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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Verwendung von Antisense-Oligonukleotiden,
die gegen spezifische Zellrezeptoren gerichtet sind, und zwar allein
oder in Kombination, um die Entzündungsreaktion
zu hemmen, die bei Asthma, Hypereosinophilie oder atopischen Krankheiten
vorliegt, und eine neoplastische Zellvermehrung zu hemmen.
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(b) Beschreibung des Standes
der Technik
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Antisense-Oligonukleotide
sind eine neue Klasse von Arzneimitteln. Im Allgemeinen bezieht
sich Antisense auf die Verwendung kleiner synthetischer Oligonukleotide,
welche die gleichen Bestandteile wie unsere eigene DNA aufweisen
und einer einzelsträngigen
DNA ähneln.
Die Antisense-Oligonukleotide
haben die Form einer spiegelbildlichen Sequenz zu einem Genteil,
auf das sie zielen, damit sie in der Lage sind, an dieser Sequenz
anzuhaften und eine Genexpression zu hemmen. Die Genexpression wird
durch Hybridisieren eines Sense-Oligonukleotids mit einer das Sense-Ziel
darstellenden spezifischen Messenger-RNA (mRNA) gemäß der Watson-Crick-Basenpaarung
gehemmt, bei der Adenosin und Thymidin oder Guanosin und Cytidin
mittels Wasserstoffbrückenbindung
interagieren. Diese einfachen Basenpaarungsregeln sind bestimmend
für die
Interaktion zwischen den Antisense-Oligonukleotiden und der Zell-RNA,
was das Designen eines Antisense-Oligonukleotids ermöglicht.
Ein Hauptvorteil dieser neuen Strategie besteht in der Spezifität der Wirkung,
bei möglicher
Verringerung von Nebenwirkungen und Toxizität. Diese therapeutische Strategie
ließe
sich möglicherweise
auf jede Krankheit anwenden, bei der man annimmt, dass eine Uberexpression
von einem oder mehreren Genen das Auftreten oder Fortbestehen der
Krankheit hervorruft. Demzufolge wurden zahlreiche Untersuchungen
von Antisense-Oligonukleotiden als therapeutische Wirkstoffe für Krebs-
und virale Erkrankungen durchgeführt.
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Es
wurden nur wenige Studien durchgeführt, um zu untersuchen, ob
Antisense-Oligonukleotide eine Rezeptorexpression auf Zelloberflächen für Entzündungsmediatoren
hemmen können.
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Antisense-Oligonukleotide
können
verwenden werden, um eine Expression des Interleukin-(IL)-6-Rezeptors
und somit die Effekte des Mediators einer akuten Entzündung, Interleukin-5,
auf Zellen zu hemmen. Es wurden keine Studien ausgeführt, um
zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide
verwendet werden können,
um Rezeptoren an Zellen, die bei einer asthmatischen Entzündung beteiligt
sind, oder an Krebszellen zu hemmen.
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Die
als WO 9622371A (Ponath Paul D.) veröffentlichte internationale
Anmeldung beschreibt den C-C-Chemokin-Rezeptor CKR-3. Er ist das Äquivalent
des CCR3-Rezeptors. In der Anmeldung gibt es keine Vorabinformation,
ob Antisense-Konstrukte für
eine Hemmung des CCR-3-Rezeptors
effektiv sind. Außerdem gibt
es keine Information betreffend die Tatsache, ob diese effektiv
sind.
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Ikizawa
et al. "Inhibition
of IL-4 receptor up-regulation on B cells antisense oligodeoxynukleotide
suppresses IL-4-induced human IGE production", Clinical and Experimental Immunology,
Bd. 100, Nr. 3, S. 383–389
(1995)", beschreibt
Antisense-Oligonukleotide gegen den IL-4-Rezeptor. Es wird nicht erwähnt, dass diese
gegen den gemeinsamen IL-4-IL-13-Rezeptor
wirken. Es gibt keine Erläuterung
der gemeinsamen Effekte mit IL-13 oder der Synergieeffekte mit IL-13.
Es wird ebenfalls nicht die Notwendigkeit für Synergieeffekte durch Hinzufügen von
weiteren Oligos erläutert.
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In
der als WO 97 20926 veröffentlichten
internationalen Anmeldung sind die Alpha- und Beta-Sequenzen des
IL-13-Rezeptors identifiziert. Es wird der Begriff Antisene-Oligonukleotide
erwähnt,
ohne dass irgendwelche weitere Informationen bezüglich irgendeiner Sequenz oder
Daten geliefert werden.
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Die
als WO 9728190 veröffentlichte
Anmeldung beschreibt den gemeinsamen Beta-c-Rezeptor für IL-3,
IL-5 und GM-CSF. In keinem Teil der Anmeldung erfolgt keine Beschreibung
der Verwendung von Antisense-Oligos
für die
Therapie einer Allergie, von Asthma oder Krebs.
