Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vakzine gegen Krebserkrankungen zur Verfügung zu
stellen, mit Hilfe derer es möglich
ist, Krebserkrankungen wirksam vorzubeugen und somit das Risiko
einer solchen Erkrankung deutlich zu verringern.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zu Grunde, dass Mimotope von Krebsantigenen dazu verwendet werden
können,
um eine körpereigene
Immunantwort zu stimulieren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist eine Vakzine gegen Krebserkrankungen, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie mindestens ein Peptid mit einer der folgenden Aminosäuresequenzen
und/oder eine funktionelle
Peptidvariante dieser Aminosäuresequenzen,
die durch Ersetzung, Addition und/oder das Weglassen einer oder
mehrerer Aminosäuren
dieser Aminosäuresequenzen
erhalten werden kann, und/oder eine funktionelle Nukleinsäuresequenz
zur Erzeugung besagter Aminosäuresequenzen
oder funktionelle Peptidvarianten umfaßt. Im Speziellen werden unter
funktionellen Peptidvarianten Peptide verstanden, die konservative
Substitutionen aufweisen, ohne dabei ihre Eigenschaft als Antigen-Mimotop
zu verlieren. Die flankierenden Cysteine der Peptid-Mimotope können, müssen jedoch
nicht, die Mimotope über Disulfidbrückenbildung
zirkularisieren und ihnen damit bestimmte Konformationen verleihen.
Die erfindungsgemäßen Peptide oder deren funktionelle
Varianten können
auch mit anderen Peptiden oder Polypeptiden oder mit weiteren chemischen
Gruppen wie Glycosylgruppen, Lipiden, Phosphaten, Acetylgruppen
oder ähnlichem
verknüpft
sein, soweit sie deren Wirkung nicht nachteilig beeinflussen.
Mit einer funktionellen Nukleinsäuresequenz
zur Erzeugung besagten Peptides ist jede Nukleinsäuresequenz
gemeint, DNA oder RNA, welche in der Lage ist, für das entsprechende Peptid
zu kodieren. Diese DNA oder RNA-Moleküle können dabei auch in viralen
Vektoren vorhanden sein.
Zum Auffinden der Aminosäuresequenzen
für die
Vakzine oder das Antigen-Mimotop wird ein Verfahren angewandt, bei
dem Phagenbibliotheken, welche Peptide einer bestimmten Sequenzlänge präsentieren, in
unterschiedlicher Stärke
an Antikörper
gebunden werden, die gegen bestimmte Krebsarten wirksam sind. Die
Phagenbibliotheken repräsentieren
dabei die unterschiedlichsten Sequenzzusammensetzungen einer bestimmten
Peptidlänge
und werden bei diesem Panning dahingehend ausgewählt, dass nur diejenigen Peptidsequenzen,
welche die höchste
Affinität
zum Antikörper
aufweisen, selektiert werden. Nach mehrfacher Wiederholung dieses
Prozesss mit den jeweils selektierten Peptiden ist es möglich, solche
Sequenzen mit der höchsten
Affinität
zum Antikörper
zu isolieren. Die Identifizierung der entsprechenden Aminosäuresequenz
erfolgt über
herkömmliche
gentechnologische Methoden, verbunden mit der Analyse der entsprechenden
Phagen-DNA, aus welcher wiederum die Information über die
Aminosäuresequenz
erhalten wird, die durch den jeweiligen Phagen präsentiert
wurde. Die dabei aufgefundenen Sequenzen müssen nicht notwendigerweise eine
Sequenzhomologie zum entsprechenden Krebsantigen aufweisen. Vielmehr
genügt
es, dass sie in der Lage sind, auf Grund ihrer strukturellen Eigenschaften
an das Paratop des Krebsantikörpers
zu binden. Die aufgefundenen Sequenzen werden als Antigen-Mimotope
verwendet, wobei die Antigen-Mimotope selbst nicht mehr mit einem
Phagen oder Phagenpartikel verknüpft
sind.
Alternativ zum Verfahren, welches
filamentöse
Phagenbibliotheken verwendet, können
auch chemisch erzeugte Peptidbibliotheken verwendet werden, welche
etwa mittels kombinatorischer Chemie zum Beispiel an der Festphase
erhalten wurden.
