält, zur Behandlung einer Krankheit,
an welcher eine Immunantwort auf ein Proteinantigen (z.B. ein Allergen,
ein Autoantigen usw.) beteiligt ist, welche wenigstens ein Peptid
mit einem ausreichenden Prozentsatz der T-Zell-Epitope des Proteinantigens
umfasst, so dass bei einem wesentlichen Prozentsatz einer Population
von Individuen, welche gegenüber
dem Proteinantigen sensibel sind, die Reaktion solcher Individuen
auf das Proteinantigen wesentlich verringert wird, unter der Voraussetzung,
dass das wenigstens eine Peptid nicht das gesamte Proteinantigen
umfasst.
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[vorstehend
erwähnte
Peptid oder Nukleinsäuren
davon zur Verwendung als ein Diagnostikum, ein Standard oder eine
Kontrolle in den vorstehend erwähnten
Assays.]
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BEISPIELE
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Die
Erfindung wird weiter in den folgenden Beispielen beschrieben, welche
den Umfang der Erfindung, der in den Ansprüchen beschrieben wird, nicht
beschränken.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Identifizierung, Charakterisierung
und Anwendungen des Api m 6-Proteins.
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Beispiel 1 Reinigung von
Api m 6-Isoformen (Vergleichsbeispiel)
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Das
Api m 6-Protein wurde in Untersuchungen identifiziert, welche die
Reaktivität
von IgE-Seren untersuchten,
die von Patienten stammten, welche gegenüber gereinigten Bienengift
(BV)-Proteinen hypersensibel waren.
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Serum
und mononukleäre
Zellen aus peripherem Blut (PBMC) wurden von BV-hypersensiblen Patienten
erhalten (Klasse II–IV,
gemäß der Klassifizierung
nach Mueller). Müeller,
J Asthma Res 3: 331–333
(1966). Alle Patienten wiesen BV-spezifische IgE (≥ 0,35 kU/l;
CAP®-System,
Pharmacia, Uppsala, Schweden) und positive intradermale Hauttests
(≥ 0,1 μg/ml, Pharmalgen®,
ALK, Hørsholm,
Dänemark)
auf.
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BV-Proteine
wurde durch 15% SDS-PAGE (Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese) unter
nichtreduzierenden Bedingungen getrennt und in CAPS/Methanol-Puffer
(10 mM CAPS, 10% Methanol, pH 11) auf PVDF-Membranen geblottet.
Die Membranen wurden mit fettfreier Milch (5%) in phosphatgepufferter
Salzlösung,
welche 0,1% Tween 20 enthielt (PBS-Tween), blockiert, dann mit Seren
von Patienten (1/10 in PBS-Tween) für 24 h bei 4°C inkubiert.
Die spezifische IgE-Bindung wurde nachgewiesen, indem ein biotinylierter
monoklonaler Maus-anti-human-IgE-Antikörper (Pharmingen, Hamburg,
Deutschland) verwendet wurde, worauf eine Inkubation mit Streptavidin-konjugierter
Meerrettichperoxidase (HRP) (UBI, Lucerna Chem AG, Luzern, Schweiz)
folgte. Die Peroxidaseaktivität
wurde durch verstärkte
Chemilumineszenz (ECL, Amersham, UK) sichtbar gemacht.
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Die
Analyse von IgE-Seren von 43 Patienten, welche mit getrennten BV-Proteinen
reaktiv waren, zeigte eine vorher nicht beschriebene Bande bei ca.
8 kD in 18 (42%) der Proben. Das 8 kD-Protein, welches der beobachteten
8 kD-Bande entsprach, wurde von anderen BV-Proteinen durch Größenausschlusschromatographie
gereinigt. Die Chromatographie wurde durchgeführt, indem vollständiges BV
(Apis mellifera) (Latoxan, Rosans, Frankreich) in 50% Ameisensäure lyophilisiert
wurde. Partikel wurden durch Zentrifugation und Filtration vor der
Auftragung der Probe auf eine BioRad P-60-Säule (2,5 × 100 cm) (BioRad, Glattbrugg,
Schweiz), die in 50% Ameisensäure äquilibriert
war, entfernt. Saure Bedingungen wurden verwendet, um die Melittin-Tetramerbildung
zu minimieren. Bello, et al., Biochemistry 21: 461–465 (1982).
Fraktionen von 4 ml wurden bei einer Fließgeschwindigkeit von 6,5 ml/h
gesammelt. Jede Fraktion wurde lyophilisiert, in 0,02 N Essigsäure gelöst und durch
SDS-PAGE analysiert.