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In
der als WO 9723244 veröffentlichten
internationalen Anmeldung wird offenbart, das ODNs bereitgestellt
werden, die auf die Nukleinsäurecodierenden
Rezeptor-negativ regulierenden Domänen abzielen. Sie haben dabei
EPO im Blick.
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Die
internationale Anmeldung WO 97 41154 beschreibt den eosinophilen
Eotaxin-Rezeptor, der als "CC
CKR3" bezeichnet
wurde. An keiner Stelle in der Anmeldung gibt es irgendeine Sequenz
oder einen Nachweis von Daten für
Antisense-Oligonukleotide, die sich an eosinophile Eotaxin-Rezeptornukleotide
binden und eine Rezeptorfunktion oder Expression modulieren können.
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In
dem Schriftstück "Molecular cloning
and characterization of a human eotaxin receptor expressed selectively
on eosinophils",
Ponath PD et al., Journal of Experimental Medicine, Bd. 183, Juni
1996, S. 2437–2448
(Juni 1996), ist lediglich die Sequenz des Eotaxin-Rezeptors CCR3
angegeben.
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In
der als WO 9741225A veröffentlichten
internationalen Anmeldung sind Polynukleotide gegen Chemokin-Rezeptoren
für ein
Screening offenbart. Es werden Antisense-ODNs gegen die MMLR-CCR-
oder MPHG-CCR-Chemokin-Rezeptoren
präsentiert,
und diese entsprechen nicht den Rezeptoren der Erfindung.
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Asthma
ist eine Krankheit, die 5 bis 10% der Bevölkerung betrifft, was eine
Verdoppelung der Verbreitung in den letzten 25 Jahren bedeutet.
Diese Erhöhung
wurde insbesondere bei Kleinkindern nach einer Virusinfektion der
Atemwege (Broncholitis), bei Kindern und bei berufsbedingtem Asthma
bemerkt. Der genaue Grund von Asthma ist noch nicht bekannt. Jedoch
glaubt man, dass Erreger wie beispielsweise Viren an der Aufrechterhaltung
der abnormen Entzündung,
die man in den Atemwegen von an Asthma leidenden Patienten antrifft,
und somit am Fortbestehen der Krankheit beteiligt sind.
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Aus
diesem Grund ist die aktuelle Empfehlung für die zu bevorzugende Therapie
von Asthma ein potentes entzündungshemmendes
Arzneimittel wie beispielsweise Corticosteroide und Antileukotrine.
Auch wenn diese Therapie bei vielen Patienten effektiv ist, sind
einige Patienten gegenüber
Corticosteroiden resistent. Dieses Arzneimittel ist ebenfalls ein
potentes Immunosuppressivum mit Langzeit-Nebenwirkungen und hat
sich nicht als effektiv bei der Prävention einer Allergie oder
Asthma erwiesen.
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Antileukotrine
haben eine gewisse Wirkung bei Allergie und Asthma, sind jedoch
nicht so effektiv wie Corticosteroide.
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Einige
Entzündungsmediatoren
spielen eine Rolle beim Entstehen und Fortbestehen einer Entzündung in
den Atemwegen von Patienten mit Asthma. Einige Mediatoren bewirken
eine Attraktion der Entzündungszellen
in die Atemwege, entweder mittels Chemotaxie von Eosinophilen (die
Chemokine: RANTES, Eotaxin 1,2, MCP-3,4, welche hauptsächlich bei
einer asthmatischen Entzündung über einen
als CCR3 bezeichneten Rezeptor wirken), oder mittels endothelialer
Zellaktivierung (IL-4, 13).
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Andere
Mediatoren bewirken einen Priming-Effekt und ein verlängertes Überleben
von Entzündungszellen
in den Atemwegen (IL3, 5, GM-CSF, IL4). Diese Mediatoren bestehen
somit entweder aus spezifischen Chemo-kinen für Eosinophile oder aus Zytokinen
des T-Helfer-Lymphozyt von Typ-2-Phenotypen (Th2: IL-3, 4, 5, 13
und GM-CSF).
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Eine
Verbesserung des Asthma zeigte sich, wenn eine Abnahme dieser Entzündungsmediatoren
in den Atemwegen vorliegt.
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Allergien
sind extrem verbreitete Krankheiten, beispielsweise sind ca. 30%
der Bevölkerung
von atopischer Rhinitis betroffen. Eine Allergie ist durch eine
abnorme IgE-Produktion und eine Entzündung gegenüber einem Allergen gekennzeichnet.
