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Hintergrund
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die zum Induzieren von cytotoxischen,
T-Zell-vermittelten Antworten in Menschen und domestizierten oder
landwirtschaftlichen Tieren nützlich
sind.
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Cytotoxische
T-Lymphozyten (CTLs) werden für
den wichtigsten Abwehrmechanismus eines Wirts als Reaktion auf eine
Vielzahl von Virusinfektionen und neoplastisches oder krebsartiges
Wachstum gehalten. Diese Zellen eliminieren infizierte oder transformierte
Zellen, indem sie Antigenfragmente in Verbindung mit verschiedenen
Molekülen
(als Moleküle
der MHC-Klasse I bezeichnet) auf den infizierten oder transformierten Zellen
erkennen. CTLs können
experimentell durch cytoplasmatisches Beladen mit bestimmten löslichen
Antigenen innerhalb spezifischer Zellen erzeugt werden. Eine Immunisierung
mit dem löslichen
Antigen allein ist im allgemeinen für eine spezifische Induktion
cytotoxischer T-Lymphozyten nicht ausreichend.
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Ein
Verfahren, durch welches eine CTL-Antwort induziert werden kann,
schließt
die Anwendung rekombinanter Verfahrenstechniken ein, um die kritischen
Bestandteile eines fraglichen Antigens in das Genom eines gutartigen
infektiösen
Agens zu inkorporieren. Das Ziel einer solchen Strategie ist es,
Antigen-spezifische Antworten cytotoxischer T-Lymphozyten auf das
gewünschte
Epitop zu erzeugen, indem der Wirt einer milden, sich selbst limitierenden
Infektion unterworfen wird. Chimäre
Vektoren wurden beschrieben unter Verwendung von Vaccinia, Polio,
Adeno- und Retroviren, sowie von Bakterien wie Listeria und BCG.
Zum Beispiel beschreiben Takahashi et al., 85 Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 3105, 1988, die Verwendung eines rekombinanten Vaccinia-Virus,
welches das HIV-Hüllgen
gp160 exprimiert, als ein mögliches
Werkzeug für
die Induktion von cytotoxischen T-Lymphozyten.
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Ein
zweites Verfahren, durch welches eine zellvermittelte Antwort induziert
werden kann, schließt
die Verwendung von Adjuvanzien ein. Das Fachgebiet scheint zwar übervoll
von Diskussionen bezüglich
der Verwendung von Adjuvanzien zu sein, doch ist auf diesem Fachgebiet
unklar, ob eine zellvermittelte Immunität induziert worden ist und
ob eine solche zellvermittelte Immunität eine cytotoxische T-Lymphozyten-Antwort
einschließt.
Die folgenden sind jedoch für
verschiedene Publikationen auf diesem Gebiet repräsentativ.
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Stover
et al., 351 Nature 456, 1991, beschreibt eine CTL-Antwort auf β-Galaktosidase
unter Verwendung von rekombinantem, ein β-Galaktosidase-Gen enthaltendem
BCG. Es wurde aber keine derartige Antwort unter Verwendung von
inkomplettem Freund-Adjuvans
und β-Galaktosidase
nachgewiesen.
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Mitchell
et al., 8 J. Clinical Oncoloay 856, 1990, beschreiben die Behandlung
von Patienten mit metastasierendem Melanom mit einem als "DETOX" bezeichneten Adjuvans
und allogeneischen Melanomlysaten, die während eines Zeitraums von sechs
Wochen fünfmal
verabreicht wurden. Bei einem kleinen Anteil dieser Patienten wurde
eine Zunahme der cytotoxischen T-Zellen beobachtet. Die Autoren
beschreiben einen Bedarf nach einer erhöhten Erzeugung von cytotoxischen
T-Lymphozyten und schlagen eine kombinierte Therapie von Adjuvans
mit Interleukin-2 sowie eine Vorbehandlung mit Cyclophosphamid vor,
um den Spiegel an tumorspezifischen T-Suppressorzellen, die existieren
könnten,
zu vermindern. DETOX enthält
detoxifiziertes Endotoxin (Monophosphoryl-Lipid A) aus Salmonella
minnesota, Zellwandskelette von Mycobacterium phlei, Squalenöl und Emulgator.
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Allison
und Gregoriadis, 11, Immunology Today 427, 1990, merken an, dass
das einzige Adjuvans, das "autorisiert
für eine
Verwendung" in menschlichen
Impfstoffen ist, Aluminiumsalze (Alaun) sind, was nicht in gleichbleibender
Weise eine zellvermittelte Immunität hervorruft. Allison und Gregoriadis
stellen fest: "Es
gibt [hier] daher einen Bedarf nach der Entwicklung von Adjuvanzien
mit der Wirksamkeit von komplettem Freund-Adjuvans, doch ohne dessen
verschiedenen Nebenwirkungen, wie Granulome". Sie stellen weiterhin fest, dass drei
mögliche
Strategien existieren, zum Beispiel die Verwendung von Liposomen,
die Verwendung von Adjuvanzien, die als immunstimulierende Komplexe
bezeichnet werden (ISCOMs, welche Saponin oder Quil A (ein Triterpenoid
mit zwei Kohlenhydratketten), Cholesterin und Phosphatidylcholin
einschließen),
welche für
eine Verwendung in einem Impfstoff gegen Influenza für Pferde
autorisiert sind (Morein et al., Immunological Adjuvants and Vaccines,
Plenum Press, 153); und die Verwendung einer Emulsion (SAF) von
Squalen oder Squalan (mit oder ohne ein Pluronic-Mittel) und Muramyldipeptid
(MDP). SAF wird das Hervorrufen einer zellvermittelten Immunität bei Mäusen nachgesagt,
obschon "lange davon
ausgegangen wurde, dass Untereinheits-Antigene keine cytotoxischen
T-Zell-(CTL)-Antworten
hervorrufen können".
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Takahashi
et al., 344 Nature 873, 1990, beschreiben die Induktion von einer
Restriktion durch Klasse II-unterworfenen Helfer- und cytotoxischen
T-Lymphozyten durch die Verwendung von ISCOMs mit einer einzelnen
subkutanen Immunisierung bei Mäusen.
Sie stellen fest, dass Freund-Adjuvans, inkomplettes Freund-Adjuvans
und Phosphat-gepufferte
Kochsalzlösung
keine cytotoxische T-Lymphozyten-Aktivität gegen die Ziele, an welchen
sie interessiert waren, hervorriefen. Sie stellen fest, dass sie
im Gegensatz zu den Ergebnissen mit anderen Formen von exogenem
löslichen
Proteinantigen gezeigt haben, dass es möglich ist, Antigen-spezifische,
einer Restriktion durch MHC-Klasse
I untennrorfene CD8+-, CD4–-CTL
durch eine Immunisierung mit exogenem intaktem Protein unter Verwendung
von ISCOMs* zu primen bzw. hervorzurufen.
Sie stellen ebenfalls fest, dass die beschriebenen Experimente die
Möglichkeit
nahelegen, humane CTL unter Verwendung von ISCOMs, die HIV-Proteine
enthalten, hervorzurufen und dass auf ISCOM beruhende Impfstoffe das
lange gesuchte Ziel einer Induktion sowohl von CTL als auch von
Antikörpern
durch ein gereinigtes Protein erreichen könnten.
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Byars
and Allison, 5 Vaccines 223, 1987, beschreiben die Verwendung von
SAF*-1, welches TWEEN* 80, PLURONIC* L121 und Squalen oder Squalan
mit oder ohne Muramyldipeptid einschließt, und legen die Folgerung
aus ihren Daten nahe, dass die Formulierung mit Muramyldipeptid
für menschliche
und tierärztliche Impfstoffe
nützlich
sein wird. Booster-Injektionen des Adjuvans wurden ohne das Muramyldipeptid
bereitgestellt. Das Muramyl, SAF, ISCOM, TWEEN und PLURONIC sind
als Warenzeichen eingetragen. Es heißt, dass das Muramyldipeptid
die Antikörperproduktion
gegenüber
der Verwendung des Adjuvans ohne Muramyldipeptid in signifikanter
Weise erhöht.
Die zellvermittelte Immunität
wurde durch Hauttests, um die Induktion von T-Helferzellen zu bestimmen,
als Hypersensibilität
vom verzögerten
Typ gemessen. Diese Hypersensibilität war stärker und länger anhaltend, wenn Muramyldipeptid
im Adjuvans enthalten war. Ähnliche
Adjuvanzien sind beschrieben bei Allison et al., US-Patent Nr. 4.770.874
(wo festgestellt wird, dass die Kombination von Muramyldipeptid
und Pluronic-Polyol für
das Hervorrufen einer starken zellvermittelten und einer humoralen Antwort
gegen Eieralbumin wesentlich ist); Allison et al., US-Patent Nr.
