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Die Erfindung betrifft die Herstellung von Zusammensetzungen, insbesondere
pharmazeutischen Zusammensetzungen, enthaltend einen Wirkstoff bzw. ein aktives Prinzip, fähig
zur Regulierung der Immunreaktionen eines Wirts gegen allogene Zellen oder Gewebe oder
immunkompetenter Zellen gegen einen immuninkompetenten oder immununterdrückten Wirt,
insbesondere diejenigen Immunreaktionen, welche in der sogenannten Wirt gegen-
Transplantat-Reaktion (HvGR, host-versus-graft-reaction) und der sogenannten Transplantat-
gegen-Wirt-Reaktion (GvHR) oder Transplantatgegen-Wirt-Erkrankung (GvHD, graft-
versus-host-disease) beteiligt sind, sowie Immunreaktionen, welche bei der
Knochenmarkstransplantation (BMT) ins Spiel gebracht werden, d. h. wenn der Wirt mit allogenem oder
xenogenem inkompatiblen Knochenmark transplantiert wird.
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Vom Erfinder wurden 1978 Untersuchungsreihen begonnen, welche die
Knochenmarksverpflanzungs-fördernde Aktivität von aus Knochenmark abgeleiteten Faktoren betrafen
(Pierpaoli, W., et al., Transplantation 1978; 26: 456-458, und Pierpaoli W. et al., J. Clin. and Lab.
Immunol. 1985; 16: 115-124). Die anfängliche Beobachtung war, daß der Überstand einer
Lösung, in welcher die Knochenmarkszellen suspendiert worden waren
(Knochenmarküberstand: BM-SN) eine die Verpflanzung fördernde Aktivität vorsah (Pierpaoli W., et al.,
Cell Immunol. 1980; 52: 62-72). Dies zeigte die Gegenwart von Faktoren, fähig zur
Modifizierung des Vermögens des Knochenmarks, zur Induktion eines permanenten allogenen oder
xenogenen Chimerismus in einen bestrahlten Wirt verpflanzt zu werden.
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Eine umfangreiche Reihe von Experimenten zeigte ferner, daß hochmolekulargewichtige
Fraktionen, die durch Ultrafiltration des aus Kaninchenmark abgeleiteten nativen BM-SM
durch poröse Membranen erhalten worden waren, Mark-Regulationsfaktoren (MRF)
enthielten, welche fähig waren, die gleiche Wirkung auszuüben, d. h. einen blutbildenden bzw.
hämopoietischen Chimerismus quer über die H-2-Barriere im Mausmodell herbeizuführen
(Pierpaoli, W., et al., Cell Immunol 1981; 57: 219-228). Allerdings werden die erhaltenen
Ergebnisse nicht einfach reproduziert, zumindest quantitativ; es besteht eine beträchtliche
Variabilität in den Ergebnissen, und das Vorkommen einer Sekundär-Erkrankung ist hoch.
Weiterhin wurde eine Induktion von Chimerismus nicht in allen getesteten murinen H-2-
Kombinationen erzielt (Pierpaoli W., et al., J. Lab. Clin. Immunol. 1985; 16: 115-124).
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Noch kürzlicher ist die Abtrennung und Charakterisierung einer spezifischen Komponente
aus Kaninchen-Knochenmark abgeleiteten Fraktionen, nämlich Transferrin, berichtet worden.
Man geht jetzt davon aus, daß es verantwortlich für die Erleichterung von allogener und
xenogener Knochenmarksverpflanzung ist, welche früher mit Kaninchen- und
Rindermark
abgeleiteten Fraktionen erzielt worden war (EP-A-0426924, Pierpaoli, W. et al., Cell.
Immunoi 1981; 57: 219-228; und Pierpaoli, W. et al., J. Lab. Clin. Immunol. 1985; 16: 115-124). Die
Behandlung von letal bestrahlten C57BL/6-Mäusen, welche mit Knochenmark aus BALB/c-
Spendern transplantiert waren, mit Eisen-gesättigtem humanen Transferrin und Conalbumin
führte zu einer bemerkenswert stabilen Einpflanzung, der Vermeidung von GvHD und einem
dauerhaften Chimerismus in der Mehrzahl der Versuchstiere (Pierpaoli, W., et al., Cell
Immunol. 1991; 134 : 225-234). Wiederum waren jedoch zusätzliche Arbeiten, die danach strebten,
die Einpflanzungs-fördernde Aktivität von menschlichem Transferrin in anderen H2-
inkompatiblen Mauskombinationen auszuwerten, nicht in allen Zellen ebenso erfolgreich.
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Es wurde kein Effekt von humanem Transferrin in C57BL/6-Mäusen beobachtet, welche
mit Mark aus C3H/He-Spendern transplantiert waren, und bei welchen Mark aus C57BL/6-
Mäusen in C3H/He-Mäuse transplantiert wurde. Folglich erschien es so, daß die fördernden
Effekte von Transferrin gemäß der verwendeten histogenetischen H-2-Typ-Kombination
ziemlich schwankend waren, wobei der fördernde Effekt in C57BL/6-Mäusen (H-2b),
transplantiert mit BALB/c (H-2d)-Mark, maximal war und in C57BL/6-Mäusen, transplantiert mit
C3H/HE (H-Mark, abwesend war (Pierpaoli, W. Nat. Immun. 1992; 11: 356-365).