In jedem Fall zeichnen sich die Antigen-Mimotope
jedoch dadurch aus, dass sie phagenfrei sind.
Bei den zur Selektion verwendeten
Antikörpern
handelt es sich zum einen um Trastuzumab, welcher auch unter dem
Handelsnamen Herceptin
® vertrieben wird. Dieser
monoklonale, antineoplastische Antikörper wirkt insbesondere auf
das z.B. bei Brustkrebs oder Ovarialcarzinom exprimierte HER2/neu
Antigen. Die folgenden Peptide wurden mittels eines Pannings mit
Trastuzumab identifiziert:
Weiterhin wurde zur Selektion der
Antikörper
Rituximab verwendet, welcher auch unter dem Handelsnamen Rituxan
® vertrieben
wird. Dieser monoklonale, antineoplastische Antikörper wirkt
insbesondere auf das CD20 Antigen, das z.B. beim B-zellulären Non-Hodgkin-Lymphom
exprimiert wird. Die folgenden Peptide wurden mittels eines Pannings
mit Rituximab identifiziert:
Weiterhin wurde zur Mimotop-Selektion
der monoklonale Antikörper
Cetuximab verwendet, der unter dem Handelsnamen Erbitux oder EMB72100
® erhältlich ist.
Diese Antikörper
wirken insbesondere auf das HER1 (oder ErbB1, oder Epidermal Growth
Factor Rezeptor-1) Antigen, welches z.B. bei Darm-, Brust-, Ovarial-,
Lungen-, Prostata-, Nieren-, Blasenkrebs, und Gehirntumoren exprimiert
wird. Die folgenden Peptide wurden mittels eines Pannings mit Cetuximab
ermittelt:
Als weiterer Antikörper zur
Selektion diente der monoklonale Antikörper chl4.l8, der insbesondere
auf das GD2 Antigen wirkt, das zB. bei Melanomen und beim Neuroblastom
exprimiert wird. Die folgenden Peptide wurden mittels eines Pannings
mit Cetuximab ermittelt:
Schließlich diente auch der monoklonale
Antikörper
225.285, der gegen das High Molecular Weight Melanoma Associated
Antigen (HMW-MAA) des Melanoms, das auch an Brustkrebszellen exprimiert
ist, gerichtet ist, zur Mimotop-Selektion. Die folgenden Peptide
wurden mittels eines Pannings mit 225.285 identifiziert:
Die Antikörper Trastuzumab, Rituximab,
Cetuximab und 14.18 zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass
sie bereits klinische Wirksamkeit aufweisen, das heißt, dass
ihre tatsächliche
Wirkung gegen die entsprechenden Antigene in entsprechenden Experimenten
und Studien bestätigt
wurde. Der Antikörper
225.285 wurde klinisch diagnostisch in der Radioimmuno-Szintigraphie
in Melanompatienten angewandt, wobei diese Patienten eine signifikant
längere Überlebenszeit
zeigten.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Peptid oder dessen funktionale Variante mit einem Träger konjugiert.
Als Träger eignen sich Moleküle, an die
chemisch eines oder mehrere Peptide gebunden werden können.
Bevorzugt wird das Peptid oder dessen
funktionale Variante mit einem immunogenen Träger konjugiert.
Solche Träger können Makromoleküle aller
Art sein, die in der Lage sind immunstimmulierend zu wirken. Es
ist jedoch von Bedeutung, dass ein gewählter Träger für Tiere und insbesondere für Menschen
verträglich,
d.h. nicht toxisch ist und keine Gefahren etwa eines Phagen oder
Phagenpartikels bezüglich
eventuell enthaltener Toxine oder der Möglichkeit der Infektion etwa
von Darmbakterien in sich birgt, sowie nicht giftig ist und keine
Serumkrankheiten oder Lebensmittelallergien auslöst. Die Konjugation mit einem
Träger
hat zur Folge, dass die Immunogenität der Vakzine erhöht wird.
