-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Medizin und befasst sich mit einem
molekularen diagnostischen Marker für durch humanes Papillomvirus (HPV)
induzierte Karzinome und ihre Vorstufenläsionen, wie invasives Zervixkarzinom,
prämaligne
zervikale Läsionen
mit invasivem Potential und durch humanes Hochrisiko-Papillomvirus (HPV)
induzierte invasive nichtzervikale Karzinome. Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung des TSLC1-Gens
als Marker für
HPV-induzierte invasive Karzinome und ihre Vorstufenläsionen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebärmutterhalskrebs
ist bei Frauen weltweit die zweithäufigste Krebsart und ist für ungefähr 250 000
Krebstote im Jahr verantwortlich.
-
Die
Entwicklung eines Zervixkarzinoms ist durch eine Abfolge von prämalignen
Läsionen
gekennzeichnet, die sogenannte zervikale intraepitheliale Neoplasie
(CIN), die mit I bis III abgestuft wird, was sich auf leichte Dysplasie
(CIN I), mäßige Dysplasie
(CIN II) und schwere Dysplasie/Carcinoma in situ (CIN III) bezieht.
-
Im
letzten Jahrzehnt hat sich die Erkenntnis gut etabliert, dass die
zervikale Karzinogenese durch eine Infektion mit humanem Hochrisiko-Papillomvirus (HPV)
eingeleitet wird. Es hat sich gezeigt, dass die Expression der viralen
Oncogene E6 und E7, die den p53- bzw. den Rb-Tumorsuppressor-Weg
stören,
wesentlich sowohl für
das Einsetzen der Onkogenese als auch für die Aufrechterhaltung eines
malignen Phänotyps
ist. Im Einklang mit einem mehrstufigen Vor gang der Karzinigenese
sind für
die Weiterentwicklung einer hr-HPV-infizierten Zelle zu einem invasiven
Karzinom jedoch zusätzliche
Veränderungen im
Wirtszellgenom erforderlich.
-
Im
Einklang mit multiplen Ereignissen, die der zervikalen Karzinogenese
zugrunde liegen, steht die Beobachtung, dass nur ein kleiner Anteil
der mit Hochrisiko-HPV
infizierten Frauen prämaligne
zervikale Läsionen
einer hohen Stufe (CIN III) oder ein Zervikalkarzinom entwickeln,
und bei den meisten Frauen mit prämalignen zervikalen Läsionen bilden sich
die Läsionen
spontan wieder zurück.
-
Zur
Zeit gibt es jedoch keine Marker, mit denen sich vorhersagen lässt, welche
prämalignen
Läsionen
sich zurückbilden
werden oder letztlich zu einem Zervikalkarzinom weiterentwickeln.
Daher umfasst die allgemeine medizinische Praxis die Behandlung
aller Frauen mit morphologisch bestätigtem CIN II und CIN III,
um die Entwicklung eines Zervikalkarzinoms zu verhindern. Folglich
werden viele Frauen unnötig
behandelt und machen sich unnötige
Sorgen.
-
Kurzbeschreibung der Erfindung
-
Es
hat sich jetzt überraschenderweise
gezeigt, dass das Tumorsuppressor-Gen TSLC1 (tumor suppressor lung
cancer 1) als Tumorsuppressor-Gen an der zervikalen Karzinogenese
beteiligt ist und dass die Stillschaltung von TSLC1 oder ein niedriges Expressionsniveau
des TSLC1-Gens eine wichtige Determinante der zervikalen Karzinogenese
ist. Im Vergleich zu seiner Rolle bei der Entwicklung einer Untergruppe
von Lungenkarzinomen spielt die Stillschaltung von TSLC1 bei der
zervikalen Karzinogenese eine noch bedeutendere Rolle. TSLC1 und
seine Genprodukte stellen also wertvolle molekulare Marker dar,
um invasive zervikale Läsionen
zu diagnostizieren und/oder (besser) vorhersagen zu können, welche
prämalignen
Läsionen
eine hohe Wahrscheinlichkeit haben, sich zu einem Zervixkarzinom weiterzuentwickeln.
-
Ein
Zervixkarzinom ist fast ausschließlich mit einer Infektion durch
humanes Papillomvirus (HPV) assoziiert. Humane Papillomviren bilden
eine Gruppe von mehr als 100 Typen von Viren, die anhand von Variationen
der DNA-Sequenz identifiziert werden. Die verschiedenen HPVs verursachen
eine Vielzahl von Haut- und Schleimhauterkrankungen. Bestimmte Typen
können
Warzen oder Papillome verursachen, bei denen es sich um benigne
(gutartige) Tumoren handelt. Bei anderen hat sich gezeigt, dass
sie ein invasives Karzinom des Gebärmutterhalses verursachen.
-
HPVs
werden auf der Grundlage ihrer Fähigkeit,
bei infizierten Zellen maligne Veränderungen zu induzieren, grob
in Niedrigrisiko- und Hochrisikotypen klassifiziert. Niedrigrisiko-HPV-Typen,
wie 1, 2, 4, 6, 11, 13 und 32, sind in erster Linie mit gutartigen Läsionen oder
gewöhnlichen
Warzen assoziiert, während
die Hochrisikotypen, wie 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56,
58, 59, 68, 73 und 82, in erster Linie mit prämalignen und malignen epithelialen
Läsionen
assoziiert sind. Diese Hochrisikotypen von HPV verursachen ein Wachstum,
das im Vergleich zu den Warzen, die von Niedrigrisikotypen, zum
Beispiel HPV-6 und HPV-11, verursacht werden, gewöhnlich flach
und fast unsichtbar ist.
-
Daher
ist die vorliegende Erfindung nicht nur geeignet, um mit TSLC1 (tumor
suppressor lung cancer 1) assoziiertes invasives Zervixkarzinom
nachzuweisen, sondern auch andere invasive Karzinome nachzuweisen,
die durch HPV, insbesondere des Hochrisikotyps, induziert werden,
und gibt ein Verfahren zur Bewertung des Risikos an, dass prämaligne Läsionen invasiv
werden.
-
Dementsprechend
gibt die vorliegende Erfindung Verfahren, wie sie in Anspruch 1
definiert sind, zum Nachweis eines HPV-induzierten invasiven Karzinoms
oder einer Vorstufenläsion
davon, das bzw. die mit dem tumor suppressor lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert
ist, bei einem Patienten, der dessen bedarf, an, wobei das Verfahren
das In-Kontakt-Bringen einer Zellkomponente einer Testzelle des
Patienten mit einem Reagens, das die Menge der Zellkomponente in
der Testzelle nachweist, und die Bestimmung einer Modifikation der
Menge der Zellkomponente in der Testzelle im Vergleich zu einer
vergleichbaren gesunden Zelle umfasst, wobei die Zellkomponente
die Menge an TSLC1 in der Zelle anzeigt und die Modifikation die
Anwesenheit eines HPV-induzierten invasiven Karzinoms anzeigt.
-
Sehr
gut geeignete HPV-induzierte invasive Karzinome oder Vorstufenläsionen davon
im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung sind invasive Zervixkarzinome
und prämaligne
zervikale Läsionen mit
invasivem Potential, aber auch invasive Karzinome und prämaligne
Läsionen,
die durch HPV in anderen Geweben induziert werden, wie in der Mundhöhle, dem
Oropharynx, Anus, Rektum, Penis, der Vulva usw.
-
Eine
Testzelle kann eine neoplastische Zelle, eine proliferierende Zervixzelle
oder irgendeine andere Zelle sein, bei der die Anwesenheit eines HPV-induzierten
invasiven Karzinoms oder einer Vorstufenläsion davon, die mit TSLC1 assoziiert
ist, nachgewiesen werden soll.
-
In
einer anderen Ausführungsform
gibt die vorliegende Erfindung Verfahren, wie sie in Anspruch 1
definiert sind, zum Nachweis von HPV-induzierten invasiven Karzinomen
an, wobei das Verfahren das In-Kontakt-Bringen einer Zielzellkomponente
einer Testzelle mit einem Reagens, das TSLC1 nachweist, und den
Nachweis einer Reduktion von TSLC1 im Vergleich zu einer vergleichbaren
normalen Zelle umfasst, wobei bei diesem Nachweis vorzugsweise eine
erhöhte
Methylierung des TSLC1-Promotors in der Testzelle und/oder eine
reduzierte Produktion von TSLC1 in der Testzelle im Vergleich zu
der vergleichbaren normalen Zelle bestimmt wird.
-
In
noch einer anderen Ausführungsform
gibt die vorliegende Offenbarung Verfahren zur Behandlung von durch
Hochrisiko-HPV induzierten invasiven Karzinomen und ihrer Vorstufenläsionen,
die mit einer Modifikation der TSLC1-Produktion in Testzellen assoziiert
ist, bei einem Patienten, der dessen bedarf, an, wobei das Verfahren
das In-Kontakt-Bringen von Zellen eines Patienten, der unter dem
Karzinom leidet, mit einer therapeutisch wirksamen Menge eines Reagens
umfasst, das die TSLC1-Menge in Testzellen erhöht.