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Wenn Knochenmark oder Plasma-abgeleitete Transferrine (Tf) tiefgreifend die
Einpflanzung von allogenem oder xenogenem Knochenmark in letal bestrahlte Mäuse beeinflussen
und einen dauerhaften Chimerismus hervorrufen, geht man daher jetzt davon aus, daß der
beobachtete Effekt nicht von Spiegeln oder Konzentrationen von Tf und von seiner Sättigung
mit Eisen abhängt, sondern vielmehr vom Zusammenpassen von Spender-Tf und Gewebe-
Antigenen im immunsupprimierten und transplantierten Wirt. Die gleichzeitige Präsentation
von Tf und Antigenen aus einem genetisch spezifischen Spender (Maus, Ratte, Mensch) im
Verlauf der Immunrekonstitution führt in der Tat zu einem Zustand der Spender-spezifischen
Unresponsivität bzw. Nicht-Antwortfähigkeit oder Toleranz, wie gezeigt durch die erworbene
Unfähigkeit, eine Immunreaktion gegen das gleiche Antigen - und Tf-Spender - hervorzurufen
und, nach Knochenmarktransplantation, eine Transplantat-Wirt-Konflikt-Reaktion zu
initiieren. Der Anmelder geht somit gegenwärtig davon aus, daß Tf die einzigartige Fähigkeit
besitzt, spezifische Allo- und Xeno-Toleranz spezifisch durch einen Mechanismus zu
induzieren, welcher gegenwärtig untersucht wird. Somit würde es so scheinen, daß Tf ein
Hauptelement der Selbst-Erkennung und von Immunmechanismen ist, und daß es zur Entwicklung und
Beibehaltung von Selbst-Tolerenz während der Ontogenese und des Erwachsenseins beiträgt.
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Und tatsächlich kann man davon ausgehen, daß der genetische Polymorphismus und die
Heterogenität von humanem Serum-Transferrin möglicherweise direkt die
"Immunpersönlichkeit" eines menschlichen Individuums nachahmen: siehe den Artikel mit dem Titel "The
Biology of transferrin" von de Jong, G., Dijk, J. P., und Van Ejk, H. C., Clinica Chimica AC-
TA, 1990, 1-46, Bd. 190.
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Das EP 0 696 455 offenbart eine Transferrine enthaltende eutrophische Arznei
Stoffzusammensetzung, welche zuläßt, daß die toxischen Effekte von cytotoxischen Arzneistoffen, wie
Cyclosporin, gelindert oder unterdrückt werden.
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Dies macht die Erfindung um so bemerkenswerter, zumal die "Despezifizierung" der
Immunspezifität der Transferrine zur Verwendung bei der Induktion von Immuntoleranz in
einem Empfänger-Wirt hinsichtlich Antigenen, z. B. Organen oder Knochenmark von allogener
oder xenogener Natur, in einer bei weitem leichteren Weise erzielt werden kann, als es
Anschein gescheint hatte. Insbesondere ist festgestellt worden, daß Transferrine, insbesondere
menschliche Transferrine, welche aus Plasmagemischen erhalten wurden, die aus der
Vereinigung von aus ziemlich begrenzten Individuen-Zahlen erhaltenen Plasmen resultierten, alles
enthielten, was benötigt wird, um die erforderliche Toleranz in den meisten, wenn nicht allen
Menschen sicherzustellen.
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Gemäß der Erfindung bestehen die für die Zwecke der Erfindung verwendeten
Transferrine aus einem Gemisch oder "Pool" von Transferrinen (hierin nachstehend bezeichnet als
"vereinigte Transferrine (pooled transferrins)" oder p-Tf), erhalten aus einer ausreichenden Anzahl
von Spendern, um zu gestatten, daß die Mischung genug Vielfalt an Transferrinen enthält,
welche zulassen wird, daß der Pool alle phänotypische Information enthält, welche
erforderlich ist, um eine Induktion von Toleranz gegen Antigene in einem immununterdrückten Wirt
zu gewährleisten, welcher eine Transplantation mit den Antigenen erhalten hat, nachdem
diesem Wirt eine Menge derartiger vereinigter Transferrine verabreicht worden ist, welche
effektiv zur Induzierung der Toleranz ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hiervon, umfaßt die Erfindung die
Herstellung einer biologisch aktiven Zusammensetzung, wirksam zur Regulierung der
Immunreaktion eines Wirts gegen antigenische Zellen oder Gewebe eines Spenders, gekennzeichnet durch
die Verwendung eines Wirkstoffs, bestehend aus vereinigten bzw. gepoolten Transferrinen,
erhalten aus einer ausreichenden Anzahl von Spendern, um zu erlauben, daß die vereinigten
Transferrine alle phänotypische Information enthalten, welche erforderlich ist, um eine
nichtspezifische Induktion von Immuntoleranz gegen Antigene eines bestimmten allogenischen
Spenders in einem immununterdrückten Wirt zu gewährleisten, welcher eine Transplantation
mit den Antigenen erhalten hat, nachdem diesem Wirt eine Menge von derartigen vereinigten
Transferrinen verabreicht worden war, welche wirksam ist, um die immunspezifische
Toleranz zu induzieren.
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Mit "nicht-spezifischer Induktion" ist die Fähigkeit der vereinigten Transferrine gemeint,
die immunspezifische Toleranz in unterschiedlichen Wirten zu induzieren, da es vorkommen
kann, daß diese vereinigten Transferrine Transferrine des Spenders des Antigens oder eines
phänotypisch hinsichtlich seiner eigenen Transferrine ähnlichen Spenders enthalten.
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Wie es hierin nachstehend ersichtlich werden wird, kann die Immununterdrückung durch
eine Verabreichung eines immunsuppressiven Arzneimittels an den Wirt, z. B. Cyclosporin,
Prednisolon, Cyclosphosphamid, etc. . . ., oder durch Bestrahlung, erreicht werden.
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Es ist festgestellt worden, daß die vollständige Zerstörung des natürlichen Immunsystems
des Wirts, beispielsweise bei von Leukämie betroffenen Patienten, welche einer
Knochenmark-Transplantation unterzogen werden, nicht notwendig sein muß, um die Leukämie zu
heilen. Die Verwendung von chemischen Immunsuppressiva, in Verbindung mit den
vereinig
ten Transferrinen, in den angemessenen Verabreichungsabfolgen, wie hierin nachstehend
erörtert, kann somit gegenüber einer letalen Bestrahlung zu bevorzugen sein. Bei Krebspatienten,
welche bereits einer immununterdrückenden Chemotherapie unterzogen werden, muß die
(allogene oder besser xenogene) Knochenmarkeinpflanzung, wo sie für passend gehalten wird,
sogar nicht länger eine besondere Verabreichung eines Immunsuppressivums im
Zusammenhang mit sowohl der Verabreichung der vereinigten Transferrine als auch der
Transplantationsoperation der Antigene oder Gewebe erfordern. Eine teilweise oder vollständige
Knochenmark-Bestrahlung, wie bevorzugt vorgeschlagen in den Transplantationsprotokollen,
welche von dem Anmelder in seinen früheren Veröffentlichungen oder Patenten
vorgeschlagen wurden, muß nicht länger erforderlich sein.