Als Beispiele von Trägem
wären zu
nennen Keyhole-Limpet-Hemocyanin (KLH), Tetanustoxoid (TT), Albumin-bindendes
Protein (ABP) oder Rinderserumalbumin (BSA). Bevorzugt wird das
Peptid oder dessen funktionelle Variante an Keyhole-Limpet-Hemocyanin
(KLH) oder Tetanustoxoid (TT) konjugiert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
besteht der Träger
aus einem Multimeren der Aminosäure
Lysin. Dieses Polylysin ist bevorzugterweise als Dendrimer, d.h.
als Polymer mit mehreren Verzweigungen aufgebaut, welches mehrere
funktionelle Gruppen, insbesondere Aminogruppen, zur Verfügung stellt, so
dass mehrere Peptide an den Träger
gebunden werden können.
Diese rein synthetische Variante wird als „multiple antigenic peptide" bezeichnet (MAP)
und führt
ebenfalls zur Erhöhung
der Immunogenität
ohne einen immunogenen Träger
zu benutzen. Dies ist den Schriften von Tam JP, PNAS 1988; 85: 5409–13: „Synthetic peptide
vaccine design: synthesis and properties of a high-density multiple
antigenic peptide." sowie
von Olszewska W. et al.
Virology 2000; 20: 98–105: „Protection
against measles virus-induced encephalitis by anti-mimotope antibodies:
the role of antibody affinity" nachzulesen.
Die Konjugation der Peptide oder
deren Varianten an das Trägermaterial
kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise auf gentechnologischem
oder chemischem Weg, das heißt
die Verknüpfung
von Träger und
einer funktionellen Gruppe am Peptid erfolgt durch eine chemische
Reaktion. Bevorzugt findet sich die Verknüpfung an einem Ende des Peptides.
Auf gentechnologischem Weg kann die Kopplung des Proteinträgermoleküls mit dem
Peptid oder dessen Variante so hergestellt werden, dass eine für die Gesamtsequenz des
Konjugates kodierende DNA- oder RNA-Sequenz in ein Expressionssystem
eingebaut wird, von dem das Gesamtkonjugat dann exprimiert wird.
Diese Form der Konjugation kann selbstverständlich nur für den Fall
angewendet werden, dass auch das Gesamtkonjugat ein Proteinmolekül ist.
Bevorzugterweise werden die Peptide
oder deren Varianten auf chemischen Wege mit dem Träger konjugiert.
Das heißt,
die Verknüpfung
von Peptid oder dessen Variante und dem Träger zum Konjugat erfolgt als
chemische Reaktion ohne Zuhilfenahme eines Expressionssystems.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird das Peptid oder dessen funktionelle Variante über einen
Linker mit einem Träger
konjugiert. Dieser Linker dient zum einen als Abstandshalter zum
Träger, aber
auch zu einer verbesserten Kopplung an denselben. Vorzugsweise wird
der Linker an die Peptidsequenz angefügt beziehungsweise mit ihr
synthetisiert.
Als Linker eignet sich beispielsweise
pentameres Glycin, das mit dem C-Terminus
des Peptides verknüpft
ist. Um die Kopplungsreaktion an ein Trägerprotein zu erleichtern,
kann ein C-terminales Cystein eingeführt werden. Damit lässt sich
das Peptid mit Linker über
eine Disulfidbrücke
an den Träger
koppeln. Weiterhin eignet sich als Linker das Motiv GPGPG, welches
ebenfalls durch einen Cysteinrest zum Motiv GPGPGC erweitert werden
kann, um eine Dilufidbrückenbindung
zum Trägerprotein
zu erzielen.
Die Peptide oder deren funktionelle
Varianten können
sowohl einfach als auch mehrfach an den Träger konjugiert werden, das
heißt
an einen Träger
werden ein oder mehrere Peptidmoleküle oder dessen funktionelle
Varianten angehängt.
Vorzugsweise werden mehrere Peptidmoleküle angehängt.
Es ist auch möglich, Peptidmischungen, d.h.
Mischungen unterschiedlicher Mimotope an den Träger zu konjugieren.
Die Peptide oder deren funktionelle
Varianten können
als Mono-, Di-, Tri- oder
Oligomer mit dem Träger
konjugiert werden. Solche Konjugationen sind beispielsweise in der
Druckschrift von Th.H.Turpen, F.J. Reinel, Y. Charoenvit, S.L. Hoffmann,
V. Fallarme in Bio/Technology 1995, Band 13, Seiten 53 bis 57 am
Beispiel der Konjugation von Epitopen mit makromolekularen Trägern beschrieben.