-
In
einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
die Verwendung von molekularen diagnostischen Markern, wie sie in
Anspruch 21 definiert sind, zum Nachweis von HPV-induzierten invasiven
Karzinomen und deren Vorstufenläsionen, die
mit dem tumor suppressor lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert sind,
wobei der Marker eine TSLC1-Promotor-Methylierung, eine Expression
von mit der Produktion von TSLC1-Polypeptid assoziierter mRNA und/oder
einen Allelverlust des 11q23-Chromosoms anzeigt. Durch diese Verwendung
kann die Gefahr einer Weiterentwicklung zum invasiven Karzinom bestimmt
werden.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
den 5'-regulatorischen
Bereich (–894
bis –1)
von TSLC1 und codierende sowie transcribierte 3'-nichtcodierende Sequenzen (1 bis 1456),
die von dem Genbank-Zugriffscodes AP_003172 bzw. NM_014333 abgeleitet
sind. Das Start- und das Stopcodon sind kursiv dargestellt und unterstrichen.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
-
"Expression" bezieht sich auf
die Transcription eines Gens zu struktureller RNA (rRNA, tRNA) oder
Messenger-RNA (mRNA) und gegebenenfalls die anschließende Translation
zu einem Protein.
-
Der
Ausdruck "HPV-induziertes
invasives Karzinom" bezieht
sich auf ein Karzinom, das durch Hochrisiko-HPV induziert ist und
in das umgebende Gewebe eindringt.
-
Der
Ausdruck "invasives
Zervixkarzinom" bezieht
sich auf ein Zervixkarzinom, das in das umgebende Gewebe eindringt.
-
Die
Ausdrücke "prämaligne
Läsion" und "Vorstufenläsion" beziehen sich auf
ein Stadium in der mehrstufigen zellulären Entwicklung zu einem Karzinom
mit einer stark erhöhten
Gefahr, sich zu einem Karzinom weiterzuentwickeln. Mit der klassischen
Morphologie ist der Pathologe nicht in der Lage, bei einem individuellen
Patienten vorherzusagen, welche dieser Läsionen sich weiterentwickeln
oder zurückbilden
wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren,
mit dem sich die Weiterentwicklung zum invasiven Karzinom vorhersagen
lässt.
-
Der
Ausdruck "invasives
Potential" bezieht sich
auf das Potential, in umgebendes Gewebe einzudringen und folglich
maligne zu werden.
-
Der
Ausdruck "prämaligne
zervikale Läsion" bezieht sich auf
ein Stadium in der mehrstufigen zellulären Entwicklung zu einem Zervixkarzinom
mit einer stark erhöhten
Gefahr, sich zu einem Zervixkarzinom weiterzuentwickeln. Mit der
klassischen Morphologie ist der Pathologe nicht in der Lage, bei
einer individuellen Patientin vorherzusagen, welche dieser Läsionen sich
weiterentwickeln oder zurückbilden wird.
-
Der
Ausdruck "zum spezifischen
Hybridisieren mit ... befähigt" bezieht sich auf
eine Nucleinsäuresequenz,
die zur spezifischen Basenpaarung mit einer komplementären Nucleinsäuresequenz
und zur Bindung an dieselbe unter Bildung eines Nucleinsäureduplex
befähigt
ist.
-
Ein "Komplement" oder eine "komplementäre Sequenz" ist eine Sequenz
von Nucleotiden, die einen durch Wasserstoffbrücken gebundenen Duplex mit
einer anderen Sequenz von Nucleotiden gemäß den Basenpaarungsregeln nach
Watson und Crick bildet. Z. B. ist 3'-TTCCGA-5' die komplementäre Basensequenz zu 5'-AAGGCT-3'.
-
Der
Ausdruck "stringente
Hybridisierungsbedingungen" bezieht
sich auf Hybridisierungsbedingungen, die die Stabilität von Hybriden
beeinflussen, zum Beispiel Temperatur, Salzkonzentration, pH-Wert,
Formamid-Konzentration und dergleichen. Diese Bedingungen werden
empirisch optimiert, um die spezifische Bindung des Primers oder
der Sonde an ihre Zielnucleinsäuresequenz
zu maximieren und die unspezifische Bindung zu minimieren. Die Ausdrücke werden
so verwendet, dass sie sich auch auf Bedingungen beziehen, unter
denen eine Sonde oder ein Primer mit ihrer bzw. seiner Zielsequenz
in einem nachweisbar höheren
Ausmaß (z.
B. wenigstens das Zweifache des Hintergrunds) als mit anderen Sequenzen
hybridisiert. Stringente Bedingungen sind sequenzabhängig und
werden unter verschiedenen Umständen
unterschiedlich sein. Längere
Sequenzen hybridisieren spezifisch bei höheren Temperaturen. Im Allgemeinen
werden stringente Bedingungen so ausgewählt, dass sie um etwa 5°C niedriger
liegen als der thermische Schmelzpunkt (Tm)
für die
spezifische Sequenz bei einer definierten Ionenstärke und
einem definierten pH-Wert. Tm ist die Temperatur
(bei einer definierten Ionenstärke
und einem definierten pH-Wert), bei der 50% einer komplementären Zielsequenz
mit einer vollkommen dazu passenden Sonde bzw. Primer hybridisieren.
Typischerweise werden stringente Bedingungen diejenigen sein, bei
denen die Salzkonzentration kleiner als etwa 1,0 M Na-Ionen ist
und typischerweise etwa 0,01 bis 1,0 M Na-Ionen-Konzentration (oder
andere Salze) bei pH 7,0 bis 8,3 beträgt, und die Temperatur beträgt wenigstens
etwa 30°C
für kurze
Sonden oder Primer (z. B. 10 bis 50 Nucleotide) und wenigstens etwa
60°C für lange
Sonden oder Primer (z. B. mehr als 50 Nucleotide). Stringente Bedingungen
können auch
durch die Zugabe von destabilisierenden Mitteln, wie Formamid, erreicht
werden. Beispielhafte Bedingungen niedriger Stringenz oder "Bedingungen reduzierter
Stringenz" umfassen
eine Hybridisierung mit einer Pufferlösung mit 30% Formamid, 1 M
NaCl, 1% SDS bei 37°C
und Waschen in 2×SSC
bei 40°C. Beispielhafte
Bedingungen hoher Stringenz umfassen eine Hybridisierung in 50%
Formamid, 1 M NaCl, 1% SDS bei 37°C
und Waschen in 0,1×SSC
bei 60°C.
Hybridisierungsverfahren sind in der Technik wohlbekannt und sind
zum Beispiel in Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology,
John Wiley & Sons
Inc., 1994, beschrieben.
-
Der
Ausdruck "Oligonucleotid" bezieht sich auf
eine kurze Sequenz von Nucleotidmonomeren (gewöhnlich 6 bis 100 Nucleotide),
die durch phosphorhaltige Bindungen (z. B. Phosphodiester, Alkyl- und
Arylphosphat, Phosphorothioat) oder nichtphosphorhaltige Bindungen
(z. B. Peptid, Sulfamat und andere) miteinander verknüpft sind.
Ein Oligonucleotid kann modifizierte Nucleotide enthalten, die modifizierte
Basen (z. B. 5-Methylcytosin) und modifizierte Zuckergruppen (z.
B. 2'-O-Methylribosyl,
2'-O-Methoxyethylribosyl,
2'-Fluorribosyl,
2'-Aminoribosyl
und dergleichen) aufweisen. Oligonucleotide können natürlich vorkommende oder synthetische
Moleküle
von doppel- und einzelsträngiger
DNA und doppel- und einzelsträngiger RNA
mit zirkulärer,
verzweigter oder linearer Form sein und können gegebenenfalls Domänen enthalten,
die stabile Sekundärstrukturen
(z. B. Stem-and-Loop- sowie Loop-Stem-Loop-Strukturen) bilden können.
-
Der
hier verwendete Ausdruck "Primer" bezieht sich auf
ein Oligonucleotid, das sich an das Amplifikations-Target assoziieren
kann und dadurch die Anbindung einer DNA-Polymerase ermöglicht,
so dass es als Einleitungspunkt der DNA-Synthese dient, wenn es Bedingungen
ausgesetzt wird, bei denen die Synthese eines Primerverlängerungsprodukts,
das zu einem Nucleinsäurestrang
komplementär
ist, induziert wird, d. h. in Gegenwart von Nucleotiden und eines
Polymerisationskatalysators, wie DNA-Polymerase, und bei einer geeigneten
Temperatur und einem geeigneten pH-Wert. Der Primer (Amplifikationsprimer)
ist vorzugsweise einzelsträngig,
um eine maximale Effizienz bei der Amplifikation zu erhalten. Vorzugsweise
ist der Primer ein Oligodesoxyribonucleotid. Der Primer muss ausreichend lang
sein, um die Synthese von Verlängerungsprodukten
in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators einzuleiten. Die
genauen Längen
der Primer hängen
von vielen Faktoren ab einschließlich der Temperatur und der
Quelle des Primers. Der hier verwendete Ausdruck "Paar von bidirektionalen
Primern" bezieht
sich auf einen Vorwärts-
und einen Rückwärts-Primer,
wie sie üblicherweise
im Bereich der DNA-Amplifikation, wie bei der PCR-Amplifikation,
verwendet werden.