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Vorteilhafterweise werden vereinigte Transferrine aus humanen Plasma-Pools erhalten,
welche in der Blutprodukt-Industrie hergestellt werden. Derartige Plasma-Pools stammen
häufig von mehreren hundert bis mehreren tausend Spendern. Vorteilhafterweise resultieren die
Transferrine zur Verwendung in dieser Erfindung aus dem Aufreinigungsprodukt, welches aus
Blut von mindestens 1000 Spendern erhalten wird. Somit sind Transferrin-Pools ohne
weiteres verfügbar. Und tatsächlich bestehen heutzutage vereinigte Transferrine aus Blut-Derivaten,
von denen angenommen wird, keine therapeutischen oder klinischen Verwendungen zu
besitzen. Diese werden lediglich verworfen.
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Die obenstehende Clinica Chimica Acta-Veröffentlichung sollte auch als Bezugsstelle für
die Definition von Transferrinen verwendet werden. Dieser Ausdruck soll im weitem Sinne
interpretiert werden. Es wird davon ausgegangen, daß Transferrine aus allen Molekülen
bestehen, welche, wie tatsächlich in diesem Artikel angegeben, in derjenigen Klasse von
Verbindungen eingeschlossen sind, welche insgesamt als Transferrine bezeichnet wird. Sie schließen
die sogenannten apo-Transferrine, gesättigten Transferrine, Ferro-Transferrine etc. . . . ein.
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Obwohl bislang keine Beziehung zwischen der genetischen Diversität der Transferrine
und dem Haupt-Histokompatibilitäts-System im Menschen wirklich festgestellt worden ist,
sieht der serologische Nachweis einer ausreichenden Anzahl der dominanten HLA-Antigene
nichtsdestoweniger ein angemessenes Verifikationssystem dahingehend vor, ob die Plasma-
Pools, aus denen die entsprechenden vereinigten Transferrine erhalten werden sollen, aus
einer hinreichenden Anzahl von Spendern stammen. Zum Beispiel sollte es sich erweisen, daß
ein Ausgangs-Plasma-Pool mindestens 4 serologisch bestimmbare Antigene von jeder der
sogenannten HLA-A-, HLA-B-, HLA-C-, HLA-D- und HLA-DR-Serien enthält. Es wird z. B.
Bezug auf die Fig. 3.1, Seite 70 des Buches mit dem Titel "Medical Immunology",
herausgegeben 1979 von James Irvine, Teviot Scientific Publications, Ediburgh, Großbritannien,
genommen.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Kombination der vereinigten
Transferrine, wie obenstehend erwähnt, und mindestens eines immunsuppressiven Arzneimittels, z. B.
Prednisolon, Cyclophosphamid, Cyclosporin, FK-506 oder Methotrexat, insbesondere zur
Herstellung einer Assoziation von Arzneimitteln zur Verwendung in einem menschlichem
Wirt unter der geeigneten Abfolge von Verabreichungen, um Immuntoleranz in dem Wirt
gegen in den Wirt zu transplantierende allogene Antigene zu induzieren.
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Im Falle von Organtransplantation können die anfänglichen Spender-Antigene aus dem
"buffy coat" oder Leukozyten aus dem peripheren Blut des Spenders nach der Zentrifugation
bestehen, enthaltend Granulozyten und Lymphozyten mit HLA-spezifischen antigenischen
Markem des individuellen Spenders. Am stärksten bevorzugt erfolgt die Präsentation, d. h.
Injektion der Antigene, nach einer chemischen Immununterdrückung an der Bodenlinie der
endogenen Suppression von Knochenmark- und Immunzellen und Lymphozyten, und bevor
die endogene Rekonstitution beginnt. Der Zustand der Immununterdrückung kann in
Menschen oder Tieren durch Leukozyten-Zählungen im peripheren Blut ausgewertet werden.
Offenbar werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Transferrin-Verabreichung und
Antigen-Präsentation gerade zu Beginn der endogenen Rekonstitution stattfinden, welche sich an
die chemische Immununterdrückung anschließt. Die frühe Präsentation des Antigen-"buffy-
coat" [z. B. am Tag 3 im Mausmodell der hierin nachstehend berichteten Fig. 1] zusammen
mit Spender-Typ- oder Pool-Tf wird Toleranz in dem Mensch-gegen-Maus-Modell
hervorrufen. Deshalb umfassen wichtige Elemente dieser Erfindung die Verwendung von vereinigten
Transferrinen, erhalten aus entsprechenden Plasma-Pools, und die zeitgerechte Injektion der
Spender-Antigene, was möglicherweise eine Selektion oder Deletion von reaktiven Zellen
[scheinbar eine Proliferation spezifischer Suppressorzellen im Thymus] und somit spezifische
Spender-Toleranz induzieren wird.
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Dieselben Überlegungen treffen selbstverständlich auch auf andere Arten von Antigenen
zu. Unnötig zu erwähnen, daß die Verabreichungsabfolge in jedem Fall untersuchen werden
muß. Das zu verpflanzende Antigen sollte nicht zu spät nach der Immununterdrückung
verabreicht werden, insbesondere wenn Antigen-reaktive Zellen bereits erneut durch den
Empfanger-Wirts-Organismus hergestellt worden sind. In einem derartigen Fall wird der
Empfängerwirtsorganismus nicht länger tolerant werden, sondern gegen das Antigen immunisiert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf menschliche vereinigte Transferrine beschränkt, insbesondere
für die obenstehend erwähnten Anwendungen. Sie erstreckt sich auch auf vereinigte
Transferrine von tierischem Ursprung, insbesondere zur Verwendung im Zusammenhang mit der
Verpflanzung von xenogenen Antigenen oder Geweben, erhalten aus der gleichen Tierspezies wie
die vereinigten Transferrine, sogar in den Menschen.