Auf den Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird hiermit Bezug
genommen. Die beschriebenen Vorgehensweisen lassen sich analog auf
die Herstellung der Konjugate für
die erfindungsgemäße Vakzine übertragen.
Wird die Konjugation eines di- oder
oligomeren Peptitkonjugats auf dem Weg des oben beschriebenen gentechnologischen
Verfahrens durchgeführt,
so werden die für
die Peptide codierenden DNA oder RNA-Abschnitte ein- oder mehrmals hintereinander
gereiht in die für
den Träger
codierende DNA- oder RNA-Sequenz integriert. Dadurch wird die Expression
di- oder oligomerer Peptidkonjugate erreicht.
Die Konjugation an den immunogenen
Träger
kann jeweils mit oder ohne Linker erfolgen, wobei eine Konjugation
mittels Linker bevorzugt ist.
Die erfindungsgemäße Vakzine kann auf verschiedene
Arten appliziert werden. Die Verabreichung der die Peptide selbst
beziehungsweise deren funktionelle Peptid- oder Mimotopvarianten,
oder der diesen entsprechenden Nukleinsäuresequenzen enthaltenden Vakzine
kann beispielsweise intravenös,
subkutan oder auch durch orale Einnahme der Vakzine in Kapsel- oder
Tablettenform erfolgen. Enthält
die erfindungsgemäße Vakzine
funktionelle Nukleinsäurevarianten
der Peptide, kann die Verabreichung auch mit Hilfe einer ex-vivo Prozedur
erfolgen, die die Entnahme von Zellen aus einem Organismus, das
Eindringen der erfindungsgemäßen Vakzine
in diese Zelle, und das Wiedereindringen der behandelten Zellen
in den Organismus umfaßt.
Die erfindungsgemäße Vakzine kann in vielfältiger Weise
auf gentechnologischem oder chemischem Weg hergestellt werden. Handelt
es sich um einen chemischen Weg, so bietet sich die Festphasenpeptidsynthese
an. Weiter bevorzugt wird das synthetisch hergestellte Peptid, die
funktionelle Peptidvariante oder mimetische Peptidvariante auf chemischen
Weg über
einen Linker mit einem Träger
wie KLH , TT oder dendrimeres Polylysin als MAP verknüpft.
Die erfindungsgemäße Vakzine kann zur prophylaktischen
und akuten Behandlung von Menschen und Tieren eingesetzt werden,
die mit den oben genannten Antigenen assoziierte Krebsarten entwickelt
haben oder entwickeln können.
Sollte die Vakzine anstatt eines
der oben genannten Peptide eine funktionelle Nukleinsäuresequenz zur
Erzeugung besagter Aminosäuresequenzen
oder funktioneller Peptidvarianten enthalten, so ist es beispielsweise
auch möglich,
dass diese funktionelle Nukleinsäuresequenz
noch zusätzlich
für einen
immunogenen Träger
und eventuell zusätzlich
noch für
einen Linker als Abstandshalter kodiert, so dass in vivo ein Wirkstoff
entstehen kann, der bereits komplett aus einem Peptid oder funktioneller
Peptidvariante, einem Linker und dem immunogenen Träger aufgebaut
ist. Die oben genannten bevorzugten Ausführungsformen gelten damit auch
hier.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden
Erfindung die Verwendung eines Peptides mit einer der oben genannten
Aminosäuresequenzen
und/oder eine funktionelle Peptidvariante dieser Aminosäuresequenzen,
die durch Ersetzung, Addition und/oder das Weglassen einer oder
mehrerer Aminosäuren
dieser Aminosäuresequenzen
erhalten werden kann, und/oder eine funktionelle Nukleinsäuresequenz
zur Erzeugung besagter Aminosäuresequenzen
oder funktioneller Peptidvarianten, zur Herstellung einer Vakzine.
Dabei gelten alle oben genannten
bevorzugten Ausführungsformen,
wie etwa die Konjugation des Peptides oder der funktionellen Peptidvariante
mit einem immunogenen Träger,
die Konjugation mittels eines Linkers als Abstandhalter usw..