Laemmli, Nature 227: 680–685
(1970). Fraktionen, welche die 8 kD-Bande enthielten, eluierten
in einem breiten Peak zwischen den Peaks von zwei anderen Bienengiftproteinen, PLA2 und Melittin. Eine MALDI-TOF-Massenspektrometrieanalyse
dieser Fraktionen zeigte das Vorliegen von vier Proteinen mit Molekulargewichten
von 7.190. 7.400, 7.598 und 7.808 Da.
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Die
vier Proteine wurden weiter durch Umkehrphasen-HPLC gereinigt, wobei
zwei Läufe
durch eine C4-Säule (Phenomex W-Porex 5; 250 × 46 mm;
Rancho Palos Verdes, CA, USA) verwendet wurden. Ein Wasser-Acetonitril-Gradient
wurde zur Trennung verwendet (Puffer A: 10% Acetonitril, 0,1% Trifluoressigsäure in Wasser;
Puffer B: 90% Acetonitril, 0,1% Trifluoressigsäure in Wasser). Alle vier Proteine
wurden durch IgE von einem BV-hypersensiblen Patienten, welcher
bei dem anfänglichen
Screening auf das 8 kDa-Protein positiv war, erkannt. Die vier Proteine
wurden Api m 6.01, Api m 6.02 und Api m 6.03 bzw. Api m 6.04 genannt.
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Beispiel 2 Aufklärung der
Aminosäuresequenz
der Api m 6-Isoformen (Vergleichsbeispiel)
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Die
Aminosäuresequenz
der 8 kDa-Proteinisoformen wurde durch zwei Ansätze bestimmt: N-terminale Sequenzanalyse
durch Edman-Abbau und C-terminale Sequenzierung unter Verwendung
von Carboxypeptidasen in Kombination mit Massenspektrometrie.
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Die
aminoterminale Sequenzanalyse von Proteinen und proteolytischen
Fragmenten wurde mit einem Puls-Flüssigphasen-Mikrosequenziergerät, Modell
477A (Applied Biosystems, Foster City, CA) durchgeführt, indem
Standardprogramme verwendet wurden. Die Proteine wurden reduziert
(8 M Harnstoff, 0,15 M Tris-HCl, 2,5 mM 1,4-Dithiothreitol (DTT),
pH 8.6) und alkyliert (7,5 mM Natriumiodacetat), bevor sie auf einer
C8-Umkehrphasensäule entsalzt wurden. Alkyliertes
7,6 kD (Api m 6.03)-Protein wurde mit Trypsin (Sequenziergrad, Boehringer
Mannheim AG, Rotkreuz, Schweiz) über
Nacht bei Raumtemperatur (RT) inkubiert (50 mM Tris-HCl, pH 8,6);
Fragmente wurden durch HPLC (C8-Säule 5 μm HAIsilTM, 2,1 × 100
mm; Higgins Analytical Inc.) getrennt.
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Die
carboxylterminale Sequenzanalyse von Proteinen und proteolytischen
Fragmenten wurde durch Matrixunterstützte Laserdesorption-Ionisation-Flugzeit
(MALDI-TOF)-Massenspektrometrie auf einem Voyager-DETMRP
(PerSeptive Biosystems, Framingham, MA, USA) durchgeführt. Patterson,
et al., Anal Chem 67: 3971–3978
(1995). V8-Proteinase (Endoproteinase Glu-C) wurde von Promega (Zürich, Schweiz)
gekauft und gemäß den Anweisungen
des Herstellers verwendet. Endoproteinase Arg-C, Sequenziergrad,
Endoproteinase Asp-N, Sequenziergrad, Carboxypeptidase Y, Sequenziergrad,
und Carboxypeptidase A wurden von der Boehringer Mannheim AG (Rotkreuz,
Schweiz) gekauft. Die enzymatische Fragmentierung mit Arg-C wurde
entweder bei Raumtemperatur (RT) oder bei 4°C in 15 mM HEPES-Puffer (pH 8) mit
10 mM DTT durchgeführt. Das
Verhältnis
Enzym zu Protein betrug 1/50 (Gew./Gew.). Die Reaktion wurde gestoppt,
indem Matrixlösung (gesättigte Lösung von
Sinapinsäure,
10 mg/ml, in Acetonitril/Wasser 30/70% (Vol/Vol)) zugegeben wurde. Fragmente
aus dem Asp-N-Verdau (Verhältnis
Enzym zu Protein von 1/125 (Gew./Gew.) in 15 mM Ammoniumacetatpuffer,
pH 6,5) von reduzierten Proteinen (2 mM DTT in Wasser, 37°C über Nacht)
wurden durch HPLC zur weiteren Analyse getrennt. Die Bestimmung
von freien SH-Gruppen von Cysteinen wurde durch Inkubation mit N-Ethylmaleimid
(NEM) durchgeführt.