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Extraktions-Vorgehensweisen von Transferrinen sind gutbekannt. Einige von ihnen
werden im früheren Patent des Anmelders EP 0426924 oder in der hierin obenstehend bereits
zitierten Clinica Chimica Acta-Publikation in Erinnerung gerufen.
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Menschliche vereinigte Transferrine können z. B. erhalten werden, wie hierin nachstehend
offenbart.
[A] Herstellung von Transferrin (Tf)
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Ein Pool von menschlichem Plasma, eisengesättigt mit Fe³&spplus; nach Bates, G. W., et al., J.
Biol. Chem. 1973, 248: 3228-32, wurde in Phosphatpuffer verdünnt und auf Hohlfasern mit
einem Ausschluß von 30 000 diafiltriert, um überschüssiges Fe³&spplus; zu entfernen, eine Nacht
lang bei 4ºC aufbewahrt und auf sterilen 0,45-um-Membranen filtriert. Das
Reinigungsvorgehen besteht aus zwei Chromatographieschritten auf Ionenaustauschern unter Verwendung von
Puffern bei geeigneter Ionenstärke und pH, um Kontaminanten, wie Albumin und
Immunoglobuline, selektiv zu entfernen und somit Tf mit einer Reinheit > 95% zu eluieren. Nach
Diafiltration zur Wiederherstellung physiologischer Salzbedingungen wurde die Lösung von
apo- oder gesättigtem Tf gefriergetrocknet.
[B] Induktion von Transplantations-Toleranz
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Die experimentellen Protokolle, welche angewandt worden sind, werden hierin
nachstehend kurz in Erinnerung gerufen, bevor sie anschließend auf eine ausführlichere Weise
dargestellt werden.
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Prednisolon (Pr) und Cyclosphosphamid (Cy) wurden als Immununterdrückungsmittel
gewählt; ihre jeweiligen Dosierungen wurden in unterschiedlichen Mausstämmen gemäß
Veränderungen in ihren immunologischen Parametern eingestellt. Unter Verwendung dieses
Modells wurden die ersten Anzeichen der Toleranz-induzierenden Aktivität von Tf in
einleitenden Untersuchungen an der Immunantwort gegen menschliche Erythrozyten beobachtet. Es
wurde festgestellt, daß eine Tf-Behandlung in immununterdrückten und Antigen-behandelten
[Mäusen] die primäre und die sekundäre Immunantwort gegen humane rote Blutzellen
(HRBC) inhibiert (Tabelle 1).
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Da Histokompatibilitäts-Antigene vorwiegend auf Leukozyten präsentiert werden, aber
nicht auf Erythrozyten, war es wichtig, zu wissen, ob eine Tf-Behandlung eine
spenderspezifische Transplantations-Toleranz in Mäusen induzieren kann, welche mit "buffy coat"-
Leukozyten des peripheren Blutes immunisiert worden waren. Tatsächlich wurde die
Aufhebung der zellvermittelten Immunantwort gegen die Tf-Spendergewebe-Antigene mit dem
Kniekehlen-Lymphknoten-Assay in chemisch immununterdrückten Mäusen, behandelt mit Tf
des Spenders, gezeigt (Tablette II).
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Ebenfalls wurde die Abwesenheit von Spender-spezifischer Antikörper- und
Komplement-vermittelter Cytotoxizität von Mausserum gegen menschliche Lymphozyten in chemisch
immununterdrückten Mäusen, behandelt mit individuellem humanen Tf oder p-Tf, durch
einen Trypan-Blau-Ausschluß-Assay bestätigt (Fig. 2 und Tabelle III).
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Aus den hier präsentierten Daten ist es möglich, zu ersehen, daß auch die Verabreichung
von Tf aus einem menschlichen Plasma-Pool, kombiniert mit der kritisch zeitbestimmten
Präsentation von individuellen spezifischen Gewebe-Antigenen, einen Zustand der
immunologischen Toleranz erzeugen kann. Neben Toleranz-induzierenden Eigenschaften besitzen
menschliche vereinigte Transferrine auch eine bemerkenswerte immumprotektive Aktivität
durch Verhindern von Thymus-Involution und Lymphopenie und durch Erhöhen der
Überlebensrate von chemisch immununterdrückten Mäusen.
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Das obenstehend erwähnte Mensch-gegen-Maus-Modell und die Ergebnisse deuten auf
einen deutlich umrissenen toleranzinduzierenden Effekt von humanem Transferrin durch
kombinierte Verabreichungen von vereinigtem Tf und Zell-Antigenen. Individuelles Tf allein ist
nicht immunsuppressiv und ist nicht in der Lage, Toleranz gegenüber menschlichen
Antigenen in der Maus zu erzeugen.
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Die aus den offenbarten Modellen abgeleiteten Implikationen sind offensichtlich.
Derartige Transplantationssysteme sollten auf kleinere Säuger und auf den Menschen übertragbar
sein. Darüber hinaus verdient das Verständnis des Mechanismus, durch den p-Tf aus Plasma-
Pools Toleranz erzeugt, sicherlich intensive Untersuchungen für eine mögliche Anpassung des
Modells auf eine Reihe von pathologischen Befunden, wie Krebs, Autoimmunerkrankungen,
Immunschwäche-Erkrankungen (AIDS), genetischen Fehlern oder Diabetes.
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Die Beschreibung wird hierin nachstehend, ohne irgendeine einschränkende Absicht, z. B.
unter Bezug auf die Zeichnungen erweitert werden, worin
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die Fig. 1 eine Veranschaulichung des "Mensch-gegen-Maus-Modells" des Anmelders
für die Induktion spezifischer Transplantations-Toleranz ist.
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Die Fig. 2 liefert den graphischen Beweis der Toleranz durch die Feststellung der
Abwesenheit von spezifischer Antikörper- und Komplement-vermittelter Cytotoxizität von
"tolerantem" Maus-Serum gegen humane Lymphozyten aus dem Transferrin (Tf)-Spender: Trypan-
Blau-Ausschluß-Assay. Im obenstehenden "Mensch-gegen-Maus-Modell" wird
immunologische Toleranz gegen individuelle menschliche Antigene in chemisch immununterdrückten
Mäusen mit Transferrinen (entweder einzeln oder vereinigte) und individuellen Spender-
Leukozyten induziert.