4.772.466; Murphy-Corp. et al., 246 Science 1293, 1989 (wo festgestellt
wird, dass die Verwendung von kombinierten Adjuvanzien mit Muramyldipeptid
die Induktion sowohl der humoralen als auch der zellulären Waffen
der Immunantwort verstärken
könnte);
Allison und Byars, 87 Vaccines 56, 1987 (wo festgestellt wird, dass
die zellvermittelte Immunität
durch SAF (mit Muramyldipeptid) hervorgerufen wird, wie gezeigt
durch eine Hypersensibilität
vom verzögerten
Typ, durch proliferative Antworten von T-Zellen auf Antigene, durch
die Herstellung von Interleukin-2 und durch einer genetischen Restriktion
unterworfene spezifische Lyse von Zielzellen, die das immunisierende
Antigen tragen); Allison und Byars, Immunopharmacology of Infectious
Diseases: Vaccine Adjuvants and Modulators of Non-Specific Resistance
191–201,
1987; Morgan et al., 29 J. Medical Virology 74, 1989; Kenney et
al., 121 J. Immunological Methods 157, 1989; Allison und Byars,
95 J. Immunological Methods 157, 1986 (wo gezeigt wurde, dass Aluminiumsalze
und Mineralölemulsionen
die Bildung von Antikörpern
erhöhen,
nicht aber die zellvermittelte Immunität; und wo gezeigt wurde, dass
Muramyldipeptid-Formulierungen eine zellvermittelte Immunität hervorriefen);
Byars et al., 8 Vaccine 49, 1990, wo festgestellt wird, dass ihre
Adjuvans-Formlierung die humoralen Antworten in merklicher Weise
erhöht
und in einem geringeren Maß die
zellvermittelten Reaktionen gegenüber dem Antigen Influenza-Haemagglutinin
erhöht),
Allison und Byars, 28 Molecular Immunology 279, 1991, wo festgestellt
wird, dass die Funktion des Muramyldipeptids das Induzieren der
Expression von Zytokinen und eine Erhöhung der Expression von Haupt-Histokompatibilitäts-(major
histocompatibility – MHC)-Genen
ist und dass bessere Antikörper-
und zelluläre
Antworten erhalten wurden als mit anderen Adjuvanzien und dass man
hofft, festzustellen, ob ähnliche
Strategien beim Menschen wirksam sind), Allison und Byars, Technology
Advances in Vaccine Development 401, 1988 (welches eine zellvermittelte
Immunität
unter Verwendung von SAF beschreibt), Epstein et al., 4 Advance
Drug Delivery Reviews 223, 1990 (welches einen Überblick über verschiedene Adjuvanzien,
die bei der Herstellung von Impfstoffen verwendet werden, gibt),
Allison und Byars, 95 J. Immunological Methods 157, 1986 (wo festgestellt
wird, dass die Zugabe des Muramyldipeptids zum Adjuvans die zellvermittelten
Antworten auf eine Vielzahl von Antigenen, einschließlich monoklonaler
Immunglobuline und Virus-Antigene,
merklich erhöht),
und Morgan et al., 29 J. Medical Virology 74, 1989 (worin die Verwendung
von SAF-1 für
die Herstellung eines Impfstoffes gegen den Epstein-Barr-Virus beschrieben
wird).
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Kwak
et al., Idiotype Networks in Biology and Medicine, Elsevier Science
Publishers, S. 163, 1990, beschreiben die Verwendung von SAF ohne
Muramyldipeptid als ein Adjuvans für einen B-Zell-Lymphom-Idiotyp in
einem Menschen. Genauer gesagt wurde eine Emulsion von Pluronic
L121, Squalan und 0,4% TWEEN-80 in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung mit
dem Idiotyp verabreicht. Sie stellen fest: "Die Zugabe eines Adjuvans sollte .....
die humoralen Antworten weiter erhöhen und könnte außerdem die Induktion zellulärer Antworten
erleichtern".
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Zu
weiteren immunologischen Präparationen
zählen:
Liposome (Allison et al., US-Patente
Nrn. 4.053.585 und 4.117.113); cyclische Peptide (Dreesman et al.,
US-Patent Nr. 4.778.784); komplettes Freund-Adjuvans (Asherson et
al., 22 Immunology 465, 1972; Berman et al., 2 International J.
Cancer 539, 1967; Allison, 18 Immunopotentiation 73, 1973; und Allison,
Non-Specific Factors Influencing Host Resistance 247, 1973); ISCOMs
(Letvin et al., 87 Vaccines 209, 1987); nicht-ionische Blockpolymer-Agenzien enthaltende Adjuvanzien,
hergestellt mit Mineralöl,
einem oberflächenaktiven
Mittel und TWEEN 80 (Hunter und Bennett, 133 J. Immunology 3167,
1984; und Hunter et al., 127 J. Immunology 1244, 1981); aus Mineralöl und Emulgator
zusammengesetzte Adjuvanzien mit oder ohne abgetötete Mycobakterien (Sanchez-Pescador
et al., 141 J. Immunology 1720, 1988), und andere Adjuvanzien, wie
etwa ein lipophiles Derivat von Muramyltripeptid und ein kovalent
mit einem rekombinanten Protein verknüpftes Muramyldipeptid (ebenda).
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Anmelder hat sichere und vorteilhafte Zusammensetzungen entdeckt,
durch welche CTL-Antworten beim Menschen und domestizierten oder
landwirtschaftlich wichtigen Tieren induziert werden können. Die Zusammensetzungen
umfassen eine Antigen-Formulierung, die eine geringe oder keine
Toxizität
für Tiere
aufweist, und der ein immunstimulierendes Peptid fehlt (z. B. Muramyldipeptid),
dessen Anwesenheit die gewünschte
zelluläre
Antwort vermindern würde.
Darüber
hinaus sind die Zusammensetzungen einfach anzuwenden und erfordern
kein übermäßiges Arbeiten
in vivo, um existierende Zellen durch rekombinante DNA-Techniken
zu verändern,
um sie immunogen zu machen. Diese Feststellung ist überraschend,
da es nicht zu erwarten stand, dass eine solche CTL-Antwort durch
die Verwendung einer solchen Antigen-Formulierung, der immunstimulierende
Peptide oder deren Äquivalente
fehlen, induziert werden könnte.
Die Befunde es Anmelders ermöglichen
die Verwendung dieser Antigen-Formulierungen bei einem breiten Spektrum
von krankhaften Zuständen
oder als prophylaktische Mittel. Die Verabreichung einer solchen
Antigen-Formulierung kann zum Beispiel der Behandlung viraler Erkrankungen
dienen, bei denen eine CTL-Antwort wichtig ist, zum Beispiel bei
der Behandlung einer HIV-Infektion oder von Influenza. Sie kann
auch ausgedehnt werden auf die Verwendung bei der Behandlung von
bakteriellen Infektionen, Krebs, parasitären Infektionen und dergleichen. Als
ein prophylaktisches Mittel ist die Antigen-Formulierung mit einem
geeigneten Antigen für
die Verhütung einer
Infektion durch die Viren, die für
die zuvor erwähnten
viralen rkrankungen verantwortlich sind, insbesondere für die Prophylaxe
einer HIV-Infektion und darüber
hinaus für
eine Prophylaxe bei Patienten mit einem Krebsrisiko, zum leispiel
nach Resektion eines Primärtumors,
nützlich.
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Die
Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, umfassend ein Antigen,
gemischt rnit einer mikrofluidisierten Antigen-Formulierung, welche
besteht aus:
- (a) einem stabilisierenden Detergens,
welches Polysorbat 80 ist,
- (b) einem Mizellen-bildenden Mittel, welches Poloxamer 401 ist,
und
- (c) einem bioabbaubaren und biokompatiblen Öl, welches Squalan ist,
wobei
der Antigen-Formulierung eine immunstimulierende Peptidkomponente
fehlt und sie als eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion
formuliert ist, und wobei die Zusammensetzung eine cytotoxische
T-Lymphozyten-Antwort in einem Menschen oder einem domestizierten
oder landwirtschaftlichen Tier induziert, wobei das Antigen nicht
ein Albumin, ein B-Zelllymphom-Antigen, HIV gp160 oder ein immunologisches
Derivat davon, oder Glykoprotein D vom Herpes-simplex-Virus oder
ein immunologisches Fragment davon ist.
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Die
Erfindung stellt des weiteren Zusammensetzungen der Erfindung zur
Verwendung bei der therapeutischen oder prophylaktischen Behandlung
eines Menschen oder eines domestizierten (z. B. Katze oder Hund)
oder eines landwirtschaftlichen Tieres (z. B. eines Pferdes, einer
Kuh oder eines Schweines) durch das Induzieren einer CTL-Antwort bereit.
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Der
Antigen-Formulierung fehlt jegliche immunstimulierende Peptidkomponente,
oder sie weist hinreichend niedrige Spiegel eines solchen Bestandteils
auf, so dass die gewünschte
zelluläre
Antwort nicht vermindert wird. Die Formulierung wird als eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion
bereitgestellt, d. h. jeder der verschiedenen Bestandteile wird
so ausgewählt,
dass die Emulsion in dem Zustand einer Emulsion für die Dauer
Fron wenigstens einem Monat, und bevorzugter von mehr als einem
Jahr, ohne Phasentrennung verbleiben wird. Das Antigen und die Antigen-Formulierung
werden zusammengemischt, um eine Mischung durch Mikrofluidisierung
zu bilden. Die Zusammensetzung kann dem Tier in einer ausreichenden
Menge, um eine CTL-Antwort in
dem Tier zu induzieren, verabreicht werden. Eine solche Verabreichung
ist nur einmal erforderlich.
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Das "stabilisierende Detergens" ermöglicht den
Bestandteilen der Emulsion, als eine stabile Emulsion zu verbleiben.