-
Der
Ausdruck "Sonde" bezieht sich auf
eine einzelsträngige
Oligonucleotidsequenz, die eine komplementäre Sequenz in einem Zielnucleinsäuresequenz-Analyten oder ihr
cDNA-Derivat erkennt und einen über
Wasserstoffbrücken
verbundenen Duplex damit bildet.
-
Das
TSLC1-Gen (tumor suppressor in lung cancer 1) (Genbank-Zugriffsnummer
NM_014333) wurde ursprünglich
als Tumorsuppressor-Gen in der Lungenkrebs-Zelllinie A549 durch funktionelle Komplementierungsstudien
identifiziert (Kuramochi et al., 2001; Nature Genet. 27, 427-430).
Es wurde gezeigt, dass die erneute Expression von TSLC1 in der Lungenkrebs-Zelllinie
A549 die Tumorigenität
bei Nacktmäusen
unterdrückte.
Außerdem
wurde gezeigt, dass der Verlust oder die Unterdrückung der TSLC1-Expression
in anderen Lungenkrebs-Zelllinien bei Nacktmäusen sowohl mit der Tumorigenität als auch
mit der Milz-zu-Leber-Metastasierung
korreliert. Es zeigte sich, dass die Unterdrückung der TSLC1-mRNA in diesen Zelllinien
mit der Hypermethylierung des TSLC1-Promotors korreliert.
-
Die
anschließende
Analyse von nichtkleinzelligen Lungenkarzinomen (NSCLC) ergab bei
etwa 40% der Lungenkarzinome einen Allelverlust bei 11q23.2, dem
TSLC1-Locus, und innerhalb dieser Gruppe von Tumoren mit Allelverlust
konnte in 85% der Fälle
einer Promotorhypermethylierung des anderen Allels nachgewiesen
werden.
-
TSLC1
codiert einen Vertreter der Immunglobulin-Superfamilie von Zelladhäsionsmolekülen (IgCAMs),
die aus einer Vielzahl von Zelloberflächenmolekülen besteht, die durch eine
Immunglobulineinheit gekennzeichnet sind. Das TSLC1-Protein ist ein N-verknüpftes Glycoprotein
von 75 kDa, das in der Zellmembran lokalisiert ist und an der intrazellulären Adhäsion über homophile
trans-Wechselwirkung beteiligt ist (Masuda et al, 2002; J Biol Chem
277, 31014-31019).
-
Die
Erfinder haben jetzt festgestellt, dass die TSLC1-Stillschaltung
ein häufiges
Ereignis in Zervixkarzinom-Zelllinien ist. Es zeigt sich, dass sich
die TSLC1-Stillschaltung
aus einer Hypermethylierung des TSLC1-Promotors ergibt, entweder
in Kombination mit einem Allelverlust oder auch nicht. In-vitro-Studien
zeigten eine funktionelle Beteiligung der TSLC1-Inaktivierung sowohl
am verankerungsunabhängigen
Wachstum als auch an der Tumorigenität von Zervixkarzinomzellen,
während
die Immortalität und
die Proliferation nicht beeinflusst waren. Dies deutet auf eine
Rolle der TSLC1-Stillschaltung bei der Tumorinvasion und nicht bei
der Proliferation hin. Es war bereits bekannt, dass der Verlust
eines mutmaßlichen
Tumorsuppressor-Gens auf dem Chromosom 11 an der Tumorigenität von SiHa-Zervixkarzinomzellen
beteiligt ist, und ein Allelverlust bei 11q22-23 wurde bei invasiven
Zervixkarzinomen häufig
nachgewiesen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Inaktivierung
von TSLC1 bei 11q23.2 eine entscheidende Rolle bei der Invasion durch
ein Zervixkarzinom spielen könnte.
-
Die
Analyse von Zervix-Gewebeproben zeigte, dass die Hypermethylierung
des TSLC1-Promotors nur auf eine Teilmenge der CIN-Läsionen hoher Stufe
beschränkt,
aber bei bis zu 58% der invasiven Zervixkarzinome nachweisbar ist.
Außerdem
kann die Hypermethylierung des TSLC1-Promotors spezifisch in Zervixabstrichen
nachgewiesen werden, die von Frauen mit Zervixkarzinom stammen.
Die Analyse von Zervixkarzinom-Zelllinien zeigte, dass die Stillschaltung
der TSLC1-Expression in bis zu 91% (10/11) der Zelllinien vorhanden
ist. Die TSLC1-Stillschaltung schien nicht nur mit der Methylierung
des Promotors, sondern auch mit dem Allelverlust am TSLC1-Locus
und noch unbekannten Ereignissen assoziiert zu sein, was vermuten
lässt,
dass der Prozentsatz der Zervixkarzinome, die eine Methylierung des
TSLC1-Promotors zeigen, sogar noch eine Unterschätzung des tatsächlichen
Prozentsatzes von Fällen
ist, in denen das TSLC1-Gen stillgeschaltet ist.
-
Dementsprechend
gibt die vorliegende Erfindung Verfahren, wie sie in Anspruch 1
definiert sind, zum Nachweis von HPV-induzierten invasiven Karzinomen
und ihren Vorstufenläsionen,
die mit dem tumor suppressor lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert sind,
bei einem Patienten, der dessen bedarf oder bei dem eine entsprechende
Indikation besteht, an, wobei das Verfahren das In-Kontakt-Bringen einer Zellkomponente
einer Testzelle des Patienten mit einem Reagens, das die Menge der
Zellkomponente in der Testzelle nachweist, und die Bestimmung einer
Modifikation der Menge der Zellkomponente in der Testzelle im Vergleich
zu einer vergleichbaren gesunden Zelle umfasst, wobei die Zellkomponente
die Menge an TSLC1 in der Zelle anzeigt und die Modifikation die
Anwesenheit von HPV-induzierten invasiven Karzinomen und ihren Vorstufenläsionen anzeigt.
-
Die
Testzelle des Patienten kann eine Zelle aus einer Probe von Hautzellen
(z. B. in Falle von Warzen, Verrucae und dergleichen, die vermutlich durch
kutane HPV-Infektionen verursacht werden), einer Probe von Schleimhautzellen,
wie Zervixzellen, und auch von anderem Gewebe, wie Mundhöhle, Oropharynx,
Penis, Vulva, Anus, Rektum und anderen Geweben, bei denen ein mit
HPV assoziiertes Karzinom nachgewiesen werden soll, umfassen. Alle solchen
Proben können
in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung als Probe verwendet
werden. Vorzugsweise umfasst eine Probe von Zellen eines Patienten
Zervixzellen als Testzellen.
-
Ein
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders gut für den Nachweis
von HPV-induzierten invasiven Karzinomen und ihre Vorstufenläsionen,
die mit dem tumor suppressor lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert sind
und durch Hochrisiko-HPVs induziert werden, geeignet. Ein Verfahren
zum Nachweis von HPV-induzierten
invasiven Karzinomen und ihren Vorstufenläsionen, die mit dem tumor suppressor
lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert sind, kann sich dementsprechend
auf die Messung der TSLC1-Expression beziehen, wie etwa in Form
einer Messung von TSLC1-Gen-Transcripten und/oder anschließenden Proteinen,
die ausgehend von diesen Transcripten translatiert werden. Ein Verfahren
zum Nachweis von HPV-induzierten invasiven Karzinomen und ihren
Vorstufenläsionen
kann auch die Messung der Methylierung des TSLC1-Promotors als Hinweis
auf die TSLC1-Expressionskapazität
und/oder die TSLC1-Proteinproduktionskapazität umfassen.
-
1 zeigt
den CG-reichen Promotorbereich stromaufwärts des ATG-Startcodons im TSLC1-Gens
und den codierenden Bereich für
das TSLC1-Protein. Die Methylierung des CG-reichen Promotorbereichs
führt zu
einer stark reduzierten Transcription oder sogar zu einer vollständigen Blockierung
der Transcription. Daher liefert der Promotorbereich eine positive
Markersequenz für
das Expressionspotential dieses Gens. Alternativ dazu kann die Expression
des TSLC1-Gens auch durch Messen der Gentranscripte nachgewiesen
werden. Als solcher liefert der codierende Bereich für das TSLC1-Protein
in diesem Gen eine Markersequenz für den Nachweis von Transcripten
des Gens. In noch einer anderen Alternative kann die Expression
des TSLC1-Gens nachgewiesen werden, indem man das TSLC1-Protein
direkt misst.