1) Vergleich der Effekte von INDIVIDUELLEMo Tf und von vereinigten Tf auf die
primäre und die sekundäre Immunantwort gegen menschliche rote Blutzellen (HRBC)o in
chemisch immununterdrückten Mäusen (Ergebnisse aus acht ähnlichen Experimenten)
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Sowohl die individuellen Tf als auch die HRBC stammten aus den gleichen menschlichen
Spendern. Der Hämagglutinations-Test, der angewandt wurde, wird hier später beschrieben.
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Die Grundregel besteht darin, daß spezifische zweiwertige Antikörper an Antigene binden,
welche auf den im Test befindlichen roten Zellen vorhanden sind, wodurch verursacht wird,
daß diese agglutinieren.
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Die primäre Immunantwort (IR) gegen menschliche rote Blutzellen (HBRC) wurde 7 Tage
nach der ersten Immunisierung mit (0,2 ml 10% roter Zell-Suspension oder 0,2 ml Vollblut
aus Tfs-Spender, intraperitoneal) bestimmt; die zweite IR wurde 5 Tage nach der zweiten
Immunisierung mit dem gleichen Antigen bestimmt.
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Das Mäuseblut wurde getrennt aus jeder Maus unter Verwendung eines einzelnen
Einstichs, der Mandibular-Vene oder nach Enthauptung aufgefangen. Das Blutserum wurde durch
Zentrifugation (1 500 U/min, 10 min) aufgetrennt und bei -70ºC bis zum Assay aufbewahrt.
Am Testtag wurde das Mausserum durch Erwärmen in einem Wasserbad (56ºC, 30 min)
inaktiviert. Es wurden 96-Vertierungs-Gewebekulturplatten mit V-förmigen Boden zur
Bestimmung des Serum-Antikörper-Titers gegen HRBC, welche zur Immunisierung der Mäuse
verwendet wurden, benutzt.
Serum-Verdünnung
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Kochsalzlösung wurde in die Vertiefungen der Platte (50 ul in jede Vertiefung) ausgeteilt.
Für jede Probe wurden 50 ul des in Untersuchung befindlichen Serums in die erste Vertiefung
zugesetzt und vermischt. 50 ul dieses Gemischs wurden in die zweite Vertiefung übertragen,
vermischt und auf identische Weise in die nächsten Vertiefungen übertragen. So wurde das
Serum jeder Probe um 2-, 4-, 8-, 16- . . . 4096-fache verdünnt. Die Serumverdünnungen wurden
ausgedrückt als -log2 Antikörpertiter (1, 2, 3, 4, . . . 12).
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Nach Zusetzen von 50 ul der 2%igen HRBC-Suspension in jede Vertiefung wurde die
Mischung in einem Thermostat (37ºC, 1 Stunde) inkubiert; danach war die Platte bereit zur
Ablesung. Für jedes individuelle Serum wurde das Ergebnis als die letzte maximale Verdünnung
des Serums bestimmt, bei welcher HBRC-Agglutination beobachtet wurde.
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Die Ergebnisse dieses Agglutinations-Test, wie angewandt auf die obenstehend erwähnten
vergleichenden Daten, belegen, daß die vereinigten Transferrine im wesentlichen den gleichen
Effekt wie die Individuellen ausübten.
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Die Ergebnisse sind in der Tabelle I wiedergegeben.
Tabelle I
Der Effekt von Tf (individuello oder vereinigt) auf die primäre und sekundäre
Immunantwort gegen humane rote Blutzellen (HRBC)o in
chemisch immununterdrückten Mäusen. Ergebnisse aus acht ähnlichen Experimenten
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* p < 0,001 gegenüber Gr. 1, 2; ** p < 0,2 gegenüber Gr. 1, 2
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IS - Immunsuppression, Tf - Transferrin;
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n - Anzahl von Mäusen pro Gruppe, HSA - humanes Serumalbumin
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o individuelles Tfund HRBC wurden aus derselben Person erhalten
2] Effekt von Tf (individuell oder vereinigt) auf die Hypersensitivitäts-Antwort vom
verzögerten Typ in chemisch immununterdrückten Mäusen (Kniekehlen-Lymphknoten-
Assay)
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Allgemein ausgedrückt wurde die Hypersinsitivitäts-Antwort (spezifisch) vom verzögerten
Typ durch den Kniekehlen- bzw. poplitealen Lymphknoten-Test (PLNT) wie folgend
untersucht.
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Der PLNT wird an Mäusen durchgeführt, welche zuvor mit Geweben-Antigenen des Tf-
Spenders immunisiert wurden. Am Testtag erhalten alle Mäuse eine Injektion in den rechten
hinteren Fußballen mit 5 · 10 "buffy-coaf"-Leukozyten aus einem Tf-Spender in 25 ul und
die gleiche Anzahl von Leukozyten aus einem unverwandten Spender in den linken hinteren
Fußballen. Die Mäuse wurden 8 Tage später getötet. Die poplitealen Lymphknoten wurden
isoliert und ihr Naßgewicht wurde aufgezeichnet. Das Fehlen eines Anwachsens des rechten
Lymphknotens in mit Transferrin behandelten Mäusen drückt die Aufhebung der
zellvermittelten Immunantwort gegenüber Tf-Spender-Geweben-Antigenen, die zur Immunisierung
verwendet wurden, aus.
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Im Genaueren wurde der Test wie folgend durchgeführt.