Bei dem Detergens handelt es sich um Polysorbat 80 (TWEEN) (Sorbitan-mono-9-octadecenoat-poly(oxy-1,2-ethandiyl);
hergestellt von ICI Americas, Wilmington, DE). Das Detergens wird
gewöhnlich
in einer Menge von etwa 0,05 bis 0,5%, bevorzugter von etwa 0,2%,
bereitgestellt.
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Das "Mizellen-bildende
Mittel" ist in der
Lage, die mit den anderen Bestandteilen gebildete Emulsion derart
zu stabilisieren, dass eine mizellenartige Struktur gebildet wird.
Bei dem Mittel handelt es sich um Poloxamer 401 (PLURONIC L121).
Das Mittel wird bevorzugt in einer Menge zwischen 0,001 und 10%,
am bevorzugtesten in einer Menge zwischen 0,001 und 5%, bereitgestellt.
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Das Öl fördert das
Zurückhalten
des Antigens in der Öl-in-Wasser-Emulsion,
d. h. stellt ein Vehikel für das
gewünschte
Antigen bereit. Bei dem öl
handelt es sich um Squalan. Das Öl
wird vorzugsweise in einer Menge zwischen 1 und 10%, am bevorzugtesten
zwischen 2,5 und 5%, bereitgestellt. Es ist wichtig, dass das Öl bioabbaubar
und biokompatibel ist, so dass der Körper das Öl im Laufe der Zeit abbauen
kann und somit keine schädlichen
Nebenwirkungen nach Verwendung des Öls, z. B. Granulome, sichtbar
werden.
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Es
ist bei der oben genannten Formulierung wichtig, dass eine Peptidkomponente,
insbesondere ein Muramyldipeptid (MDP) fehlt. Ein derartiges Peptid
wird die Induktion einer CTL-Antwort stören, falls es in einer größeren Menge
als etwa 20 Mikrogramm pro normaler humaner Formulierungs-Verabreichung
bereitgestellt wird. Es wird bevorzugt, dass solche Peptide trotz
ihrer offensichtlichen Stimulation des humoralen Zweigs des Immunsystems
vollständig
von der Antigen-Formulierung abwesend sind. Das heißt, der
Anmelder hat festgestellt, dass diese Peptide, obschon sie die humorale
Antwort erhöhen
können,
von Nachteil sind, wenn eine cytotoxische T-Lymphozyten-Antwort gewünscht wird.
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Der
Anmelder glaubt, dass die obenstehenden Formulierungen in einer
signifikanten Weise vorteilhaft gegenüber früheren Formulierungen (einschließlich ISCOMs,
DETOX (eingetragendes Warenzeichen) und SAF) für die Verwendung bei Menschen
sind. Anders als solche Formulierungen schließt die vorliegende Formulierung
sowohl ein Mizellen-bildendes Mittel ein, als sie auch keine Peptide,
Zellwandskelette oder bakterielle Zellbestandteile aufweist. Die
vorliegende Formulierung induziert ebenfalls eine CTL-Antwort, die
mit den früheren
Formulierungen entweder nicht auftritt oder im Vergleich zu diesen
Formulierungen wesentlich erhöht wird.
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Mit "nicht-toxisch" ist gemeint, dass
eine geringe oder keine Nebenwirkung der Antigen-Formulierung in dem behandelten Tier
oder Menschen beobachtet wird. Fachleute mit üblicher Sachkenntnis im medizinischen
oder tierärztlichen
Fachbereich werden erkennen, dass dieser Begriff eine weite Bedeutung
hat. Zum Beispiel kann in einem im wesentlichen gesunden Tier oder
Mensch nur eine geringe Toxizität
toleriert werden, wohingegen bei einem an einer tödlichen
Erkrankung (mit einer Lebenserwartung von weniger als etwa drei Jahren)
leidenden Menschen eine wesentlich höhere Toxizität toleriert
werden kann.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
dient die Antigen-Formulierung zur Anwendung als Einzeldosis-Verabreichung
des Gemischs; die Formulierung dient zur Verwendung bei der Behandlung
eines Menschen oder Tieres, der oder das mit einem Virus infiziert
ist und an einem oder mehreren Symptomen (wie im allgemeinen durch Ärzte im
relevanten Gebiet festgestellt wird) einer Infektion durch das Virus
leidet, wobei die Antigen-Formulierung für den Menschen oder das Tier
nicht toxisch ist. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen wird das Antigen
ausgewählt
aus den antigenen Abschnitten der HIV-Antigene: gp120, gag, pol,
Nef, Tat und Rev; den Malaria-Antigenen:
CS-Protein und dem Sporozoiten-Oberflächen-Protein 2; den Hepatitis-B-Antigenen: Pre-S1,
Pre-S2, HBc Ag und HBe Ag; den Influenza-Antigenen: HA, NP und NA;
den Hepatitis-A-Oberflächen-Antigenen;
den Herpes-Virus-Antigenen: EBV gp340, EBV gp85, HSV gB, HSV gH,
dem frühen
Proteinprodukt von HSV, Cytomegalovirus gB, Cytomegalovirus gH,
und dem IE-Protein gp72; den Respiratory-Syncytial-Virus-Antigenen: F-Protein,
G-Protein und N-Protein; und den Tumor-Antigenen Karzinom CEA, Karzinom-assoziiertem
Mucin, Karzinom P21, Karzinom P53, Melanom MPG, Melanom p97, und
dem Karzinom-Onkogen-Produkt Neu, dem Karzinom-Genprodukt p53, dem
als MAGE bezeichneten Melanom-Antigen und dem mutierten p21 ras-Protein, welches
in einer Vielzahl von malignen Tumoren präsentiert wird.
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Gemäß anderen
verwandten Aspekten stellt die Erfindung Zusammensetzungen zur Verwendung
bei der Behandlung eines Patienten vor, der mit dem HIV-Virus infiziert
ist, der an Malaria leidet, der an Influenza leidet, der an Hepatitis
leidet, der an einem Krebs leidet, der mit einem Herpes-Virus infiziert
ist, oder der mit dem Respiratory-Syncytial-Virus infiziert ist, wobei
die Zusammensetzungen ein geeignetes Antigen (z. B.
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gewählt aus
den vorstehend aufgeführten),
gemischt mit einer der vorstehend genannten Antigen-Formulierungen,
beinhalten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
ihrer bevorzugten Ausführungsformen
und aus den Ansprüchen
ersichtlich werden.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Zunächst werden
kurz die Zeichnungen beschrieben werden.
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Zeichnungen
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1A bis 1C zeigen graphische Darstellungen von
Daten, die eine CTL-Induktion durch verschiedene Ovalbumin-Formulierungen
vergleichen: E : T steht für
das Verhältnis
von Effektor zu Ziel in allen Figuren.
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2A und 2B zeigen graphische Darstellungen von
Daten, die eine CTL-Induktion durch verschiedene β-Galaktosidase-Formulierungen
vergleichen.
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3 zeigt eine graphische
Darstellung von Daten, die eine CTL-Induktion durch Ovalbumin in
einem Liposom und in einer Antigen-Formulierung vergleicht.
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4 und 5 zeigen graphische Darstellungen von
Daten, die die Wirkung einer Depletion von CD4- und CD8-Zellen auf
eine CTL-Induktion zeigen.
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6 zeigt eine graphische
Darstellung von Daten, die eine CTL-Induktion durch eine Mischung
von Pluronic und TWEEN und einem Antigen zeigt.
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7 zeigt eine graphische
Darstellung von Daten, die eine CTL-Induktion mit einer Mischung
von Squalan und TWEEN und einem Antigen zeigt.
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8 zeigt eine graphische
Darstellung von Daten, die die CTL-Induktion durch eine Mischung
von Squalan und Pluronic und einem Antigen zeigt.
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9 zeigt eine graphische
Darstellung der Induktion von Anti-gp120IIIb-Antikörpern in
Affen mit verschiedenen Antigen-Formulierungen; und
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10A bis 10B zeigen graphische Darstellungen von
Daten, die die für
gp120 spezifische CTL-Antwort in Affen, die mit Vaccinia-gp120 und
gp120-AF immunisiert wurden, vergleichen.
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Antigen-Formulierung
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Bei
dieser Erfindung nützliche
Antigen-Formulierungen sind oben allgemein beschrieben. Fachleute des
Gebiets werden bei üblicher
Sachkenntnis erkennen, dass äquivalente
Formulierungen ohne weiteres herstellbar sind und erwartet werden
kann, dass sie gleichwertige Eigenschaften bei der Induktion einer
CTL-Antwort zeigen. Solche Formulierungen lassen sich ohne weiteres
auf ihre Eigenschaften unter Anwendung von Verfahrensweisen entsprechend
den in den nachstehenden Beispielen beschriebenen testen.