Bei Vorhandensein des IgE und des Allergens degranulieren die Effektorzellen,
wie beispielsweise die Mastzellen, und geben Entzündungsmediatoren
frei, die zur Rekrutierung der gleichen Entzündungszellen führen, die
auch bei Asthma anzutreffen sind. Bei atopischer Rhinitis, nasaler
Polyposis und chronischer Sinusitis ist das gleiche Übermaß an Entzündungsmediatoren
anzutreffen wie es auch bei Asthma auftritt. IL-4 und IL-13 sind
für die
Produktion von IgE und die Induktion der Zellen mit einem Th2-Phenotypen
erforderlich.
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Krebs
ist die zweithäufigste
Todesursache beim Menschen und ist durch eine abnorme Proliferation immortalisierter
Zellen gekennzeichnet. Einer der Mechanismen, der beim Fortbestehen
und der Zunahme dieser Zellen beteiligt ist, besteht in der Freisetzung
von Wachstumsfaktoren, die über
Rezeptoren wirken und zu einer Zellproliferation führen. Von
diesen Wachstumsfaktoren hat sich GM-CSF als wichtiger Wachstumsfaktor für einige
Tumorzellen erwiesen. Die Hemmung der Proliferation von Krebszellen
durch Blockieren der Rezeptoren für Wachstumsfaktoren könnte bei
der Therapie gewisser Krebsarten wichtig sein.
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Es
wäre wünschenswert, über eine
Verwendung von Antisense-Oligonukleotiden
zu verfügen,
die gegen zumindest einen spezifischen gemeinsamen Rezeptor entweder
für Th2-Zytokine
oder einen Rezeptor für Mediatoren
gerichtet sind, die Zellen anziehen, die auf Th2-Zytokine antworten,
um die Entzündungsreaktion zu
hemmen, die bei Asthma oder Atopie vorliegt, und eine neoplastische
Zellproliferation zu hemmen.
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Es
wäre ebenfalls äußerst wünschenswert, über Antisense-Oligonukleotide
zu verfügen,
die gegen eine für
Rezeptoren codierende Nukleinsäuresequenz
gerichtet sind, so dass durch Hemmen dieser Rezeptoren diese Oligonukleotide
bei der Therapie und/oder Prävention
von Asthma, einer Allergie, allgemeinen Entzündungen und Krebs verwendet
werden können.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine Verwendung von Antisense-Oligonukleotiden
bereitzustellen, die gegen mindestens eine gemeinsame Untereinheit
eines Zellrezeptors gerichtet sind, beispielsweise die gemeinsame
Beta-Untereinheit für
IL-3, IL-5 und GM-CSF, um die Entzündungsreaktion zu hemmen, die
bei Asthma oder Atopie vorliegt, und um eine neoplastische Zellvermehrung
zu hemmen.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Antisense-Oligonukleotide
bereitzustellen, die gegen eine Nukleinsäuresequenz gerichtet sind,
die für
die gemeinsame Beta-Untereinheit der IL-3, IL-5 und GM-CSF-Rezeptoren codiert,
so dass sie durch Hemmen dieser Rezeptoren bei der Behandlung von
Prävention
von Asthma, Allergien, Hypereosinophilie, allgemeinen Entzündungen
oder Krebs verwendet werden können.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine therapeutisch wirksame
Zusammensetzung bereitzustellen, die mindestens ein Antisense-Oligonukleotid beinhaltet,
das gegen Nukleinsäuresequenzen
gerichtet ist, die für
die gemeinsame Beta-Untereinheit von IL-3, IL-5 und GM-CSF codieren,
für einen
potenteren Effekt bei der Behandlung und/oder der Prävention
von Asthma, Allergien, allgemeinen Entzündungen oder Krebs.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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1 zeigt
eine Zunahme der Produktion von IL-4 reagierend auf das Hausstaubmilben-Antigen
bei pfeifender Atmung (wheezing) von Kleinkindern;
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2A und 2B zeigen
die Produktion von Zytokinen bei Bronchiolitis, um eine Vorhersage über den
Schweregrad der pfeifenden Atmung zu treffen;
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3A und 3B zeigen
die Beziehung zwischen der IFN-Produktion reagierend auf IL-2 von
mononuklearen Blutzellen und der Entwicklung von Asthma zwei Jahre
nach einer Bronchiolitis bei Kleinkindern;
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4A und 4B stellen
die Korrelation zwischen der Produktion von Inferon-gamma reagierend auf
IL-2 zum Zeitpunkt einer Bronchiolitis bei Kleinkindern zu Vmax
FRC (4A) oder PC40-Histamin (4B) dar;
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5A bis 5C stellen
die Verteilung eines FITC-markierten Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotids acht
Stunden nach einem Zerstäuben
oder Einatmen in die Lungen einer Ratte dar;
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6A und 6B zeigen
Entzündungszellen
(6A) und ein FITC-markiertes Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid,
das in die Entzündungszellen
gelangt ist (grüne
Fluoreszenz) (6B), die durch eine Lungenlavage
bei Ratten 24 Stunden nach der Verabreichung gewonnen wurden;
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7 stellt
ein Gel dar, das die noch intakten Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotide zeigt,
wenn diese durch die Bronchioalveolar-Lavage (BAL) sowie aus den
Lungen (Biopsien) von Ratten 24 Stunden nach Verabreichung gewonnen
wurden, verglichen mit einem Kontroll-Antisense-Oligonukleotid (Eot.