-
Die
in Kontakt gebrachte Testzellkomponente kann also eine Nucleinsäure, wie
DNA oder RNA, vorzugsweise mRNA, oder ein Protein sein. Wenn eine
Zellkomponente ein Protein ist, ist das Reagens typischerweise ein
Anti-TSLC1-Antikörper.
Wenn die Komponente eine Nucleinsäure ist, ist das Reagens typischerweise
eine Nucleinsäuresonde
(DNA oder RNA) oder ein Primer (PCR-Primer). Durch Verwendung solcher
Sonden oder Primer können
zum Beispiel Genexpressionsprodukte, wie mRNA, nachgewiesen werden.
Wenn die Komponente eine Nucleinsäure ist, kann das Reagens alternativ
dazu auch eine Restriktions-Endonuclease
sein, vorzugsweise eine methylierungsempfindliche Restriktions-Endonuclease zum
Nachweis der Anwesenheit von Methylgruppen an der Nucleinsäure der
Testzelle, wobei es sich bei der Nucleinsäure der Testzelle dann vorzugsweise
um DNA handelt.
-
Die
Testzellkomponente kann direkt in situ nachgewiesen werden, oder
sie kann durch übliche Verfahren,
die dem Fachmann bekannt sind, von anderen Zellkomponenten isoliert
werden, bevor man sie mit dem Reagens in Kontakt bringt (siehe zum Beispiel "Current Protocols
in Molecular Biology",
Ausubel et al. 1995, 4. Auflage, John Wiley and Sons; "A Laboratory Guide
to RNA: Isolation, analysis, and synthesis", Krieg (Hrsg.), 1996, Wiley-Liss; "Molecular Cloning:
A laboratory manual",
J. Sambrook, E. F. Fritsch, 1989, 3 Bände, 2. Auflage, Cold Spring
Harbor Laboratory Press).
-
Zu
den Nachweisverfahren gehören
Analysen wie Southern- und Northern-Blot-Analysen, RNase-Schutz, Immunoassays,
in-situ-Hybridisierung, PCR (Mullis 1987,
US-Patente Nr. 4,683,195 ,
4,683,202 und
4,800,159 ), LCR (Barany 1991, Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 88: 189-193;
EP-Anmeldung
Nr. 320,308 ), 3SR (Guatelli et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 87: 1874-1878), SDA (
US-Patente Nr. 5,270,184 und
5,455,166 ), TAS (Kwoh et
al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 1173-1177), Q-Beta-Replicase
(Lizardi et al., 1988, Bio/Technology 6: 1197), Rolling Circle Amplication
(RCA) oder andere Verfahren zur Amplifikation von DNA. In einem
alternativen Verfahren kann RNA auch durch Verfahren wie NASBA (L.
Malek et al., 1994, Meth. Molec. Biol. 28, Ch. 36, Isaac PG, Hrsg.,
Humana Press, Inc., Totowa, NJ) oder TMA nachgewiesen werden.
-
Nucleinsäuresonden,
Primer und Antikörper können durch
Markieren nachweisbar gemacht werden, zum Beispiel mit einem Radioisotop,
einer fluoreszierenden Verbindung, einer biolumineszierenden Verbindung,
einer chemilumineszierenden Verbindung, einem Metallchelator oder
einem Enzym. Der Fachmann wird andere geeignete Marker zur Bindung
an die Reagentien kennen oder mit Routineexperimenten herausfinden
können.
-
Andere
Verfahren zum Nachweis umfassen solche Analysen, die mit Nucleinsäurearrays
durchgeführt
werden können
(siehe u. a. Chee et al., 1996, Science 274 (5287): 610-614). Zum
Nachweis von Nucleinsäuren
gemäß der Erfindung
können
zum Beispiel DNA-Arrays verwendet werden. Solche Arrays umfassen
Oligonucleotide mit Sequenzen, die unter stringenten Bedingungen
mit der Nucleinsäure-Zellkomponente
hybridisieren können,
deren Menge in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung nachgewiesen
wird.
-
Da
die vorliegende Erfindung zeigt, dass ein reduziertes Niveau der
TSLC1-Transcription
häufig das
Ergebnis einer Hypermethylierung des TSLC1-Gens ist, ist es häufig wünschenswert,
direkt zu bestimmen, ob das TSLC1-Gen hypermethyliert ist. Insbesondere
sind die cytosinreichen Bereiche, die "CpG-Inseln" genannt werden und in den 5'-regulatorischen
Bereichen von Genen liegen, normalerweise unmethyliert. Der Ausdruck "Hypermethylierung" umfasst jede Methylierung
von Cytosin in einer Position in der TSLC1-Gensequenz, die normalerweise
unmethyliert ist (z. B. der TSLC1-Promotor). Hypermethylierung kann
zum Beispiel durch Restriktions-Endonuclease-Behandlung des TSLC1-Polynucleotids (Gens)
und Southern-Blot-Analyse nachgewiesen werden. Daher ist es in einem
erfindungsgemäßen Verfahren,
bei dem es sich bei der nachgewiesenen zellulären Komponente um DNA handelt, bevorzugt,
die Hypermethylierung des TSLC1-Gens nachzuweisen. Jede Restriktions-Endonuclease,
die CG als Bestandteil ihrer Erkennungsstelle umfasst und die gehemmt
wird, wenn das C methyliert ist, kann verwendet werden. Methylierungsempfindliche Restriktions-Endonucleasen,
wie BssHII, MspI, NotI oder HpaII, die allein oder in Kombination
verwendet werden, sind Beispiele für solche Endonucleasen.
-
Weitere
methylierungsempfindliche Restriktions-Endonucleasen werden dem
Fachmann bekannt sein.
-
Weitere
Verfahren zum Nachweis der Hypermethylierung des TSLC1-Promotors
beinhalten die Bisulfit-Modifikation von DNA, bei der die unmethylierten
Cytosine in ein Uracil umgewandelt werden, während die methylierten Cytosine
vor chemischer Modifikation geschützt sind. Die anschließende PCR-Amplifikation
und Sequenzierung zeigt, ob Cytosine in CpG-Inseln im Falle einer
Methylierung erhalten bleiben oder im Falle eines unmethylierten
Zustands durch ein Uracil ersetzt werden. Ein weiteres Verfahren
beinhaltet die Behandlung eines PCR-amplifizierten Produkts, das aus Bisulfit-modifizierter DNA
erzeugt wurde, mit einer Restriktions-Endonuclease, die CG als Bestandteil
ihrer Erkennungsstelle beinhaltet.
-
Ein
alternatives Mittel, um auf methylierte Sequenzen zu testen, ist
eine methylierungsspezifische PCR, die ebenfalls auf der Bisulfit-Modifikation von
DNA beruht, worauf spezifische PCR-Reaktionen folgen, die auf CpG-reiche
Sequenzen abzielen.
-
Für die Zwecke
der Erfindung kann ein für TSLC1
spezifischer Antikörper
(d. h. ein Anti-TSLC1-Antikörper)
oder eine für
TSLC1 spezifische Nucleinsäuresonde
verwendet werden, um die Anwesenheit von TSLC1-Polypeptid (unter
Verwendung von Antikörper)
oder TSLC1-Polynucleotid (unter Verwendung einer Nucleinsäuresonde)
in biologischen Flüssigkeiten
oder Geweben nachzuweisen. Oligonucleotid-Primer, die auf einem
codierenden Sequenzbereich und einem regulatorischen Sequenzbereich
in der TSLC1-Sequenz beruhen, sind geeignet, um DNA zu amplifizieren,
zum Beispiel durch PCR.
-
Wenn
man PCR-Primer, Nucleinsäuresonden
oder Restriktions-Endonucleasen verwendet, werden der 5'-regulatorische Bereich
und die codierende Sequenz der TSLC1-Sequenz analysiert.
-
Jede
Probe, die eine nachweisbare Menge an TSLC1-Polynucleotid oder TSLC-1-Polypeptid-Antigen
enthält,
kann verwendet werden. Eine Nucleinsäure kann auch durch RNA-in-situ-Verfahren,
die dem Fachmann bekannt sind, analysiert werden, wie durch in-situ-Hybridisierung.
Zu den bevorzugten Proben zum Testen gemäß Verfahren der Erfindung gehören Proben
wie (Zervix-)Abstriche und/oder (Zervix-)Biopsien und dergleichen.
Vorzugsweise werden cytologisch abnormale (Zervix-)Abstriche und/oder
Biopsien von (prä)malignen Läsionen hoher
Stufe als Proben zum Testen verwendet. Der Patient kann zwar ein
beliebiger Säuger sein,
ist jedoch vorzugsweise ein Mensch.