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Mäuse wurde chemisch immununterdrückt durch i. p. Injektion von 100 mg/kg
Prednisolon (Pr) und 50 mg/kg Cyclophosphamid (Cy) am Tag 0. Am Tag 1 wurden 100 mg/kg Cy
erneut i. p. injiziert. Drei Wochen nach der Behandlung wurden die Mäuse erneut gemäß dem
gleichen Schema mit 75 mg/kg Pr und 50 mg/kg Cy und wiederum um 100 mg/kg Cy
behandelt. 4 Wochen nach der zweiten immununterdrückenden Behandlung erhielten die Mäuse
eine Injektion mit denselben Mengen an Pr und Cy wie in der zweiten Runde. Nach jeder
immununterdrückenden Behandlung wurden die Mäuse der Gruppen 1 und 2 vom Tag 3 bis zum
Tag 5 i. p. mit einer täglichen Injektion von spenderspezifischen V. L. oder Pool-Tf¹,
200 ug/0,5 ml in jede Maus, behandelt. Die Kontrollgruppe 3 erhielt eine Injektion mit der
gleichen Menge an humanem Serumalbumin (HSA). Die Gruppe 4 (nur immununterdrückt)
wurde ähnlich wie die Gruppe 5 (unversehrte Mäuse) ohne Behandlung gelassen. Am Tag 66
und 73 nach Beginn des Experimentes wurden alle Mäuse zweimal i. p. mit V. L.-Antigenen,
nämlich 0,5 · 10&sup6; V. L.-buffy-coat-Leukozyten aus peripherem Blut in 0,3 ml und 0,2 ml V. L.
10% Erythrozyten-Suspension in Kochsalzlösung, immunisiert. Die Mäuse wurden erneut
während drei Tagen nach der Immunisierung, bei der oben angegebenen täglichen Dosis, i. p.
mit Tf oder HSA behandelt (oder unbehandelt gelassen, Gruppen 4 und 5). Der popliteale
Lymphknoten-Test (PLNT) wurde am Tag 95 nach dem Beginn durchgeführt, indem alle
Mäuse eine Injektion in den rechten hinteren Fußballen mit 5 · 10&sup5; V. L.-buffy-coat-
Leukozyten in 25 ul und der gleichen Anzahl von Leukozyten aus einem unverwandten
Spender in den linken hinteren Fußballen erhielten. Die Mäuse wurden acht Tage später getötet,
und die Gewichte der poplitealen bzw. Kniekehlen-Lymphknoten wurden aufgezeichnet. Das
Fehlen eines Anwachsens des rechten Lymphknotens in der Gruppe 1 (TfV. L.) und in Gruppe
2 (Tf-Pool) drückt die Aufhebung der zellvermittelten Immunantwort gegen V. L.-Gewebe-
Antigene (Transplantations-Toleranz) aus. Es kann bemerkt werden, daß auch der Tf-Pool die
Reaktion gegenüber einem Dritt-Partei-Antigen verringert (Gruppe 2, linker Kniekehlen-
Lmyphknoten).
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Die Ergebnisse sind in der Tabelle II präsentiert.
Tabelle II Induktion von spenderspezifischer Transplantationstoleranz in chemisch
immununterdrückten (IS) und Transferrin (Tf)-behandelten Mäusen (Kniekehlen-Lymphknoten-
Test - PLNT)
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* p < 0,02 gegenüber Gr. 2,4; p < 0,05 gegenüber Gr. 3
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** p < 0,01 gegenüber Gr. 4
Antikörper- und Komplement-vermittelter Zytotoxizitäts-Test auf Toleranz
Trypan-Blau-Ausschluß-Assay
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Der Assay besteht aus dem Testen der Durchlässigkeit von Zellen nach ihrer Inkubation
mit Antikörper und Komplement. Wenn zytotoxische Antikörper an die Membranen von
Zielzellen binden, wird Komplement fixiert und die Zell-Permeabilität nimmt zu. Er wird
angewandt, um die Zell-Permeabilität oder den "Tod" durch Zusetzen einer Lösung von Trypan-
Blau zu untersuchen, welche in tote Zellen eindringt, aber lebensfähige Zellen ungefärbt läßt.
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Humane Spender-Lymphozyten wurden unter Verwendung von Histopaque 1070 (Sigma,
U. S. A.) isoliert und bei einer Konzentration von 6-8 · 10/ml resuspendiert.
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Balb/c-Mäuse wurden durch i. p. 90 mg/kg Prednisolon (Pr) und 100 mg/kg
Cyclophosphamid (Cy) am Tag 0 chemisch immununterdrückt. Am Tag 1 wurden erneut 100 mg/kg
Cy i. p. injiziert, mit einer täglichen Injektion von W. P.-Tf (Gruppe 1) oder Tf aus
menschli
chem Plasma-Pool (Gruppe 2), und zwar 200 ul/0,5 ml in jede Maus. W. P. sind die Initialen
des Namens und Vornamens der Personen, aus denen die Antigene und/oder individuelle
spenderspezifische Tf abgeleitet werden.
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Die Mäuse aller Gruppen wurden zweimal i. p. mit W. P.-Antigenen (Ag) immunisiert,
nämlich 1,5 · 10 W. P.-"buffy coat"-Leukozyten des peripheren Blutes in 0,3 ml am Tag 3 und
Tag 16. Die Mäuse wurde am Tage 31 des Experimentes getötet, das Serum aus allen Mäusen
wurde aufgefangen, und der Trypen-Blau-Ausschluß-Assay wurde durchgeführt.
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Am Tag des Assays wurde das Serum aus jeder Maus durch 30 Minuten langes Erhitzen
auf 56ºC komplement-inaktiviert. Proben von Mausserum wurden in 25 ul Volumen
ausgeteilt. Ein gleiches Volumen an humaner Lymphozyten-Suspension wurde in jedes Röhrchen
zugesetzt, und die Mischung wurde 30 Minuten lang bei 37ºC inkubiert. Dann wurden 50 ul
Kaninchen-Komplement (Sigma, USA) zu jeder Probe zugesetzt, und die Inkubation wurde
10 Minuten lang bei 37ºC ausgeführt. Es wurden Kontrollen angesetzt, welche normales
Mausserum oder Kochsalzlösung verwendeten, um sicherzustellen, daß das Komplement
nicht-toxisch ist.
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Nach Zentrifugation (2000 U/min, 5 min) wurde das Überstand-Fluid aus jedem Röhrchen
entfernt, wobei die Zellen am Boden ungestört gelassen wurden, und die Röhrchen wurden in
das Eis getaucht. 25 ul Trypan-Blau-Lösung (Sigma, USA) wurden in jedes Röhrchen
zugesetzt, und der Anteil gefärbter Zellen wurde unter Anwendung von Lichtmikroskopie (Zeiss,
Deutschland) und einer Gorjaev'schen Kammer (modifizierte Neubauer-Kammer) gezählt.