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Es
folgen Beispiele der Erfindung unter Verwendung einer Antigen-Formulierung
(AF), die sich aus etwa 15% Squalan, 0,6% TWEEN 80 und 0,0045–3,75% Pluronic
in einer Phosphat-gepufferten Kochsalzlösung (mit der Bezeichnung STP)
zusammensetzt. Genauer gesagt enthielt eine Emulsion der AF: 150
mg Squalan, 0,045–37,5
mg Poloxamer 401 (PLURONIC L121), 6 mg Polysorbat 80 (TWEEN 80),
0,184 mg Kaliumchlorid, 0,552 mg einwertiges Kaliumphosphat, 7,36
mg Natriumchlorid, 3,3 mg zweiwertiges Natriumphosphat (wasserfrei),
pro 1 ml Wasser, pH 7,4. Diese Emulsion wurde unter Anwendung eines
Standardverfahrens mikrofluidisiert (Microfluidics Modell M110F)
mit einem Rückdruckmodul
bei 11–14.000
psi, unter allmählicher
Rückkehr
auf atmosphärischen
Druck, Kühlen
und Packen in Nasseis.
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Bei
anderen Beispielen wurde das Antigen mit der mikrofluidisierten
Mischung aus Squalan (S), Pluronic (P) und TWEEN 80 (T) gemischt,
um eine Endkonzentration von 5% Squalan, 0,2% TWEEN 80 bzw. 0,0015–1,25% Pluronic
zu ergeben. Um die Subkomponenten, die für die Induktion einer Antigen-spezifischen Immunantwort
erforderlich sind, zu bestimmen, wurden Squalan-TWEEN 80, Pluronic-TWEEN
80 oder Squalan-Pluronic bei denselben Konzentrationen wie für die Mischung
aus drei Bestandteilen hergestellt. Pluronic, Squalan oder TWEEN
80 wurden auch einzeln hergestellt, um die Wirkung des einzelnen
Bestandteils auf die CTL-Induktion zu bestimmen. Substitutionen
mit TWEEN 20, TWEEN 40 oder Zwittergent für TWEEN 80 wurden ebenfalls
vorgenommen, um die Wirkung verschiedener Derivate von TWEEN auf
die CTL-Induktion in dem ova-System zu bestimmen. Substitutionen
von Squalan in der Formulierung mit drei Bestandteilen wurden durch
Eicoson oder Triconton vorge nommen, und eine Substitution für das Copolymer
Pluronic in derselben Formulierung mit drei Komponenten wurde durch
PEG 1000, Pluronic L62LF und die Tetronics 1501 und 150R1 vorgenommen.
Als Formulierungen aus zwei Bestandteilen wurden verschiedene Analoga
in verschiedenen Kombinationen gemischt und hinsichtlich einer für ova spezifischen
CTL-Induktion getestet. Sie sind: eine Mischung von Cholesterin – TWEEN
80, Squalan – TWEEN
20, Pristan – TWEEN
80 oder Olivenöl – TWEEN
80. Für
eine Stabilisierungsstudie wurde die mikrofluidisierte Mischung
von Squalan – TWEEN
80 mit Dextrose zu einer Endkonzentration von 5% gemischt. In allen
Fällen
wurden die Kombinationen der Arzneimittelträger in einem Mikrofluidisierer
gemischt, um eine stabile Emulsion herzustellen. In einigen Experimenten
wurden die Formulierungen aus zwei Bestandteilen mit verschiedenen
Konzentrationen von MDP für Induktionen
der CTL- und der humoralen Antwort gemischt. Tabelle 1 beschreibt
eine umfassende Liste der verschiedenen in dieser Untersuchung verwendeten
Formulierungen. Lediglich die STP-Formulierung befindet sich innerhalb
des Rahmens der Erfindung, weshalb die Ergebnisse für die anderen
Formulierungen zu Vergleichszwecken angegeben sind.
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Die
Syntex-Adjuvans-Formulierung (mikrofluidisiert, SAFm) wurde als
eine Adjuvans-Kontrolle
verwendet und besteht aus zwei Teilen. Teil 1 besteht aus Phosphatgepufferter
Kochsalzlösung,
enthaltend eine Endkonzentration von 5% Squalan, 1,25% Pluronic
und 0,2% TWEEN 80 (Vehikel oder 1-SAF). Teil II besteht aus N-Acetylmuramyl-L-threonyl-D-isoglutamin
(Thr-MDP), einem Derivat des Zellwandbestandteils von Mycobacterium.
Zum Zweck einer Immunisierung wird das Antigen mit dem mikrofluidisierten
Vehikel (Teil 1) gemischt, um eine homogene Emulsion zu erhalten.
MDP wird zugegeben, um SAFm zu fertigen, und kurz gevortext. Die
MDP-Konzentration
in der Mischung wurde variiert, um zu bestimmen, ob es eine Optimalkonzentration
für eine
CTL-Induktion gab. Als eine Adjuvans-Kontrolle wurden Mäuse ebenfalls
mit löslichen
Antigenen, gemischt mit Alaun gemäß der Gebrauchsanweisung des
Herstellers (Pierce Chemical, Rockford, IL) oder mit komplettem
Freund-Adjuvans (CFA), immunisiert.
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Die
STP-Antigen-Formulierung wird für
eine Induktion der cytotoxischen T-Lymphozyten-Antworten in Mäusen verwendet.
Fachleute werden bei üblicher
Sachkenntnis bemerken, dass ein solches Mäuse-Modell darauf hindeutet,
dass äquivalente
Experimente oder Behandlungen in ähnlicher Weise cytotoxische
T-Lymphozyten-Antworten
in Menschen, in domestizierten oder in landwirtschaftlichen Tieren
induzieren werden. Die Menge der Antigen-Formulierung und des Antigens,
welches nützlich
ist, um die gewünschte
zelluläre
Antwort zu erzeugen, kann empirisch durch Standardverfahren, wie
Fachleuten des Fachgebietes bei üblicher
Sachkenntnis bekannt, ohne übermäßiges Experimentieren
bestimmt werden. Daher können,
falls es gewünscht wird,
die Nebenwirkungen der Behandlung mit einer solchen Mischung zu
minimieren, Fachleute bei üblicher Sachkenntnis
einen Minimalspiegel einer solchen Mischung zur Verabreichung an
einen Menschen, ein domestiziertes oder ein landwirtschaftliches
Tier bestimmen, um eine CTL-Antwort hervorzurufen und dadurch eine
Immunität
gegen ein gewünschtes
Antigen zu erzeugen. Bei normaler Verwendung wird eine solche Mischung
durch ein beliebiges aus einer Anzahl von Standardverfahren injiziert,
besonders bevorzugt ist jedoch eine intramuskuläre Injektion an einem Ort,
welcher es der Emulsion gestatten wird, in einer stabilen Form während eines
Zeitraums von einigen Tagen oder einigen Wochen zu verbleiben.
-
Methoden
-
Die
folgenden Materialien und Methoden wurden in den nachstehend angegebenen
Beispielen eingesetzt, falls nicht anders angemerkt:
-
Mäuse
-
Weibliche
C57BL/6 (H-2b)- und BALB/c (H-2d)-Mäuse wurden
von Harlen Spraque (San Diego, Kalifornien) erworben.
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Antigene
-
Ovalbumin
(ova, Güteklasse
VII, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) wurde in der nativen Form
verwendet. β-Galaktosidase
(β-gal,
Güteklasse
VIII, BRL) wurde in einer nativen Form und nach Kochen in 1 M NaOH
während
2 Min., um einen alkalischen Verdau zu ergeben, verwendet. Rekombinantes
gp120 wurde von American Biotechnology erworben.
-
Tumorzellen
und Transfektanten
-
Die
verwendeten Tumorzellen waren die Ia–-Linien
EL4 (C57BL/6, H-2b Thymom) und P815 (DBA/2, H-2d Mastozytom). Die Ableitung der ova-erzeugenden
EL4-Transfektante EG7-ova ist zuvor von Moore et al., 54 Cell 777,
1988, beschrieben worden. Die β-gal-erzeugende
Transfektante P13.1 wurde durch eine Elektroporation von 107 P815-Zellen
in 1 ml Phosphat-gepufFerter Kochsalzlösung (PBS) mit 10 mg an mit
PstI linearisiertem pCH110 (Pharmacia LKB Biotechnology Inc., Piscataway,
NJ) und 1 mg mit PvuI linearisiertem pSV2 neo (Southern et al.,
1 J. Mol. Appl. Genet. 327, 1982), gefolgt von einer Selektion in
400 μg/ml
des Antibiotikums G418, abgeleitet. Die Transfektante C3-4 wurde
von dem BALB/c-Hybridom Igm 662 durch Transfizieren mit einem das β-gal-Gen,
fusioniert mit dem dritten und vierten Exon der IgM-Schwerkette,
kodierenden Plasmid (Rammensee et al., 30 Immunogenetics, 296, 1989)
abgeleitet. Der gp160IIIb exprimierende 3T3-Fibroblast 15–12 wurde
von Dr. Germain vom NIH (Bethesda, MD) bereitgestellt. Die Kb-transfizierte L-Zelllinie wurde von Dr.
Carbone, Monash University, Australien, bereitgestellt. Die mit
Dd und Ld transfizierten L-Zelllinien
wurden von Dr. Ted Hensen, Washington University, St. Louis, bereitgestellt.
-
Immunisierung
-
Mäuse wurden
intravenös
mit 200 μl
einer Suspension von 25 × 106 Splenozyten nach einer cytoplasmatischen
Beladung, wie von Moore et al. supra und Carbone et al., J. Exp.