-
In
den erfindungsgemäßen Verfahren
können
Antikörper,
die gegenüber
TSLC1-Polypeptid
immunreaktiv sind, dessen vorhergesagte Aminosäuresequenz unter der GenBank-Zugriffsnummer BAA75822
erhältlich
ist, oder immunreaktive Fragmente davon verwendet werden. Antikörper, der
im Wesentlichen aus gepoolten monoklonalen Antikörpern mit unterschiedlichen
epitopischen Spezifitäten besteht,
sowie gesonderte monoklonale Antikörperpräparate können verwendet werden. Monoklonale Antikörper werden
nach dem Fachmann bekannten Verfahren aus antigenhaltigen Fragmenten
des Proteins hergestellt (Kohler et al., Nature, 256: 495, 1975).
-
Der
in dieser Erfindung verwendete Ausdruck Antikörper soll intakte Moleküle sowie
Fragmente davon, wie Fab und F(ab')2, die eine epitopische Determinante
an TSLC1 binden können,
umfassen.
-
Monoklonale
Antikörper
können
in den erfindungsgemäßen diagnostischen
Verfahren verwendet werden, zum Beispiel in Immunoassays, in denen
sie in flüssiger
Phase oder gebunden an einen Festphasenträger verwendet werden können. Außerdem können die
monoklonalen Antikörper
in diesen Immunoassays in verschiedener Weise nachweisbar markiert
werden. Beispiele für
Typen von Immunoassays, in denen monoklonale Antikörper der
Erfindung verwendet werden können,
sind kompetitive und nichtkompetitive Immunoassays in einem direkten oder
indirekten Format. Beispiele für
solche Immunoassay sind der Radioimmunoassay (RIA) und der Sandwich-Assay
(immunometrische Assay).
-
Der
Nachweis der Antigene unter Verwendung der monoklonalen Antikörper der
Erfindung kann mit Hilfe von Immunoassays erfolgen, die entweder
im Vorwärts-,
Rückwärts- oder
im simultanen Modus durchgeführt
werden, einschließlich
immunhistochemischer Assays an physiologischen Proben. Der Fachmann
wird auch andere Immunoassayformate kennen oder ohne unzumutbare
Experimente leicht ausmachen können.
-
Monoklonale
Antikörper
können
an viele verschiedene Träger
gebunden und zum Nachweis der Anwesenheit von TSLC1 verwendet werden.
Beispiele für
wohlbekannte Träger
sind Glas, Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen, Dextran, Nylon,
Amylasen, natürliche
und modifizierte Cellulosen, Polyacrylamide, Agarosen und Magnetit.
Der Träger
kann für
die Zwecke der Erfindung entweder löslicher oder unlöslicher
Natur sein. Der Fachmann wird andere geeignete Träger für die Bindung
monoklonaler Antikörper
kennen oder ohne unzumutbare Experimente herausfinden können.
-
Bei
der Durchführung
der Assays kann es wünschenswert
sein, bestimmte "Blocker" im Inkubationsmedium
mitzuverwenden (gewöhnlich
mit dem markierten löslichen
Antikörper
versetzt). Die "Blocker" werden hinzugefügt, um zu
gewährleisten,
dass unspezifische Proteine, Proteasen oder antiheterophile Immunglobuline
gegen in der experimentellen Probe vorhandene Anti-TSLC1-Immunglobuline die Antikörper auf
dem Festphasenträger
oder den radioaktiv markierten Indikatorantikörper nicht vernetzen oder zerstören und
somit falsche positive oder falsche negative Ergebnisse liefern.
Die Auswahl von "Blockern" kann daher wesentlich
zur Spezifität
der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Assays beitragen.
Mehrere unerhebliche (d. h. unspezifische) Antikörper derselben Klasse oder
Unterklasse (Isotyp), wie sie in den Assays verwendet werden (z. B.
IgG1, IgG2a, IgM usw.), können
als "Blocker" verwendet werden.
Die Konzentration der "Blocker" (normalerweise 1–100 g/μl) kann wichtig
sein, um die richtige Empfindlichkeit aufrechtzuerhalten und dennoch
jede unerwünschte
Interferenz durch gegenseitig vorkommende kreuzreaktive Proteine
in der Probe zu hemmen.
-
Bei
der Verwendung eines monoklonalen Antikörpers für den in-vivo-Nachweis von
Antigen wird der nachweisbar markierte monoklonale Antikörper in
einer Dosis verabreicht, die diagnostisch wirksam ist. Der Ausdruck "diagnostisch wirksam" bedeutet, dass die
Menge des nachweisbar markierten monoklonalen Antikörpers in
ausreichender Menge verabreicht wird, um den Nachweis der Stelle
mit dem TSLC1-Antigen, für
das die monoklonalen Antikörper spezifisch
sind, zu ermöglichen.
Die Konzentration des nachweisbar markierten monoklonalen Antikörpers, der
verabreicht wird, sollte ausreichend sein, so dass die Bindung an
Zellen, die TSLC1 aufweisen, im Vergleich zum Hintergrund nachweisbar
ist, je nachdem, welches in-vivo-Bildgebungs- oder Nachweisverfahren
eingesetzt wird, wie MRI, CAT-Scan und dergleichen. Weiterhin ist
es wünschenswert,
dass der nachweisbar markierte monoklonale Antikörper schnell aus dem Kreislaufsystem
entfernt wird, so dass man das beste Target-Hintergrund-Signalverhältnis erhält.
-
Gewöhnlich variiert
die Dosierung des nachweisbar markierten monoklonalen Antikörpers für die in-vivo-Diagnose
je nach Faktoren wie Alter, Geschlecht und Ausmaß der Krankheit des Individuums. Die
Dosierung des monoklonalen Antikörpers
kann von etwa 0,001 mg/m2 bis etwa 500 mg/m2, vorzugsweise 0,1 mg/m2 bis
etwa 200 mg/m2 und am meisten bevorzugt
etwa 0,1 mg/m2 bis etwa 10 mg/m2 variieren.
Solche Dosierungen können
zum Beispiel in Abhängigkeit
davon, ob mehrere Injektionen gegeben werden, der Tumorbelastung
und anderen Faktoren, die dem Fachmann bekannt sind, variieren.
-
Für die diagnostische
in-vivo-Bildgebung ist die Art des verfügbaren Nachweisinstruments
ein wesentlicher Faktor bei der Auswahl eines gegebenen Radioisotops.
Das gewählte
Radioisotop muss einem Zerfallstyp angehören, der für einen gegebenen Instrumententyp
nachweisbar ist. Noch ein weiterer wichtiger Faktor bei der Auswahl
eines Radioisotops für
die in-vivo-Diagnose besteht darin, dass die Halbwertszeit des Radioisotops
lang genug sein muss, so dass es zum Zeitpunkt der maximalen Aufnahme
durch das Target noch nachweisbar ist, aber kurz genug sein muss,
dass die Strahlungsbelastung des Wirts minimiert wird. Idealerweise
weist ein Radioisotop, das für
die in-vivo-Bildgebung verwendet wird, keine Teilchenemission auf,
sondern produziert eine große
Zahl von Photonen im Bereich von 140–250 keV, die leicht mit herkömmlichen
Gammakameras nachgewiesen werden können.
-
Für die in-vivo-Diagnose
können
Radioisotope entweder direkt oder indirekt durch Verwendung einer
funktionellen Zwischengruppe an Immunglobulin gebunden werden. Funktionelle
Zwischengruppen, die häufig
verwendet werden, um Radioisotope, die als Metallionen vorliegen,
an Immunglobuline zu binden, sind die bifunktionellen Chelatbildner,
wie Diethylentriaminpentaessigsäure
(DTPA) und Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) und ähnliche
Moleküle.
Typische Beispiele für
Metallionen, die an die monoklonalen Antikörper der Erfindung gebunden
werden können,
sind 111In, 97Ru, 67Ga, 68Ga, 72As, 89Zr und 201Tl.
-
Ein
monoklonaler Antikörper,
der für
die erfindungsgemäßen Verfahren
geeignet ist, kann auch für
Zwecke der in-vivo-Diagnose mit einem paramagnetischen Isotop markiert
werden, wie bei der Magnetresonanz-Bildgebung (MRI) oder der Elektronenspinresonanz
(ESR). Im Allgemeinen kann jedes herkömmliche Verfahren zur sichtbarmachenden
diagnostischen Bildgebung verwendet werden. Gewöhnlich werden Gammastrahlen
und Positronen emittierende Radioisotope für die Kamerabildgebung und paramagnetische
Isotope für
MRI verwendet. Zu den Elementen, die für solche Techniken besonders
gut geeignet sind, gehören 157Gd, 55Mn, 162Dy, 52Cr und 56Fe.