C-terminale Aminosäuren
wurden durch Inkubation von Proteinen mit Carboxypeptidase A (Verhältnis Enzym
zu Protein von 1/10 bis 1/100 (Gew./Gew.) in 15 mM HEPES-Puffer, pH 7,5) oder
Carboxypeptidase Y (Verhältnis
Enzym zu Protein von 1/10 bis 4/100 (Gew./Gew.) in 15 mM Ammoniumacetat,
pH 6) bei 4°C
oder Raumtemperatur bestimmt. Die experimentellen Bedingungen wurden
für jede
Substratpräparation
optimiert. Die Reaktion wurde durch die Zugabe von Matrixlösung gestoppt.
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Die
ersten 48 Aminosäuren
wurden durch direkte Sequenzierung des reduzierten und alkylierten
Proteins aufgeklärt. Überlappende
innere Segmente wurden durch Sequenzierung von HPLC-gereinigten
tryptischen Peptiden erhalten. Die C-terminale Sequenz konnte andererseits
nur bestimmt werden, indem unter Verwendung von Carboxypeptidasen
sequenziert wurde. Die C-terminalen Reste wurden in unabhängigen Experimenten
unter Verwendung von entweder Carboxypeptidase Y oder A aufgeklärt. Lange
Strecken von Sequenzdaten, die durch N-terminale Analyse erhalten
wurden, wurden weiterhin durch C-terminale Analyse bestätigt. Die
Aminosäuresequenzen
der Api m 6-Isoformen sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle
1 Aminosäuresequenzen
von Api m 6.01, 6.02, 6.03 und 6.04
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Api
m 6.03 wurde weiterhin durch Massenspektrometrie nach Inkubation
mit entweder Endoproteinase Arg-C, Asp-N oder V8 analysiert. Die
Signale für
proteolytische Peptide waren mit der theoretischen Masse der erwarteten
Fragmente konsistent und bestätigten
die Positionen von Arginin-, Aspartat- und Glutamatresten.
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EMBL-
und SWISS PROT-Datenbanksuchen auf Proteinsequenzhomologie und eine
computerunterstützte
Proteinanalyse wurden durchgeführt,
indem die Wisconsin Package Version 9.1 Software (Genetics Computer
Group, Madison, WI, USA) angewendet wurde. Datenbanksuchen zeigten,
dass Api m 6 eine zu dem epidermalen Wachstumsfaktor ähnliche
Domänensignatur
enthielt, welche von vielen ansonsten nicht verwandten Proteinen
geteilt wird. Siehe Davis, New Biol 2: 410–419 (1990). Es wurde keine
offensichtliche Homo logie zu bekannten Proteinen gefunden, selbst
wenn eine Profilsuche mit dem besonderen Cystein-Spacing-Motiv „CX8CX3CX3CX8CX3CX3C" (wobei X eine beliebige
Aminosäure
ist) durchgeführt
wurde.
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Beispiel 3 Erzeugung von
Antikörpern
gegen Api m 6-Isoformen (Vergleichsbeispiel)
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Eine
B-Zell-Hybridomlinie, welche monoklonale anti-Api m 6.03 (SEQ ID
NO: 3)-Antikörper
erzeugte, wurde ausgehend von Mäusen,
die mit Api m 6.03 (SEQ ID NO: 3) immunisiert wurden, etabliert.
Der Überstand
der Hybridomkultur wurde 1:25.000 in PBS-Tween 1% Milch verdünnt und
mit Membranen für
1 Stunde bei RT inkubiert. Die spezifische Antikörperbindung wurde mit HRP-konjugiertem
Schaf-anti-Maus-Ig-Antikörper
(Amersham, UK) nachgewiesen, und die Peroxidasereaktivität wurde
durch erhöhte
Chemilumineszenz sichtbar gemacht.
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ÄQUIVALENTE
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Anhand
der vorstehenden detaillierten Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen
der Erfindung sollte deutlich werden, dass ein neues Bienengiftallergen
beschrieben wurde. Auch wenn hierin besondere Ausführungsformen
im Detail offenbart wurden, erfolgte dieses nur als Beispiel zu
Zwecken der Veranschaulichung.