Med. 169: 603, 1989, beschrieben, immunisiert. Für eine Immunisierung mit der
ova-Antigen-Formulierung oder der β-Gal-Antigen-Formulierung wurden
30 μg jedes
Protein-Antigens pro Maus subkutan in den Fußballen und die Schwanzbasis
injiziert.
-
Jede
Injektion besteht aus 67 μl
der mikrofluidisierten Antigen-Formulierung (hergestellt nach Standardverfahren)
und 30 μg
des Protein-Antigens in einem Endvolumen von 200 μl. Das Endvolumen
wurde mit HBSS vervollständigt,
siehe Handbuch von Whittaker (Welkersville, MD). MDP wurde in Konzentrationen
zwischen 0 und 300 μg
bereitgestellt. Wo angegeben, wurden die Mäuse mit löslichen Antigenen in CFA oder
in Alaun in einem Gesamtvolumen von 200 μl immunisiert.
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Stimulierung
von Effektorpopulationen in vitro
-
Milzzellen
(30 × 106) von normalen oder von immunisierten Mäusen, welche
wenigstens 14 Tage zuvor geprimt bzw. sensibilisiert worden waren,
wurden mit 1,5 × 106 EG7-ova (bestrahlt mit 20 000 rad) für Antworten
gegen ova oder mit 1,5 × 106 C3-4-Zellen (bestrahlt mit 20 000 rad)
für Antworten
gegen β-gal
in 24-Well-Platten bei 37°C
in 7% CO2/Luft inkubiert. Alle Gewebekulturen
wurden in einem Vollmedium, bestehend aus IMDM-Medium, siehe Handbuch
von Whittaker (Welkersville, MD), ergänzt mit 10 fötalem Kälberserum
(FCS), 2 mM Glutamin, Gentamycin und 2 × 10–5 M
2-Mercaptoethanol, durchgeführt.
Für die
Depletionsexperimente in vitro wurden in vivo-geprimte oder in vitro-stimulierte
Milzzellen mit monoklonalen Antikörpern (mAbs) RL.172 (Anti-CD4) oder mAbs 3.168
(Anti-CD8) zur Entfernung von CD4+- oder
CD8+-T-Zellen behandelt (Sarmiento et al.,
125 J. Immunol. 2665, 1980, und Ceredig et al., 314 Nature 98, 1985).
Der mAb RL.172 und der mAb 3.168 wurden von Dr. Jonathan Sprent
in der Scripps Clinic and Research Foundation, La Jolla, CA, erhalten.
-
Milzzellen
(30 × 106) von normalen oder von immunisierten Mäusen, welche
wenigstens 21 Tage zuvor geprimt worden waren, wurden mit 1,5 × 106 15–12-Zellen
(behandelt mit 200 μg
Mitomycin C während
45 Minuten pro 108-Zellen) oder mit 500 μg 18IIIb-Peptid,
enthaltend das dominante CTL-Epitop, in Balb/c-Mäusen in komplettem IMDM-Medium
inkubiert (Irvine Scientific, Santa Ana, CA), enthaltend 10% vorgescreentes
FCS (ICN Flow, ICN Biochemicals Inc., Costa Mesa, CA), 2 mM Glutamin,
Gentamycin und 2 × 10–5 M
2-Mercaptoethanol. Für
die Stimulierung in vitro mit Peptiden, wurden Milzzellen in komplettem
IMDM, enthaltend 5% ConA-Überstand,
kultiviert.
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Für die Depletionsexperimente
wurden in vivo geprimte oder in vitro stimulierte Milzzellen mit
den mAbs RL.172 (Anti-CD4) oder mAbs 3.168 (Anti-CD8) in Anwesenheit
gering tox. Komplements vom Kaninchen (Cederlane Laboratories, Ltd.,
Hornby Ontario, Canada) für
eine Entfernung von CD4+ oder CD8+-T-Zellen (22, 23) behandelt. Der mAb RL.172
und der mAb 3.168 waren ein Geschenk von Dr. Jonathan Sprent in der
Scripps Clinic and Research Foundation, La Jolla, CA.
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Cytotoxizitäts-Assay
-
Zielzellen
(1 × 106) wurden mit 100 μCi [51Cr]-Natriumchromat
60 Minuten lang markiert. Für
die mit Peptid gepulsten Ziele wurden 50 μl einer Peptidlösung von
1 mg/ml in HBSS während
des Markierens der Ziele mit 51Cr zugegeben.
Nach dem Waschen wurden 104 markierte Ziele
und Verdünnungsreihen
von Effektorzellen in 200 μl
RP10 für
4 Stunden bei 37°C
inkubiert. 100 μl
des Überstandes
wurden gesammelt und die spezifische Lyse wurde bestimmt als: Prozent
spezifische Lyse = 100 × {(Freisetzung
durch CLT – spontane Freisetzung)/(maximale
Freisetzung – spontane
Freisetzung)}. Die spontane Freisetzung in Abwesenheit von cytotoxischen
T-Lymphozyten (CTL) war kleiner als 25% der maximalen Freisetzung
durch Detergens in allen Experimenten.
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Bestimmung
der Antikörper-Antworten
in Mäusen
und Affen
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Jede
Vertiefung von 96-Well-Platten mit U-förmigem Boden (Costar, Cambridge,
MA) wurde mit 150 ng ova oder gp120 in 50 μl HBSS beschichtet und über Nacht
bei 4°C
inkubiert. Zur Bestimmung der Anti-gp120- und Anti-ova-Antikörper-Antworten
in Mäusen
wurden die Platten mit 1% BSA eine Stunde lang geblockt. In Reihe
verdünnte
Sera wurden in 25 μl
Volumen pro Vertiefung hinzugegeben und 2 Stunden lang inkubiert.
Die Platten wurden gewaschen und 50 μl einer Verdünnung von 1 : 1000 von Ziege-Anti-Maus-IgG, konjugiert
mit HRPO (SBT, Alabama) in 1% BSA, wurden pro Vertiefung zugegeben.
Nach 1 h Inkubation wurden die Platten gewaschen, und 100 μl des Substrates
wurden pro Vertiefung zugegeben. Die OD405 wurde nach
10 bis 15 Minuten aufgenommen. Zur Bestimmung der Anti-gp120-Antikörper-Antwort
der Affen waren alle Schritte dieselben, außer dass sowohl das Blocken
der Platten als auch das Verdünnen
der Sera in 5% normalem Ziegenserum in Hank's balancierter Salzlösung durchgeführt wurden.
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Peptidsynthesen
-
Synthetische
Peptide, entsprechend den Aminosäuresequenzen
253–276
(Sequenzauflistung Nr. 1: EQLESIINFEKLTEWTSSNVMEER; wobei der Standardcode
aus einem Buchstaben verwendet wird, um jede Aminosäure darzustellen)
von Ovalbumin (ova 253–276),
den Aminosäuresequenzen
84–102
des Myelin-Basischen-Proteins (MBP 84–102) (Sequenzauflistung Nr.
2: DENPVVHFFKNIVTPRTPP) und synthetische Peptide, den Aminosäuresequenzen
308–322
(18IIIb-Sequenz) von gp120IIIb entsprechend, wurden durch eine Festphasen-Peptidsynthese
unter Verwendung eines Applied Biosystems 430A-Synthesizers zusammengebaut.
Die Aminosäuren
wurden über
vorgebildete symmetrische Anyhdride gekoppelt, mit der Ausnahme
von Asparagin, Glutamin und Arginin, welche als Hydroxybenzotriazolester
gekoppelt wurden. Die Kopplungseffizienz wurde durch eine Ninhydrinreaktion
gemäß dem Verfahren
von Kaiser et al., 34 Anal. Biochem. 595, 1970, überwacht. Die Peptide wurden
von dem Träger
mit HF gemäß dem "niedrig-hoch-"Verfahren, das von Tam
et al., 21 J. Am. Chem. Soc. 6442, 1983, beschrieben wurde, freigesetzt,
und die Peptide wurden von dem Harz mit 10%-iger Essigsäure extrahiert.
Nach einer Lyophilisierung wurden die Peptide auf einer Sephadex®-G-25-Säule entsalzt,
und Proben der Peptide wurden dann HPLC-gereinigt durch eine Umkehrphasen-Chromatographie
auf einer präparativen
Vydac C-18-Säule.
Die gereinigten Peptide (98%) wurden in HBSS mit einer Endkonzentration
von 10 mg/ml solubilisiert und auf die gewünschte Konzentration in dem
Vollmedium verdünnt.
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CNBr-Verdau
-
Proben
eines Proteins (z. B. β-Glaktosidase)
wurden mit einem 100-fachen molaren Überschuss von Cyanogenbromid
in einer Lösung
von 100 mM Trifluoressigsäure
behandelt. Die Reaktion durfte 18 Stunden lang bei Raumtemperatur
(etwa 20°C)
unter Rotation ablaufen. Nach der vorgeschriebenen Reaktionszeit
wurden die Peptidfragmente von dem Reaktanten unter Verwendung einer
SEP-PAK C-18-Vorrichtung (Waters) getrennt, mit 95% Acetonitril
eluiert und lyophilisiert.
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Alkalischer
Verdau
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Proteinproben
(z. B. β-Galaktosidase)
wurden mit 1 N NaOH behandelt und 2 Minuten lang gekocht, woraufhin
die resultierenden Peptidfragmente von den Reaktanten unter Verwendung
einer C-18 SEP-PAK-Vorrichtung (Waters) getrennt und mit 95 Acetonitril
eluiert und lyophilisiert wurden.