-
Weitere
diagnostische Verfahren, zum Beispiel ex-vivo-Verfahren, zum Nachweis
der TSLC1-Produktion, TSLC1-Gen-Expression oder Störungen derselben
sind Verfahren, bei denen eine Probe zum Testen bereitgestellt wird,
wobei die Probe ein Zellpräparat
aus Zervix- oder anderem Gewebe umfasst. Vorzugsweise werden solche
Proben als Abstriche bereitgestellt. Um für effiziente Testschemata zu
sorgen, werden cytologisch abnormale (Zervix-)Abstriche und/oder
Biopsien von (prä)malignen Läsionen hoher
Stufe als Proben zum Testen verwendet.
-
Eine
Gewebeprobe, die von einem Säuger, vorzugsweise
einem Menschen, erhalten wird, wird zweckmäßigerweise vorbehandelt, um
einen Kontakt zwi schen einer Zielzellkomponente einer in der Probe
enthaltenen Testzelle mit einem Reagens, das TSLC1 nachweist, zu
ermöglichen
und eine Reduktion des TSLC1 im Vergleich zu einer vergleichbaren normalen
Zelle nachzuweisen. Proben können
auf einem geeigneten Träger
montiert sein, um die Beobachtung von individuellen Zellen zu ermöglichen.
Beispiele für
wohlbekannte Trägermaterialien
sind Glas, Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen, Polycarbonat, Polyurethan,
die gegebenenfalls mit Schichten versehen sind, um die Zelladhäsion und
Immobilisierung der Probe zu verbessern, wie Schichten aus Poly-L-lysin
oder Silan. Zervixabstriche oder -biopsien können zum Beispiel wie für den Papanicolaou(Pap)-Test
oder irgendeine geeignete Modifikation davon, die der Fachmann kennt,
hergestellt und durch Verfahren, die einen ordentlichen Zugang zur Zielkomponente
für das
Reagens ermöglichen,
fixiert werden. Wenn eine Lagerung erforderlich ist, verwenden Routineverfahren
für die
Fixierung gepuffertes Formalin mit anschließender Einbettung in Paraffin,
was für
eine wohlkonservierte Infrastruktur des Gewebes sorgt. Um eine immunhistochemische
Färbung
oder Immunfluoreszenzfärbung
zu ermöglichen,
muss die Antigenität
des Probenmaterials wiedererlangt oder demaskiert werden. Ein Verfahren zur
Wiedererlangung der Antigenität
von mit Formaldehyd vernetzten Proteinen beinhaltet die Behandlung
der Probe mit proteolytischen Enzymen. Dieses Verfahren führt zu einem
(partiellen) Verdau des Materials, und für die Antikörper sind lediglich Fragmente
der ursprünglichen
Proteine zugänglich.
-
Ein
weiteres Verfahren zur Wiedererlangung der Immunreaktivität von mit
Formaldehyd vernetzten Antigenen beinhaltet die thermische Verarbeitung mit
Hilfe von Wärme-
oder Hochenergiebehandlung der Proben. Ein solches Verfahren ist
zum Beispiel im
US-Patent Nr.
5,244,787 beschrieben. Noch ein weiteres Verfahren zur
Wiedererlangung von Antigenen aus mit Formaldehyd fixierten Geweben
ist die Verwendung eines Dampfkochtopfs, entweder in Kombination
mit einem Mikrowellenofen oder in Form eines Autoklaven, wie es
zum Beispiel in Norton, 1994, 3. Pathol. 173(4): 371-9, und Taylor
et al. 1996, Biotech Histochem 71(5): 263-70, beschrieben ist.
-
Mehrere
Alternativen zu Formaldehyd können
verwendet werden, wie Ethanol, Methanol, Methacarn oder Glyoxal,
citrat-versetztes Aceton, oder es können Fixierungsmittel in Kombination
verwendet werden. Alternativ dazu kann die Probe vor der Weiterverarbeitung
auch luftgetrocknet werden.
-
Um
einen Nachweis mit Nucleinsäuresonden zu
ermöglichen,
muss das Probenmaterial im Falle von formalinfixiertem und in Paraffin
eingebettetem Material wiederhergestellt oder demaskiert werden. Ein
Verfahren beinhaltet die Behandlung mit proteolytischen Enzymen
und eine Nachfixierung mit Paraformaldehyd. Dem proteolytischen
Verdau kann ein Denaturierungsschritt in HCl vorangehen. Dieses Verfahren
führt zu
einem (partiellen) Verdau des Materials, was Sonden den Zugang zum
Target ermöglicht.
Im Falle von nicht formalinfixiertem Material, z. B. gefrorenem
Material, sind keine spezifischen Demaskierverfahren erforderlich.
Vor der Hybridisierung können
die Proben durch Behandlung mit Triethanolamin-Puffer acetyliert
werden.
-
Dann
werden die Nucleinsäuresonden
oder Antikörper
in einem geeigneten Puffer mit dem Probenmaterial in Kontakt gebracht
und spezifisch mit ihrem Nucleinsäure- oder Proteinziel hybridisieren oder
daran binden gelassen. Nach der spezifischen Bindung der Nucleinsäuresonden
oder Antikörper
an die Zielkomponenten können
markierte Sonden und/oder Antikörper
mit Verfahren wie konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie, Hellfeldmikroskopie, Durchflusscytometrie,
gegebenenfalls in Kombination mit fluoreszenzassoziierter Zellsortierung,
oder Modifikationen dieser Techniken, die dem Fachmann wohlbekannt
sind, nachgewiesen werden.
-
In
einer Ausführungsform
eines Verfahrens der Erfindung wird eine erhöhte Methylierung des TSLC1-Promotors
in der Testzelle und/oder eine reduzierte Produktion von TSLC1 in
der Testzelle im Vergleich zur vergleichbaren normalen Zelle nachgewiesen.
-
In
der vorliegenden Offenbarung werden auch Verfahren zur Behandlung
eines Patienten mit HPV-induzierten invasiven Karzinomen, die mit
einer Modifikation der TSLC1-Produktion assoziiert sind oder eine
solche anzeigen, angegeben, welche die Verabreichung einer therapeutisch
wirksamen Menge eines Reagens, das die TSLC1-Expression erhöht, an einen
Patienten mit dem Karzinom umfasst. Bei HPC-induzierten invasiven
Karzinomen, die mit dem tumor suppressor lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert
sind, ist die TSLC1-Nucleotidsequenz im Vergleich zur Expression
in einer normalen Zelle unterexprimiert, und daher ist es möglich, geeignete
therapeutische oder diagnostische Techniken zu entwerfen, die auf
diese Sequenz gerichtet sind. So können Nucleinsäuresequenzen,
die die TSLC1-Expression auf dem Transcriptions- oder Translationsniveau
erhöhen,
verwendet werden, und zum Beispiel könnten Nucleinsäuresequenzen,
die TSLC1 (Sense) codieren, dem Patienten mit dem HPV-induzierten
invasiven Karzinom, wie dem invasiven Zervixkarzinom, verabreicht
werden.
-
Der
Ausdruck "invasives
Zervixkarzinom" bezeichnet
maligne sowie prämaligne
Zellpopulationen, die sich häufig
sowohl morphologisch als auch genotypisch von dem umgebenden Gewebe
zu unterscheiden scheinen. Es zeigt sich, dass diese Störungen mit
der Abwesenheit oder reduzierten Expression von TSLC1 assoziiert
sind. Im Wesentlichen könnte
jede Testzellenabnormität,
die ätiologisch
mit der Expression von TSLC1 verknüpft ist, als mit Verfahren
der vorliegenden Erfindung, bei denen ein Reagens zur Erhöhung der
TSLC1-Expression eingesetzt wird, behandlungsfähig gelten.
-
Eine
erhöhte
TSLC1-Expression kann durch Unterdrückung der Methylierung des
TSLC1-Polynucleotids erreicht werden, wenn TSLC1 unterexprimiert
ist. Wenn nach der Diagnose gemäß der vorliegenden
Erfindung das nachgewiesene HPV-induzierte
Karzinom mit der TSLC1-Expression assoziiert ist, können methylierungsunterdrückende Reagentien, wie
5-Azacytidin, in eine Zelle eingeführt werden. Alternativ dazu
kann, wenn nach der Diagnose gemäß der vorliegenden
Erfindung das nachgewiesene invasive Zervixkarzinom mit einer Unterexpression
des TSLC1-Polypeptids assoziiert ist, eine Sense-Polynucleotidsequenz
(der codierende DNA-Strang), die TSLC1-Polypeptid codiert, oder
5'-regulatorische
Nucleotidsequenzen (d. h. ein Promotor) von TSLC1 in funktioneller
Verknüpfung
mit TSLC1-Polynucleotid in die Zelle eingeführt werden. Es könnten auch
in der Technik bekannte Demethylasen verwendet werden, um die Methylierung
zu entfernen.