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Die Ergebnisse sind in der hier folgenden Tabelle in angegeben. Sie werden ebenfalls
graphisch in der Fig. 2 dargestellt.
Tabelle III
Komplement-vermittelte Zytotoxizität von Maus-Serum gegenüber menschlichen
Lymphozyten in chemisch immunsupprimierten (IS) Mäusen, behandelt mit menschlichem
individuellen oder vereinigten Transferrin (Tf) Trypan-Blau-Ausschluß-Assay
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* -p < 0,05 geg. Gr. 3; ºp < 0,001 geg. Gr. 1 (Lymph. von Tf-Spender); oop < 0,01 geg. Gr. 3
n = 5 in jeder Gruppe
4] Modell für Knochenmark-Transplantation (BMT)
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Die Einpflanzung von Ratten-Knochenmark (BM) und spenderspezifischer (Ratte)
hämopoietischer Chimärismus werden in letal bestrahlten Mäusen durch die vereinigte
Verabreichung von aus dem Spender abgeleitetem (Ratten) BM und Transferrin (Tf) erreicht.
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Balb/c-Mäuse wurden mit 850 rad TBI; C57Bl/6-Mäuse mit 950 rad bestrahlt. Etwa 24
Stunden nach der TBI (Tag 1) und eine Stunde vor BM-Injektion erhielten die Mäuse eine i. v.
oder i. p. Injektion mit 100 bis 200 ug Albumin (Kontrollen) oder eisengesättigtem
menschlichen oder Ratten-Transferrin. Sie erhielten wiederum eine i. p. Injektion mit der gleichen
Dosis am Tag 2 oder 3 nach der TBI. Alle Mäuse wurden eine Stunde nach der anfänglichen
Transferrin-Behandlung mit 12 bis 15 Millionen Ratten-BM-Zellen inokuliert, abgeleitet aus
dem ursprünglichen Suspensionsmedium und resuspendiert in 0,5 ml, 25 Stunden nach der
TBI (total body irradiation) bzw. Gesamtkörperbestrahlung.
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Ein permanenter und vollständiger Chimerismus wurde in allen überlebenden Mäusen durch
das Vorhandensein von Alkalische-Phosphatase-positiven (Ratten)-Granulozyten in
peripherem Blut, einer vollständigen Nicht-Antwortfähigkeit (keine Antikörperbildung) gegen
Spender-Ratten-Erythrozyten (primäre und Gedächtnisantwort) und, in ausgewählten Gruppen,
dem Unvermögen zur Abstoßung xenogener Hauttransplantate von den BM-(Ratten-
)Spendern überprüft (Fig. 1).
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* - eisengesättigt, Sigma, St. Louis, USA.
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** - eisengesättigt, aus Plasma von BM-Ratten-Spendern (Inzucht) Rii/2., Sciavo Inc.
Siena, Italien; HSA: Humanes Serumalbumin, SA: Ratten-Serum-Albumin.
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Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV dargestellt.
Tabelle IV
Modell für Knochenmarktransplantation (BMT) Einpflanzung von Ratten-Knochenmark (BM) und Spender-spezifischer (Ratte)
hämopoietischer Chimerismus werden in letal bestrahlten Mäusen durch die kombinierte
Verabreichung von Spender-abgeleiteten (Ratten-)BM
und Transferrin (Tf) erzielt
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a) Tf aus Plasma-Pool (Sigma)
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b) Ratten-Tf aus Plasma des BM-Spenders (SCLAVO)
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Zusammensetzungen sind geeignet zur
Anwendung auf vielen Gebieten, von denen einige bereits früher angegeben worden sind. Diese
Zusammensetzungen sind insbesondere für die Behandlung der folgenden Erkrankungs-Klassen
geeignet, bei denen sämtlich eine in vivo Knochenmark-Transplantation vorteilhaft wäre:
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Aplastische Anämie; Agranulocystose; Thalassämie; Immunschwäche-Erkrankungen
(AIDS, Agammaglobulinämie etc.); Leukämien (myeloblastische, lymphoblastische,
erythroblastische, etc.); Myelome; feste Tumoren, Karzinome, Adenokarzinome; genetische
Krankheiten;
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Organtransplantation. Eine weitere große Gruppe von Therapien kann Nutzen aus der
Erfindung ziehen, z. B.: aus Menschen oder Tieren (Schwein, Affe, etc.) (Akzeptanz von Leber,
Herz, Nieren ohne Abstoßungsreaktion).
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Langerhans-Inseln für die Behandlung von Diabetes.
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Wann immer erforderlich, kann der Patient an die Immunakzeptanz eines Organs oder
Gewebes aus einem anderen Wirt durch vorhergehende Transplantation von Knochenmark
aus dem Wirt, aus dem auch das Organ oder Gewebe bereitgestellt werden soll,
vorkonditioniert werden.
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Siehe auch die allgemeinen Hinweise, angegeben von Gluckman, E., in seinem Artikel mit
dem Titel "Bilan actuel de la greffe de moelle osseuse allogenique" (allgemeiner Überblick
über die Transplantation von allogenem Knochenmark), veröffentlicht in Path. Biol. 1980, 28,
Nr. 1, 5-7. Diese Hinweise sind auch hier anwendbar.
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Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei der Transplantation von allogenem
(histoinkompatiblem nicht-HLA-passendem) BMT, wodurch die mit dem Auffinden eines
Spenders verbundenen Schwierigkeiten zu einem großen Ausmaß umgangen werden sollten.
Die Erfindung ist nicht auf Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Transplantation von
lediglich allogenem BMT beschränkt. Ihre Anwendung ist in jedem System in Betracht zu
ziehen, das auf die Erleichterung der Verpflanzung eines jeden Typs von Knochenmark in
irgendeinen Typ von Säuger, einschließlich Menschen, abzielt.