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Beispiel 1: Der Restriktion
durch Klasse I unterworfenes CTL-Priming
-
Moore
et al., 113 UCLA Symp. Mol. Cell. Biol., 1989, und Carbone und Bevan,
171 J. Exp. Medicine 377, 1990, zeigen, dass mit, cytoplasmatisch
mit löslichem
ova beladenen, Milzzellen immunisierte Mäuse für eine ova-spezifische, einer
Restriktion durch Klasse I unterworfene CTL-Antwort geprimt wurden.
Der ova exprimierende EL4-Transfektant
EG7-ova wurde für
die Stimulation in vitro von in vivo geprimten Milzlymphozyten verwendet
und ebenfalls als ein Ziel für
das ova-spezifische CTL vermittelte Abtöten verwendet. Diese Untersuchung
zeigte ebenfalls, dass durch den Transfektanten EG7-ova induzierte
oder durch cytoplasmatisch mit ova beladene Milzzellen induzierte
CD8+-Effektoren eine Determinante, die durch
das Peptid ova 258–276 kartiert
wird, in dem Kontext von H-2Kb, erkennen,
EG7-ova lysieren und ebenfalls EL4-Zellen, welche mit ova 258–276 überzogen
sind, abtöten.
Daher wurde, um zu untersuchen, ob ein endogener, einer Restriktion
durch Klasse I unterworfener CD8+-T-Zell-Weg
durch ein lösliches
Antigen induziert werden kann, das obengenannte System verwendet,
um zu bestimmen, ob gewisse Antigen-Formulierungen verwendet werden
können,
um lösliche
Antigene in einen der Restriktion durch Klasse I unterworfenen Weg
zu treiben.
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a) ova
-
C57BL/6-Mäuse wurden
einmal mit verschiedenen Mengen ova (30 μg-1 mg pro Maus) mit oder ohne eine
Antigen-Formulierung immunisiert. Die Mäuse wurden subkutan und in
die Schwanzbasis injiziert. Milzzellen wurden von den immunisierten
Mäusen wenigstens
zwei Wochen nach dem Immunisierungen entnommen und in vitro mit
den EG7-ova-Transfektanten stimuliert. Eine ova-Konzentration von
nur 30 μg
war genauso wirksam wie eine Dosis von 1 mg. Daher wurden die CTL-Untersuchungen
routinemäßig mit
Milzzellen von Mäusen,
die mit 30 μg
ova geprimt worden waren, durchgeführt. Nach fünf Tagen der Kultur in vitro
mit EG7-ova wurde das Priming durch das Vorhandensein von für ova spezifischen
Effektoren, die in der Lage waren, EG7-ova zu lysieren, bestimmt.
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Mit
bis zu 1 mg löslichem
ova in HBSS injizierte Mäuse
zeigten kein Anzeichen für
ein CTL-Priming (1A).
Mäuse jedoch,
die mit 30 μg
ova in der oben beschriebenen Antigen-Formulierung immunisiert worden
waren (gezeigt als AF in den Figuren) zeigten eine signifikante,
für die
Transfektante spezifische CTL-Antwort (1C). Darüber hinaus war das Ausmaß des Abtötens von
EG7-ova durch die mit ova-AF immunisierten Milzzellen dem von mit
ova-beladenen Milzzellen immunisierten Mäusen vergleichbar (1B).
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Dass
die Spezifität
des CTL-Primings in vivo Antigen-spezifisch war, wurde durch die
Unfähigkeit
der Milzzellen aus mit β-Galaktosidase
immunisierten Mäusen
gezeigt, eine sekundäre
CTL-Antwort in vitro zu manifestieren, wenn sie mit EG7-ova stimuliert
wurden. Keine für
ova spezifische CTL-Induktion wurde beobachtet.
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b) β-Galaktosidase
-
Ähnliche
Ergebnisse wurden unter Verwendung eines anderen löslichen
Protein-Antigens, β-gal, erhalten.
Für das
Testen einer β-gal-spezifischen
CTL-Antwort war das verwendete Ziel eine von BALB/c abgeleitete β-gal-exprimierende
C3-4-Transfektante. Eine Immunisierung von BALB/c-Mäusen mit
löslichem β-gal ergab
eine Hintergrund-CTL-Antwort.
Daher wurde das Ernten für
die Bestimmung der spezifischen CTL-Antwort um wenigstens acht Wochen verschoben,
bevor die Milz-Lymphozyten geerntet und während fünf Tagen in Anwesenheit bestrahlter
C3-4-Transfektanten kultiviert wurden.
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Die 2B zeigt, dass 30 μg β-Galaktosidase
in der AF eine starke spezifische CTL-Antwort gegen die Transfektante erzielten.
Bei einem Effektor-zu-Ziel-Verhältnis
(E : T) von 3 : 1 zeigten die mit β-gal-AF immunisierten Mäuse etwa
80% spezifisches Abtöten
von C3-4. Jedoch wurde nur 20% Abtöten desselben Zieles mit Effektoren,
die aus mit β-gal
in HBSS immunisierten Mäusen
isoliert worden waren, bei demselben E : T-Verhältnis
erreicht (2A). Da weder
EL4 noch P815 Genprodukte der MHC-Klasse II exprimieren und die Lyse
eine syngeneische Restriktion aufweist, sind diese für ova und β-gal spezifischen
Effektoren einer MHC-Klasse-I-Restriktion unterworfen.
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Um
die Nützlichkeit
der Antigen-Formulierung zu zeigen, wurden Mäuse mit löslichem ova, eingeschlossen
in zwei Arten von Liposomen, von denen eines ein pH-sensitives Liposom
war, immunisiert. Eine Woche später
wurden die Milzzellen, wie vorausstehend beschrieben, in vitro stimuliert
und gegen 51Cr-markierte EG7-ova oder EL-4
getestet. 3 zeigt ein
repräsentatives
Ergebnis, das aufzeigt, dass ova in einem Liposom Mäuse nicht
für eine
wesentliche CTL-Induktion primen konnte. Ähnliche Ergebnisse wurden beobachtet,
wenn das ova in Alaun eingeimpft wurde.
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Beispiel 2: Erkennung
des Epitops durch CTL
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Carbone
und Bevan, supra, zeigten, dass in C57BL/6-Mäusen durch eine EG7-ova-Transfektante und durch
cytoplasmatisch mit ova beladene Splenozyten induzierte CTLs EL4-Zellen,
die mit dem Peptid ova 258–276 überzogen
sind, erkennen. Um zu bestimmen, ob lösliches Ovalbumin in der AF ähnliche
CTL-Antworten induziert, wurden Milzzellen aus immunisierten Mäusen präpariert
und in vitro mit EG7-ova stimuliert. Die Effektoren wurden gegen
EL4-Zellen, die mit dem Peptid ova 253–276 überzogen waren oder mit einem Kontrollpeptid,
abgeleitet aus Myelin-Basischem-Protein
(MBP 84–102),
getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass ova-AF CTLs mit einer ähnlichen
Spezifität
wie derjenigen, die durch Transfektanten oder durch cytoplasmatisch
belandenes ova geprimt wurden, primte (1A, 1B und 1C). Mit ova-AF geprimte
Effektorzellen lysierten wirksam EG7-ova und untransfizierte EL4-Zellen, überzogen
mit 50 μg/108 Zellen des ova-Peptids, lysierten aber
nicht mit 50 μg/108 Zellen MBP-Peptid überzogene EL4-Zellen.
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In
dem β-Galaktosidase-System
zeigten Carbone und Bevran, supra, an, dass eine β-gal-exprimierende
Transfektante und cytoplasmatisch mit löslicher β-Galaktosidase beladene Splenozyten
CTLs induzierten, welche β-gal-exprimierende
transfektante und nicht-transfektante P815-Zellen, überzogen
mit Alkali-verdauter β-Galaktosidase,
lysierten. Lösliche β-Galaktosidase
induziert CTL mit einer ähnlichen
Spezifität,
wenn sie in der AF eingeimpft wird (2).
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Beispiel 3: CTL-Effektoren
sind CD8+-T-Zellen
-
Dass
lösliche
Proteinantigene in der AF CD8+-Effektor-T-Zellen
induzieren, wurde wie folgt gezeigt. Splenozyten von immunisierten
Mäusen
wurde fünf
Tage lang mit bestrahlten Transfektanten in vitro kultiviert. Danach
wurden die Zellen geerntet und die CD4+-
oder CD8+-T-Zellen unter Verwendung von
monoklonalen Anti-CD4- oder Anti-CD8-Antikörpern zuzüglich Komplement
depletiert. Depletierte Populationen wurden dann gegen 51Cr-EG7-ova
in dem ova-System oder 51Cr-P13.1 in dem β-gal-System
getestet. Die in der 4 gezeigten
Daten zeigen an, dass in dem ova-System eine Depletion der CD8+-T-Zellen die durch die gesamte Effektor-Zellpopulation
verliehene cytolytische Aktivität
aufhob. Eine Depletion der CD4+-T-Zellpopulation
hatte jedoch keinerlei Auswirkung auf die Lyse von EG7-ova.