-
Die
vorliegende Offenbarung gibt auch eine Gentherapie für die Behandlung
von HPV-induziertem Karzinom, das mit einer Modifikation der TSLC1-Produktion
assoziiert ist, an. Eine solche Therapie würde ihre therapeutische Wirkung
durch Einführung
des geeigneten TSLC1-Polynucleotids, das ein TSLC1-Struktur-Gen
enthält
(Sense), in Zellen von Patienten mit HPV-induziertem Karzinom erreichen.
Schemata und Verfahren zur Durchführung einer gentherapeutischen
Behandlung sind in der Technik bekannt, zum Beispiel in
WO 02/14557 . Die Verabreichung
von Sense-TSLC1-Polynucleotidkonstrukten kann erreicht werden, indem
man einen Expressionsvektor verwendet oder indem man ein kolloidales
Dispersionssystem verwendet, vorzugsweise einen rekombinanten Expressionsvektor,
wobei der rekombinante Expressionsvektor vorzugsweise ein Plasmid,
ein Viruspartikel oder ein Phage ist.
-
Bei
den in den Verfahren der Erfindung verwendeten Polynucleotidsequenzen
kann es sich um die native, unmethylierte Sequenz oder alternativ dazu
um eine Sequenz handeln, bei der innerhalb der Sequenz ein nichtmethylierbares
Analogon verwendet wird. Vorzugsweise ist das Analogon ein nichtmethylierbares
Analogon von Cytidin, wie 5-Azacytidin. Dem Fachmann werden weitere
Analoga bekannt sein. Alternativ dazu könnten solche nichtmethylierbaren
Analoga einem Patienten auch allein oder gleichzeitig mit einem
strukturellen Sense-Gen für TSLC1
oder einem Sense-Promotor für
TSLC1, der funktionell mit dem TSLC1-Struktur-Gen verknüpft ist, als Wirkstofftherapie
verabreicht werden. Vorzugsweise ist das in den erfindungsgemäßen Verfahren
verwendete TSLC1-Polynucleotid von einem Säugerorganismus und am meisten
bevorzugt von einem Menschen abgeleitet.
-
Der
Allelverlust des TSLC1-Locus (oder LOH) kann durch PCR-Amplifikation
von polymorphen Sequenzen, die das TSLC1-Gen flankieren, nachgewiesen
werden. Sowohl DNA von Testzellen als auch von gesunden Zellen desselben
Individuums werden PCR-amplifiziert. Die zwei PCR-Fragmente, die
die beiden Allele darstel len, werden auf einem Polyacrylamid-Gel
durch Kapillarelektrophorese getrennt. PCR-Produkte, die von DNA
von gesunden Zellen und von Testzellen abgeleitet sind, werden miteinander
verglichen, wobei der Verlust von einem von zwei PCR-Fragmenten in Testzellen
auf einen Allelverlust/eine genetische Deletion des TSLC1-Locus hinweist.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch einen Kit, wie er in Anspruch
22 definiert ist, zur Verwendung bei einem Verfahren zum Nachweis
von HPV-induzierten invasiven Karzinomen und deren Vorstufenläsionen,
die mit dem tumor suppressor lung cancer 1 (TSLC1) assoziiert sind,
in Testzellen eines Patienten bereit. Ein solcher Kit kann zweckmäßigerweise
einen Pinsel oder Spatel zur Entnahme einer (zervikalen) Ausschabung
zusammen mit einem Behälter,
der mit Sammelmedium zur Entnahme von Testzellen gefüllt ist,
umfassen. Alternativ dazu wird auch eine Probeentnahmevorrichtung,
die aus einer Spülungsspritze,
einem Einwegharnkatheter für
Frauen und einem Behälter
mit Spülungsflüssigkeit
besteht, dabei sein, um zervikale Zellen durch cervicovaginale Spülung zu
entnehmen.
-
Ein
Kit gemäß der vorliegenden
Erfindung kann Primer und Sonden für den Nachweis der TSLC1-Promotor-Methylierung,
für den
Nachweis von Allelverlusten am Chromosom 11823.2 oder für den Nachweis
der TSLC1-mRNA-Expression umfassen. In einer anderen Ausführungsform
kann ein Kit gemäß der Erfindung
Antikörper
und Reagentien zum Nachweis einer TSLC1-Proteinexpression in zervikalen
Ausschabungen oder Gewebeproben umfassen.
-
Ein
Kit gemäß der Erfindung
umfasst Mittel zum Nachweis der TSLC1-Promotor-Methylierung oder der TSLC1-Expression,
wie TSLC-1-spezifische Antikörper,
methylierungsempfindliche Restriktionsenzyme oder Sonden oder Primer,
die mit der Nucleotidsequenz von 1 hybridisieren
können.
-
In
noch einer anderen alternativen Ausführungsform des Kits der Erfindung
können
die Mittel zum Nachweis der TSLC1-Promotor-Methylierung oder der
TSLC1-Expression mit Mitteln zum Nachweis einer HPV-Infektion, vorzugsweise für den Nachweis
einer HPV-Infektion des Hochrisikotyps, kombiniert sein. Solche
Mittel können
HPV-spezifische Primer oder Sonden, wie sie in der Technik bekannt
sind, umfassen.
-
Die
vorliegende Erfindung wird jetzt anhand der folgenden nichteinschränkenden
Beispiele veranschaulicht.
-
Beispiele
-
Beispiel 1a. Häufige TSLC1-Stillschaltung
in Zervixkarzinom-Zelllinien
-
Die
TSLC1-mRNA-Expressionsniveaus wurden in 11 Zervixkarzinom-Zelllinien
durch quantitative Echtzeit RT-PCR unter Verwendung der Lightcycler-Technologie
(Roche) gemessen. Im Vergleich zu normalen primären Epithelzellen war TSLC1-mRNA in
8 der 11 Zelllinien nicht nachweisbar und in weiteren 2 Zelllinien
stark reduziert, was zeigt, dass die Herunterregulierung von TSLC1
in 91% (10/11) der analysierten Zervixkarzinom-Zelllinien zu sehen
ist.
-
Andererseits
war die TSLC1-Expression in HPV-immortalisierten Zellen noch reichlich
vorhanden. Diese HPV-immortalisierten Zellen sind noch nicht tumorigen,
und es wurde bereits gezeigt, dass sie in vivo repräsentativ
für prämaligne
zervikale Läsionen
sind.
-
Anschließend wurde
die Analyse der Mechanismen, die der Herunterregulierung von TSLC1
zugrunde liegen, vorgenommen. Neben genetischen Ereignissen, d.
h. Deletionen und inaktivierenden Mutationen, können epigenetische Ereignisse
zu einer Gen-Stillschaltung führen,
wie es für
Lungenkarzinome beschrieben wurde [Kuramochi et al., 2001].
-
Beispiel 1b. Rolle der Methylierung bei
der TSLC1-Stillschaltung in Zervixkarzinomzellen
-
Um
zu bewerten, ob der TSLC1-Stillschaltung in Zervixkarzinomzellen
ein Methylierungsereignis zugrunde liegt, wurden die Zelllinien
SiHa, HeLa und CaSki mit dem Methylierungsinhibitor 5-Azacytidin
behandelt. Die TSLC1-mRNA-Konzentrationen wurden
mit Expressionsniveaus in primären
Epithelzellen verglichen, die auf 100% gesetzt wurden. Nach 5 bis
7 Tagen Inkubation mit 5-Azacytidin
wurden die TSLC1-Expressionsniveaus in SiHa von 0% auf 26% und in
HeLa- und CaSki-Zellen von 4% auf 70% bzw. von 0% auf 33% hochreguliert.
Diese Daten weisen darauf hin, dass die Herunterregulierung von
TSLC1 in allen diesen 3 Zelllinien wenigstens teilweise aus einem
Methylierungsereignis resultiert.
-
Dann
wurde die TSLC1-Promotor-Methylierung durch radioaktive Bisulfit-Sequenzierung
untersucht. Es zeigte sich, dass bei 9/11 Zervixkarzinom-Zelllinien
alle 6 sequenzierten CpG-Stellen methyliert waren. Außer bei
einer Zelllinie wurden in diesen Zelllinien keine Wildtypsequenzen
nachgewiesen, was darauf hinweist, dass die TSLC1-Promotor-Methylierung
klonal erfolgte. In den übrigen
2 Zelllinien war keine der CpG-Stellen methyliert. Außer bei
einer Zelllinie war die TSLC1-Promotor-Methylierung mit einer reduzierten
oder nicht nachweisbaren TSLC1-mRNA-Expression korreliert. Bei 4
Isolaten von normalen Epithelzellen und bei den nichttumorigenen
HPV-immortalisierten Zellen wurde keine TSLC1-Promotor-Methylierung
nachgewiesen.