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ein Mimotop eines Krebsantigens als diagnostisches Mittel,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es mindestens ein Peptid
der oben genannten Aminosäuresequenzen
und/oder eine funktionelle Peptidvariante dieser Sequenzen, die
durch Ersetzung, Addition und/oder das Weglassen einer oder mehrerer
Aminosäuren
dieser Sequenzen erhalten werden kann, umfaßt. Damit kann das erfindungsgemäße Antigen-Mimotop
sowohl als Vakzinbestandteil als auch als diagnostisches Mittel
in-vitro zur Überprüfung eines
Impferfolges angewandt werden. Diese in vitro Prüfung umfasst die Detektion
und Quantifizierung von anti-Mimotop-Antikörpern, welche nach Vakzinierung
mit Mimotopen, oder deren funktionellen Varianten, oder deren korrespondierenden
Nukleinsäuren,
induziert werden. Dieses Verfahren schliesst gängige serologische Methoden
wie zB. ELISA (Enzyme-Linked-Immuno-Sorbent-Assay), RIA (Radio-Immuno-Assay),
oder fluoreszenz-optische immunologische Methoden ein. Z-B. wird
eine ELISA Platte mit dem Mimotop beschichtet und mit Patientenserum
inkubiert. Gebundene Antikörper
aus Seren immunisierter Patienten werden mit Enzym-gekoppelten Anti-Antikörpern detektiert.
Substratzugabe macht die Reaktion sichtbar und das Signal kann einer
qualitativen und quantitativen Auswertung zugeführt werden. Der Impferfolg ist
direkt proportional der Menge an induzierten Antikörpern gegen
das geimpfte Mimotop.
Auch in diesem Fall wird auf die
bereits oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen Bezug genommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Peptid oder dessen funktionelle Variante mit oder ohne Linker
an einen Träger
konjugiert. Wird das Antigen-Mimotop als diagnostisches Mittel verwendet,
so wird es bevorzugt mit einem Träger konjugiert, welcher nicht
zur vorausgehenden Vakzinierung verwendet wurde. Damit wird bei
der Überprüfung des Impferfolges
verhindert, dass das diagnostische Mittel auf Antikörper reagiert, die
gegen den Trägeranteil
der Vakzine gebildet wurden und daher nicht zur Krankheitsprophylaxe
beziehungsweise zu einer Therapie dienen. Der Träger kann, muß aber nicht
notwendigerweise immunogen sein.
Vorzugsweise wird ein Linker zwischen
Träger
und Peptid als Abstandshalter beziehungsweise zur einfacheren Kopplung
des Peptides an den Träger
verwendet.
Analog zu der erfindungsgemäßen Vakzine
können
die Antigen-Mimotope sowohl auf chemischen als auch auf gentechnologischem
Wege hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich, das Antigen-Mimotop
als monomeres, dimeres, trimeres usw. an den Träger zu koppeln. Außerdem kann
das Antigen-Mimotop einfach oder mehrfach an den Träger gebunden
werden.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden
Erfindung die Verwendung eines Peptides mit einer der oben genannten
Aminosäureseugenzen
und/oder eine funktionelle Peptidvariante dieser Aminosäuresequenzen,
die durch Ersetzung, Addition und/oder das Weglassen einer oder
mehrerer Aminosäuren
dieser Aminosäuresequenzen
erhalten werden kann, zur Herstellung eines diagnostischen Mittels.
Auf die oben genannten bevorzugten
Ausführungsformen
wird auch in diesem Fall ausdrücklich
Bezug genommen.
Sequenzprotokoll – freier
Text
Der im Sequenzprotokoll angegebene
freie Text, unter der Rubrik <223> aufgeführt, wird
wie folgt übersetzt:
„Mimotope
selected with the help of Trastuzumab" = mittels Trastuzumab selektiertes
Mimotop
"Mimotope
selected with the help of Rituximab" = mittels Rituximab selektiertes Mimotop
"Mimotope selected
with the help of Cetuximab" =
mittels Cetuximab selektiertes Mimotop
"Mimotope selected with the help of 14.18" = mittels 14.18
selektiertes Mimotop
"Mimotope
selected with the help of 225.28S" = mittels 225.285 selektiertes Mimptop SEQUENZPROTOKOLL