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In
einer ähnlichen
Weise hob in dem β-gal-System
eine Depletion der CD8+-T-Zellen die cytolytische Aktivität der mit
der β-gal-Antigen-Formulierung
immunisierten Milzzellen auf (Daten nicht gezeigt).
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Beispiel 4: Lösliches
ova in der AF primt CD8+-T-Zellen
-
Um
zu zeigen, dass ova-AF CD8+-T-Zellpopulationen
in vivo primt und kritisch ist für
eine sekundäre Antwort
in vitro, wurden CD4+- oder CD8+-Populationen
aus Milzen von mit ova-AF immunisierten Mäusen und aus naiven bzw. naturbelassenen
Mäusen
depletiert. Diese behandelten Populationen wurden dann in vitro
mit EG7-ova allein oder in einer Kombination von CD4+-
und CD8+-T-Zellen aus mit ova-AF immunisierten
Mäusen oder
in verschiedenen Kombinationen von CD4+-
oder CD8+-T-Zellen aus ova- AF-immunisierten
Mäusen
mit den CD4+- oder CD8+-Zellen
von naiven Mäusen
stimuliert. Die 5 zeigt,
dass geprimte CD8+-Zellen wesentlich für die Manifestation
einer sekundären
CTL-Antwort in vitro sind. Diese Daten weisen ebenfalls darauf hin,
dass für
die wirksame sekundäre
CTL-Antwort in vitro CD4+-T-Zellen erforderlich
sind. CD4+-Zellen sind nicht für das Priming
nötig.
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Die
oben genannten Beispiele zeigen die Wirkung der Antigen-Formulierung
auf die Induktion von einer Restriktion der Klasse I unterworfenen
CTL-Antworten gegen lösliche
Protein-Antigene. Das von der Antigen-Formulierung vermittelte lösliche Antigen
induzierte ein CTL-Priming und ist bezüglich der Aktivität zu dem durch
die Transfektanten und die cytoplasmatisch mit löslichem ova oder β-gal beladenen
Splenozyten induzierten ähnlich.
In dem Ovalbumin-System induzierten EG7-ova, cytoplasmatisch beladene
ova-Splenozyten und ova-AF: (a) einer Restriktion der Klasse I unterworfene
CD8+-CTL, (b) CTL, welche mit dem synthetischen Peptid
ova 253–276
sensibilisierte Ziele erkennen, und (c) langlebige CTL nach nur
einer Immunisierung. In dem β-Galaktosidase-System
induzierte die β-gal-AF
CTL, welche die β-gal
exprimierende Transfektante C3-4 erkennen und ebenfalls die nicht
transfizierten, mit Alkali-verdautem β-gal sensibilisierten P815-Zellen
erkennen. Das ist analog zu dem, was mit CTL, die durch eine Immunisierung
mit cytoplasmatisch mit β-Galaktosidase beladenen
Milzzellen induziert wurden, beobachtet wurde. Die Induktion von
für ova
spezifischen CTL durch die Antigen-Formulierung ist einzigartig,
weil weder ova, eingeschlossen in einem pH-sensitiven Liposom, noch
in Alaun (Daten nicht gezeigt) ein CTL-Priming in vivo induzieren
konnte.
-
Diese
beiden Beispiele zeigen, dass die vorausstehend verwendete Antigen-Formulierung und
ihre Äquivalente
nützlich
bei einer Therapie für
den Menschen und bei der Impfstoffentwicklung für die Induktion von CTL bei
unterschiedlichen Krebsarten und viralen Erkrankungen sind.
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Beispiel 5
-
Dies
ist ein spezifisches Beispiel, um die Anwendung der obengenannten
AF auf die Erzeugung eines der Restriktion der Klasse I unterworfenen
CTL-Primings durch lösliches
gp120 von HIV zu zeigen.
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Die
gp160IIIb exprimierende Zelllinie (15–12) wurde in der von Balb/c-Fibroblasten
abgeleiteten 3T3-Zelllinie erzeugt. Sie wurde von den Doktoren Ron
Germain und Jay Berzofsky, National Institute of Health, Bethesda,
M. D., erhalten. Die gp160 exprimierende Zelllinie wurde für eine Stimulation
in vitro von in vivo geprimten Milzlymphozyten verwendet, und ebenfalls
verwendet als ein Ziel für
eine gp160-spezifische CTL-Induktion.
In vielen Experimenten wurde das 18IIIb-Peptid, welches das dominante
CTL-Epitop enthält, für eine Stimulation
in vitro verwendet. Für
die Peptid-Restimulation in Kultur wurde IL-2 in das Medium zugegeben.
Balb/c-Mäuse
wurden einmal mit 1 μg
gp120 pro Maus mit oder ohne AF immunisiert. Die Mäuse wurden
subkutan und in die Schwanzbasis injiziert. Milzzellen wurden von
den immunisierten Mäusen
drei Wochen nach der Immunisierung entnommen und in vitro mit bestrahlten
gp160-Transfektanten oder mit dem 18IIIb-Peptid stimuliert. Nach
fünf Tagen
der Kultur in vitro wurde das Priming durch die Anwesenheit spezifischer
Effektoren, die in der Lage waren, gp160-Transfektanten und nicht die nicht-transfizierten
Zelllinien zu lysieren, überprüft. In einigen
Experimenten wurden vac:gp160-infizierte P815-Zellen als ein Ziel
verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4A gezeigt, wo die CTL-Antwort
mit AF und gp120 potenziert wird. Es muss zur Kenntnis genommen
werden, dass in dem gp120-System die Optimal-AF-Formulierung für eine gp-120-spezifische
CTL-Induktion (nach einer Immunisierung mit 1 μg gp120 in der AF) diejenige
ist, welche kein oder minimal Pluronic enthält. Wenn die Mäuse jedoch
mehrere Male mit 5 μg
gp120 in einer AF mit einer höheren Konzentration
von Pluronic (3,75%) immunisiert wurden, war eine wesentliche CTL-Induktion
ersichtlich (Daten nicht gezeigt).
-
Das
folgende Beispiel zeigt die Verwendung von Antigen-Formulierungen
außerhalb
des Rahmens der Erfindung mit Verwendung von nur einem oder zwei
Bestandteilen. Diese Beispiele zeigen, dass CTL-Antworten mit nur
zwei der obengenannten drei Bestandteile induziert werden können.
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Beispiel 6: Bestimmung
der kritischen, für
eine CTL-Induktion notwendigen Bestandteile
-
Um
zu bestimmen, ob all die obengenannten Bestandteile nötig für eine Antigenspezifische
CTL-Induktion sind, wurden Mäuse
mit Ovalbumin in einer mikrofluidisierten Formulierung von verschiedenen
Kombinationen von zwei der drei Bestandteile, die in der obengenannten
AF präsentiert
wurden, immunisiert, wobei PBS anstelle des dritten Bestandteils
eingesetzt wurde. Verwendete Kombinationen mit zwei Bestandteilen waren
wie folgt: Squalan/TWEEN in PBS, Squalan/Pluronic in PBS, oder Pluronic/TWEEN
in PBS. Ein anderer Satz von Gruppen wurde eingeschlossen, worin
Mäuse mit
ova, formuliert in einem Ein-Komponenten-System, immunisiert wurden,
d. h. nur Squalan in PBS, Pluronic in PBS oder TWEEN in PBS.
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Die
obengenannten Drei-Komponenten-Antigen-Formulierungen bestehen aus:
0,300 g TWEEN 80 (Aldrich, WI), 1,875 g Pluronic L121 (BASF, NJ)
und 7,5 g Squalan (Aldrich, WI), mit PBS auf 50 ml gebracht.
-
Die
Zwei-Komponenten-Formulierungen waren:
-
Squalan/TWEEN:
0,300 g TWEEN 80 und 7,5 g Squalan, auf 50 ml gebracht mit PBS.
Pluronic/TWEEN: 1,875 g Pluronic L121 und 0,300 g TWEEN 80, auf
50 ml gebracht mit PBS.
-
Pluronic/Squalan:
1,875 g Pluronic L121 und 7,5 g Squalan, auf 50 ml gebracht mit
PBS.
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Die
Drei-Komponenten-Formulierungen mit variierender Pluronic-Konzentration
waren wie folgt beschaffen:
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Die
Squalan- und TWEEN-Konzentrationen wurden beibehalten wie zuvor,
doch wurde die Konzentration von Pluronic geändert.
-
-
Die
Proben wurden dann durch einen Mikrofluidisierer, Modell 110T, Microfluidics
Corp., verarbeitet und in Flaschen abgefüllt und bei 4°C bis zur
Verwendung gelagert.
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Ovalbumin
(ova, Sigma, MO) wurde gewogen und auf eine Lösung von 0,3 mg/ml in HBSS
(Whittaker, supra) gebracht. Die Stammlöung von 0,3 mg/ml wurde mit
den Zwei-Komponenten-Formulierungen in den folgenden Mengen kombiniert:
5 Teile Ovalbumin-Lösung
von 0,3 mg/ml, 3,3 Teile der 2-Komponenten-Formulierung und 1,7
Teile HBSS. In einer ähnlichen
Weise wurden β-gal
und HIV gp120 mit der AF gemischt.
-
Die
Formulierung wurde gevortext und bis zur Injektion auf Eis gehalten.