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Obwohl der Weg der Verabreichung der Zusammensetzung der Erfindung und dessen
Kopplung mit den Schritten, beteiligend Unterdrückung oder Suppression des endogenen
Immunsystems im Wirt, der die Transplantation mit allogenen oder xenogenen Knochenmark
erhalten soll, den Ärzten überlassen werden sollte, bleibt es nichtsdestoweniger zu bemerken,
daß veranlaßt werden sollte, daß die obengenannte Unterdrückung oder Suppression
normalerweise vor der Transplantation stattfindet.
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Bemerkenswert ist die Tatsache, daß eine chemische Immunsuppression des Empfänger-
Wirts vor der Transplantierung des Knochenmarks oder eines anderen Antigens oder
Gewebes, das zu transplantieren ist, im allgemeinen genügend sein sollte. Was in den meisten
Fällen erforderlich ist, ist die Induktion einer Toleranz gegen die allogenischen oder sogar
xenogenischen Antigene. Eine vollständige vorausgehende Zerstörung des eigenen Immunsystems
des Empfänger-Wirts erscheint nicht als notwendig. Die zur Induzierung von
Immunsuppres
sion in dem Wirt verwendeten Systeme können aber auch chemische Immunsuppression mit
einer mehr oder weniger begrenzten Bestrahlung, z. B. lediglich der Lymphorgane,
kombinieren, um große Strahlungsschäden (Lunge, Darm, etc.) zu vermeiden. Jedwedes cytostatische
Arzneimittel oder immununterdrückende Arzneimittel, z. B. Cyclosporin, Prednisolon,
FK-506, kann allein oder in Kombination mit einer Bestrahlung verabreicht werden, um den
Empfänger für den Transfer von Knochenmark zu konditionieren.
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Ebensowenig sind die Anwendungen der Zusammensetzungen der Erfindung auf die
Transplantation nur von Knochenmark eingeschränkt. Sie werden anwendbar, wann immer
ein Transfer eines neuen immunologischen Systems in den behandelten Wirt erforderlich ist,
z. B. zur Induzierung der Abstoßung von Leukämiezellen, festen Tumoren durch den Wirt.
Eine andere wichtige Anwendung der Erfindung besteht bei der xenogenen
(Interspezies-)BMT, beispielsweise wenn der Spender des Knochenmarks und der Organe (Leber, Herz,
Nieren) ein Schwein oder ein Primat (Affen) ist und der Empfänger ein Mensch ist.
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Alternativen in den Zeitpunkten, zu welchen die Transferrin-Pools zu verabreichen sind,
werden ebenfalls in Betracht gezogen. Sie können auch an den Spender vor dem Transfer
seines Knochenmarks an den Empfänger verabreicht werden. Wiederholte anschließende
Verabreichungen der Transferrin-Pools begünstigen jedoch wahrscheinlich die Verpflanzungs-
Kapazität des Knochenmarks oder anderer Organe oder Gewebe in den Empfänger, um die
gegen das verpflanzte Knochenmark und Organe oder Gewebe von allogenem oder
xenogenem Ursprung induzierte Toleranz zu verstärken.
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Vereinigte Transferrine können auch zu Knochenmark-Kulturen zugesetzt werden, um das
Spender-Knochenmark in vitro während variabler Zeitdauern (Stunden oder Tage) vor seiner
Inokulation in den Empfänger zu präinkubieren. Diese Vorgehensweise kann die
Verpflanzungs-Kapazität des Spender-Knochenmarks verändern und/oder verbessern und die
Induktion von GvHD-freiem Chimerismus fördern.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Zusammensetzungen können auf jedwedem Weg
verabreicht werden, der normalerweise angewandt wird, um die Nicht-Antwortfähigkeit des
Wirts gegenüber fremden (allogenen oder xenogenen) Knochenmark und/oder Organen zu
verstärken. Obwohl orale oder rektale Wege in Betracht gezogen werden können, bleiben die
bevorzugten Wege die parenteralen Wege (intravenöse oder intramuskuläre Injektionen).
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Obwohl dies keinesfalls in irgendeiner einschränkenden Weise ausgelegt werden sollte,
sollten die täglichen Dosierungen von vereinigten Transferrinen an den Wirt, nachdem die
Verpflanzung von Knochenmark und/oder Organen, welche verpflanzt werden sollen, erreicht
worden ist, normalerweise im Bereich von etwa 5 · 10&sup6; mM pro kg Körpergewicht des
Wirtes liegen. Die Behandlungen dieses Typs sollten normalerweise 10 bis 30 Tage nach der
Verpflanzung dauern.
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Allerdings kann der Behandlung mit den vereinigten Transferrinen auch Tage, Wochen
oder Monate nach der Transplantation von Knochenmark allein oder in Kombination mit
immununterdrückenden Arzneimitteln, wie z. B. Cyclophosphamid, Cyclosporin, FK-506,
Methotrexat, in all denjenigen Fällen nachgekommen werden, in denen das Transplantat-
behandelte Individuum Zeichen oder Symptome eines schlecht-funktionierenden
hämopietischen Systems (Anämie, Leukopenie, Thrombozytopenie oder Transplantat-Wirt-Konflikt-
Erkrankung) und/oder immunologische Schwächen bzw. Mängel (parasitäre, virale oder
bakterielle Infektionen) aufzeigt.
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Es sollte letztlich betont werden, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung zur
Herstellung der obenstehend genannten pharmazeutischen Zusammensetzungen aus den natürlichen
vereinigten Transferrinen von natürlichem Ursprung, wie hier obenstehend im wesentlichen in
Betracht gezogen, beschränkt ist.
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Die Wirkstoffe dieser Zusammensetzungen können auch aus Mischungen oder,
hinreichenderweise, einer Mischung von gentechnisch erzeugten Transferrinen bestehen, zum Beispiel
den Expressionsprodukten in passenden Wirtszellen von einer Mischung der cDNAs (oder
von Fragmenten der cDNAs), die erhalten werden aus entsprechenden Mischungen von
RNAs, ihrerseits beispielsweise gewonnen aus natürlichen Lymphozyten, welche aus
natürlichen Plasma-Pools erhalten wurden.