-
Beispiel 1c. Rolle einer chromosomalen
Deletion bei der TSLC1-Stillschaltung
-
Um
zu analysieren, ob eine chromosomale Deletion einer TSLC1-Stillschaltung
zuzuschreiben war, wurde eine Loss-of-Heterozygosity(LOH)-Analyse
durchgeführt,
wobei 8 polymorphe Marker verwendet wurden, die das TSLC1-Gen flankierten.
Normale DNA, die entweder aus Lymphoblasten oder aus Fibroblasten
von 8 Zervixkarzinom-Zelllinien stammte, stand zur Verfügung. Bei
3 (38%) dieser Zelllinien war ein Allelverlust bei 11q23.2 zu erkennen.
Alle 3 Zelllinien zeigten eine Hypermethylierung des TSLC1-Promotors
und ein Fehlen von nachweisbarer TSLC1-mRNA, was vermuten lässt, dass
der Gen-Stillschaltung eine Alleldeletion in Kombination mit einer
Promotor-Hypermethylierung zugrunde lag.
-
Die
Analyse der HPV-immortalisierten Zelllinien zeigte einen LOH bei
11q23.2 bei allen immortalisierten Passagen der vier Zelllinien.
Die TSLC1-Expression war aber in diesen Passagen noch nachweisbar,
und es wurde keine Promotormethylierung gefunden, was darauf hinweist,
dass das beibehaltene Allel noch aktiv transcribiert wurde. Bei
den anderen drei Zelllinien wurde kein Allelverlust bei 11q23 nachgewiesen.
-
Zusammengenommen
zeigen diese Daten, dass die TSLC1-Stillschaltung in Zervixkarzinomzellen
aus Folgendem resultieren kann: 1) einer Promotormethylierung eines
Allels in Kombination mit der Deletion des anderen Allels, wie man
es bei 3/8 Zelllinien findet, 2) einer Promotormethylierung ohne
Allelverlust, was vermuten lässt,
dass entweder beide Allele hypermethyliert sind oder dass eines
mutiert ist, wie sich bei zwei Zelllinien zeigte, oder 3) anderen,
noch unbekannten Mechanismen, wie sich bei zwei Zelllinien zeigte.
-
Beispiel 2. TSLC1 unterdrückt das
verankerungsunabhängige
Wachstum in vitro und die Tumorigenität bei Nacktmäusen
-
Es
zeigte sich, dass die maligne Transformation von hr-HPV-infizierten
Epithelzellen in vitro über den
anschließenden
Erwerb 1) eines unsterblichen Phänotyps
und 2) eines verankerungsunabhängigen Phänotyps,
der anhand des Wachstums von Zellen in weicher Agarose gemessen
werden kann, verläuft.
-
Um
zu testen, ob die TSLC1-Stillschaltung funktionell an der Entwicklung
von Zervixkarzinom beteiligt ist, wurde die Zervixkarzinom-Zelllinie
SiHa, in der eine endogene TSLC1-Expression nicht nachweisbar war,
mit der TSLC1-codierenden Sequenz transfiziert. Die erneute Expression
von TSLC1 in diesen TSLC1-mRNA-negativen
SiHa-Zellen führte zu
einem hochgradig reduzierten Wachstum in weicher Agarose, das ein
Maß für Verankerungsunabhängigkeit
ist, während
das Wachstum in einem normalen Monolayer unbeeinflusst blieb. Außerdem führte die
erneute Expression von TSLC1 in SiHa-Zellen bei zwei von vier SiHa/TSLC1-Transfektanten zu
einer Unterdrückung
des Tumorwachstums in Nacktmäusen, und
Tumoren, die sich aus den SiHa/TSLC1-Transfektanten ergaben, wuchsen langsamer
als bei den Kontrollen.
-
Letztlich
zeigen diese Ergebnisse, dass TSLC1 sowohl das verankerungsunabhängige als auch
das tumorigene Wachstum von Zervixkarzinomzellen unterdrücken kann,
wobei die Immortalität
und die Proliferation unbeeinflusst bleiben.
-
Beispiel 3. Stillschaltung von TSLC1 in
Zervix-Gewebeproben
-
Um
zu bestimmen, ob und in welchem Stadium während der zervikalen Karzinogenese
in vivo eine TSLC1-Stillschaltung erfolgt, wurde der Methylierungszustand
des TSLC1-Promotors in Zervixgewebeproben analysiert.
-
Da
die Gewebeproben aus einem Gemisch von normalen stromalen Komponenten
und abnormen Zellen bestehen, wurde die Empfindlichkeit des Assays
zum Nachweis von methylierten CpG-Inseln vor einem Hintergrund von
normaler unmethylierter DNA bestimmt. Durch Analysieren einer Verdünnungsreihe
von SiHa-DNA (methylierter TSLC1-Promotor) in DNA, die von primären Keratinocyten stammt
(unmethylierter TSLC1-Promotor), zeigte sich, dass nur 5% methylierte
DNA vor einem Hintergrund von unmethylierter DNA noch mit hoher
Zuverlässigkeit
nachgewiesen werden können,
wenn man radioaktive Bisulfit-Sequenzierung
auf einer Genomyx-Vorrichtung verwendet.
-
Bei
Verwendung dieses Verfahrens zeigte keine von 15 normalen zervikalen
Epithelbiopsien eine Methylierung des TSLC1-Promotors. Ähnlich war
die Methylierung des TSLC1-Promotors bei allen CIN-Läsionen niedriger
Stufe nicht nachweisbar (n = 10). Von 30 CIN-Läsionen hoher Stufe zeigten
35% eine Methylierung des TSLC1-Promotors. Außerdem wurden insgesamt 50
Zervix-Plattenepithelkarzinom-Schnitte
analysiert, von denen 58% (29/50) eine Methylierung des TSLC1-Promotors
zeigten. Somit scheint die TSLC1-Promotor-Methylierung ein eher häufiges Ereignis
bei Zervix-Plattenepithelkarzinomen zu sein und tritt spät in der
mehrstufigen Abfolge der Karzinogenese auf. Da außer der
Hypermethylierung des TSLC1-Promotors auch andere Veränderungen einschließlich eines
Allelverlust bei 11q23.2 zur Stillschaltung von TSLC1 beitragen
können,
liegt der tatsächliche
Prozentwert der TSLC1-Stillschaltung in Zervixkarzinomen wahrscheinlich
noch höher als
58%.
-
Beispiel 4. Nachweis der TSLC1-Promotor-Methylierung
in Zervixabstrichen
-
In
einer kleinen Pilotstudie wurde bewertet, ob der Nachweis von TSLC1-Veränderungen
auf Zervixabstriche angewendet und damit als Marker in Zervixkarzinom-Reihenuntersuchungsprogrammen verwendet
werden kann.
-
Dazu
wurde die Methylierung des TSLC1-Promotors in archivierten Anstrichen
von Frauen, die ein Zervixkarzinom entwickelten, analysiert. Diese
Ausschabungen stammten aus einer retrospektiven Fallkontrolle, die
dazu bestimmt war, den Wert von hr-HPV-Tests zum Signalisieren von falsch
negativen Zervixabstrichen bei Frauen, die ein Zervixkarzinom entwickelten,
zu bestimmen und zu bewerten, ob hr-HPV in normalen Abstrichen,
die einem Zervixkarzinom vorangehen, vorhanden ist (Zielinski et
al., 2001; Br. J. Cancer 85, 398-404). Die Analyse von 9 Indexabstrichen,
d. h. Anstrichen, die zum Zeitpunkt der Diagnose des Zervixkarzinoms gemacht
und als Pap4 oder Pap5 klassifiziert wurden (d. h. Verdacht auf
Carcinoma in situ/invasives Karzinom), sowie von 9 assoziierten
Zervixkarzinom-Biopsien zeigte, dass die TSLC1-Promotor-Methylierung in
Abstrichen von Frauen mit einer in Bezug auf TSLC1-Promotor-Methylierung
positiven Karzinombiopsie nachgewiesen werden konnte. In Kontrollabstrichen
(n = 12) wurde keine TSLC1-Promotor-Methylierung nachgewiesen.
-
Als
Nachsorge wurde bestimmt, ob der Nachweis der TSLC1-Promotor-Methylierung
nicht nur einen diagnostischen Marker zum Nachweis eines Zervixkarzinoms
liefern kann, sondern auch einen Marker für die Risikobewertung von prämalignen zervikalen
Läsionen
liefern kann. Dazu wurde dieselbe Patientengruppe, wie sie oben
beschrieben wurde, untersucht, und archivierte Zervixabstriche,
die 1–2
Jahre vor der Diagnose des Zervixkarzinoms entnommen und als Pap3a2/3b,
d. h. mäßige/schwere Dyskaryose,
klassifiziert wurden, wurden analysiert. Bei einer Patientin konnte
die TSLC1-Promotor-Methylierung bereits in einem dem Karzinom vorausgehenden
Abstrich, der 1 Jahr vor der Diagnose des Zervixkarzinoms genommen
wurde, nachgewiesen werden.