Alle Lösungen
wurden direkt vor der Injektion kombiniert.
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Jede
Maus empfing 220 μl
einer Formulierung, welche 30 μl
ova enthielt, durch eine Injektion subkutan und in die Schwanzbasis.
Die Mäuse
wurden wenigstens zwei bis vier Wochen vor der Ernte der Milz ruhen gelassen.
Zwei Wochen nach den Immunisierungen wurden die Milzzellen präpariert
und in vitro mit bestrahltem EG7-ova stimuliert. Nach fünf Tagen
in Kultur wurde das Vorhandensein von für ova spezifischen CTLs durch
das Testen gegen 51Cr-EG7-ova oder 51Cr-EL4 in einem 4-stündigen 51Cr-Freisetzungsassay
gemessen. Die in den 6 bis 8 dargestellten Daten zeigen,
dass in dem mikrofluidisierten Zwei-Komponenten-System formuliertes
Ovalbumin für
ova spezifische CTLs in vivo Primen kann.
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Wir
evaluierten des weiteren den relativen Beitrag der einzelnen Bestandteile
hinsichtlich ihrer Fähigkeit,
CTLs zu induzieren, wenn sie mit Protein-Antigenen kombiniert werden.
Zum Zweck der Immunisierung wurde lösliches Antigen mit mikrofluidisierten Arzneimittelträgern gemischt,
um eine stabile homogene Emulsion mit Teilchengrößen in einem Bereich von 250–300 nm
zu erhalten. Um die Bestandteile der Squalan-TWEEN 80-Pluronic-(STP-)-Formulierung,
die für
eine CTL-Induktion verantwortlich sind, weiter zu bestimmen, immunisierten
wir Mäuse
mit ova in einer Squalan-TWEEN 80-(ST-)-Mischung, in einer Pluronic-TWEEN
80-(PT-)-Mischung oder in einer Squalan-Pluronic-(SP-)-Mischung und als eine
Kontrolle in Squalan (S), TWEEN 80 (T) oder Pluronic (P). Mäuse wurden
ebenfalls mit ova-SAFm (70 μg
MDP enthaltend) oder ova-Alaun
als Adjuvanskontrollen immunisiert. Als eine Positivkontrolle wurden
Mäuse mit
Milzzellen, die cytoplasmatisch mit löslichem ova beladen worden
waren, immunisiert. Andere Kombinationen und Substitute wurden ebenfalls
verwendet, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Die Ergebnisse zeigen, dass 30 μg
ova in Verbindung mit STP oder ST eine einer Restriktion der Klasse
I unterworfene CTL-Antwort in Mäusen
primt. Das Priming der für
ova spezifischen CTL durch ova in STP oder durch ova in ST scheint
besser zu sein als dasjenige, das durch Milzzellen, die cytoplasmatisch
mit löslichem
ova beladen wurden, induziert wird. ova in PT oder in SP konnte
für ova
spezifische CTL-Antworten in Mäusen
induzieren, jedoch in einer nicht konsistenten Weise und schwach.
Anders als SAFm beeinträchtigte
die Zugabe von MDP zu der ST-Formulierung die für ova spezifische Induktion
von CTL in Mäusen
nicht (Tabelle 2). Keine für
ova spezifische Induktion von CTL trat auf, wenn Mäuse mit
ova, gemischt mit den einzelnen Bestandteilen S, P oder T, immunisiert wurden
oder wenn die Mäuse
mit ova-SAFm oder mit ova-Alaun immunisiert wurden. Mit bis zu 1
mg ova (a) in HBSS, (b) in SAFm oder (c) absorbiert an Alaun, immunisierte
Mäuse primten
keine für
ova spezifischen CTLs.
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Beispiel 7: Für eine ova-spezifische
Antikörperproduktion
notwendige Bestandteile
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Die
Mäuse wurden
dreimal in Intervallen von 2 Wochen mit 30 μg ova in HBSS, STP, ST, PT oder
SP immunisiert. Als Positivkontrolle wurden Mäuse auch mit ova-SAFm immunisiert,
da SAFm bekanntermaßen eine
starke Antikörperantwort
induziert. Sieben Tage nach den zweiten und dritten Immunisierungen
wurde den Mäusen
Blut abgenommen, und die Seren wurden bezüglich einer für ova spezifischen
Antikörperantwort getestet.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt. Sie zeigen an, dass
Mäuse,
die mit ova in STP, ST oder SAFm immunisiert wurden, ähnliche
Anti-ova-Antworten nach drei Immunisierungen zeigen.
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Beispiel 8: Induktion
von HIV-gp120-spezifischen CTL
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HIV
gp120IIIb wurde verwendet als ein drittes Antigen-System, um eine
CTL-Induktion in STP oder anderen als Variationen der 2- und 3-Komponenten-Formulierung
zu bestimmen. Mäuse
wurden mit 1 μg gp120IIIb
in HBSS, STP, PT oder in ST immunisiert. Als Kontrolle wurden Mäuse mit
1 μg gp120IIIb
in SAFm oder CFA (Komplettes Freund-Adjuvans) (Tabelle 4B) immunisiert.
Drei Wochen nach der Immunisierung wurden die Milzzellen präpariert
und in vitro durch die mit Mitomycin behandelten Transfektantenzellen
15–12
oder mit dem 18IIIb-Peptid stimuliert. Nach einer fünftägigen Kultur
wurden die resultierenden Effektorzellen gegen mit Vaccinia:gp160IIIb
oder mit parentalem Vaccinia infizierte P815-Zellen als Ziele getestet.
Die Ergebnisse zeigen an, dass das gp120-Squalan-TWEEN 80 in einer
konsistenten Weise eine für
gp120 spezifische CTL-Antwort in Mäusen induzierte (Tabellen 4A
und 4B). CFA oder SAFm waren jedoch nicht in der Lage, für gp120
spezifische CTL zu induzieren (Tabelle 4B). In einer getrennten
Untersuchung wurde gp120 in ST mit variierten Dosen von Pluronic
von 0,0015% bis 1,5% bezüglich
einer CTL-Induktion getestet.
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Beispiel 9: Induktion
von für
gp120 spezifischen humoralen Antworten in Mäusen
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Für die Induktion
von humoralen, für
gp120 spezifischen Antworten wurden Mäuse mit 1 μg gp120IIIb dreimal in Intervallen
von zwei Wochen immunisiert. Die Tiere wurden ausgeblutet und hinsichtlich
des Vorhandenseins von gp120IIIb nachweisenden IgG-Antikörpern in
einem Festphasen-ELISA-Assay getestet. Die Ergebnisse von Experiment
1 zeigen, dass gp120- in ST oder PT bessere Immunogene sind als
gp120-HBSS, gp120-SAFm
(Tabelle 5) oder gp120-STP. Die Ergebnisse in dem Experiment 2 zeigen
jedoch, dass gp120 in ST oder in STP (Konzentrationen von Pluronic
von 1,5 oder 3,75% enthaltend) Antikörper-Antworten mit hohem Titer
induzieren kann.
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Beispiel 10: gp120-spezifische
Antikörper-Antworten
in Affen
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Affen
(zwei pro Gruppe) wurden mit gp120-SAFm, gp120-SPT, gp120-ST oder
gp120-HBSS immunisiert.
Als eine Kontrolle wurde eine Gruppe von Affen mit rekombinanten
Vaccinia, gp160IIIb enthaltend, immunisiert. Die Affen wurden in
zweiwöchigen
Intervallen immunisiert, und zwei Wochen und drei Wochen nach der
zweiten Immunisierung wurde Blut abgenommen. Prä- und Immunserum von jedem
Affen wurden in Reihe verdünnt
und auf eine Anti-gp120-Aktivität
in einem ELISA, wie in dem Materialien- und Methodenteil beschrieben,
getestet. Die Daten (9)
zeigen an, dass mit gp120-STP oder gp120-SAFm immunisierte Affen ähnliche
Antworten bei den Affen induzierten. Ein mit gp120-ST immunisierter
Affe induzierte eine Anti-gp120-Antwort, ähnlich zu
der gp120-SAFm- oder gp120-SPT-immunisierten Gruppe. Ein mit gp120-ST
immunisierter Affe induzierte keine starke Anti-gp120-Antwort nach
zwei Immunisierungen.
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Beispiel 11: gp120-spezifische
CTL-Antworten in Affen
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Affen
wurden mit 30 μg–50 μg von HIV
gp120 in AF oder in HBSS mehrere Male immunisiert. Als eine Kontrolle
wurden Affen ebenfalls mit rekombinantem gp160 in Vaccinia immunisiert.
Unsere vorläufigen
Ergebnisse zeigen an, dass 1/2 Affen, immunisiert mit dem gp120-AF,
und 1/2 Affen, immunisiert mit dem gp160:Vaccinia, ein bevorzugtes
Abtöten
der vac:gp160-infizierten autologen Zielzellen zeigten (10A und 10B).
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Andere
Ausführungsformen
finden sich in den nachfolgenden Ansprüchen.
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ISCOM,
TWEEN, TEEPOL, EICOSANE, SAF, DETOX, PLURONIC und TETRONIC wurden
als eingetragene Warenzeichen bestätigt. Es wird angenommen, dass
diese in einem oder mehreren der Vertragsstaaten registriert wurden.
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