FITC);
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8 stellt
die Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotide OD1, OD2 und OD3 dar,
welche die IL-4- und IL-13-Rezeptorexpression
in RAJI-Zellen hemmen, und zwar erfasst durch Durchfluss-Zytometrie;
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9A und 9B zeigen
die Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotide OD1, OD2 und OD3 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, welche die Proteinexpression des IL-4-Rezeptors in RAJI-Zellen hemmen,
und zwar erfasst durch Immunopräzipitation
und "Western";
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10 zeigt
das Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid A1.3, das eine mRNA-Expression
der Alpha-Untereinheit
der IL-4/13-Rezeptoren hemmt;
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11A bis 11F stellen
die Dosis-Wirkungs-Beziehung des Antisense-Oligonukleotids OD2 bei der Hemmung
der Proteinexpression des IL-4- und IL-13-Rezeptors in RAJI-Zellen
dar, erfasst durch immunochemische Analytik;
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12 zeigt
die Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotide OD2 und A1.3, die
bei menschlichen Nabelschnurblutzellen-Th2-Vorläuferzellen die Produktion von
IL-4 hemmen und die Produktion von IFN☐ vergrößern;
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13A und 13B zeigen
das Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid 107A, das eine mRNA-Expression
(durch semiquantitative RT-PCR) der gemeinsamen Beta-Untereinheit
des IL-3, IL5 und GM-CSF-Rezeptors
in TF1 (13A) und U937-Zellen (13B) hemmt;
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14 zeigt
das Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid 107A, das eine Protein-Expression
der gemeinsamen Beta-Untereinheit der IL-3, IL5 und GM-CSF-Rezeptoren
in TF1-Zellen hemmt, und zwar erfasst durch Immunopräzipitation
und "Western";
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15 zeigt
das Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid 107A, das die Proliferation
von TF1-Zellen hemmt, und zwar als Dosis-Wirkungs-Beziehung;
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16 stellt
das Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid 107A dar, welches das
TF1-Zellwachstum hemmt;
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17 stellt
das Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotid RB141A dar (wird auch
als AS141 bezeichnet), welches die mRNA-Expression der Beta-Untereinheit
der GM-CSF, IL-3
und IL-5-Rezeptoren in Knochenmarkzellen von Ratten hemmt;
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18A und 18B zeigen
die Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotide RB141A (gerichtet
gegen die Beta-Untereinheit der GM-CSF, IL-3 und IL-5-Rezeptoren von Ratten),
RCC3A4 (gerichtet gegen den CCR3-Rezeptor von Ratten), oder eine
Kombination von beiden, welche den eosinophilen Influx in die Peritonealhöhle (links)
oder in die Lungen (rechts) nach einer Ovalbumin-Provokation hemmen;
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19A bis 19H stellen
die Expression und die Zellverteilung von Eotaxin mRNA (19A bis 19D) und
des Proteins (19E bis 19H)
in den Atemwegen (19A, 19B und 19E) und BAL-Zellen (19C, 19D, 19F bis 19H) allergischer asthmatischer Patienten
(19A, 19C, 19E, 19F, 19G) und normaler Kontrollpersonen (19B, 19D, 19H) dar;
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20 zeigt
die Wirkung des Antisense, das gegen den CCR3-Rezeptor (RC86A, in der Figur bezeichnet
als CCR3AS 86) bei einer CCR3-mRNA-Expression in HL60-Zellen (Klon
15) gerichtet ist, die in den eosinophilen Pfad differenziert sind;
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21 zeigt
die Wirkung des Antisense RC86A, das gegen den CCR3-Rezeptor einer CCR-mRNA-Expression
bei Ghost-Zellen
gerichtet ist, bei denen eine Transfektion mit dem CCR3-Rezeptor erfolgt
ist;
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22 zeigt
die Wirkung des Phosphorothioat-Antisense RC86A und des Phosphorothioat-Antisense RC
269, die gegen den CCR3-Rezeptor bei einer Kalzium-Mobilisierung
bei gereinigtem humanen Eosinophilen gerichtet ist;
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23 zeigt
den Effekt des Phosphorothioat-Antisense-Oligonukleotids RCC3A4, das gegen den CCR3-Rezeptor
von Ratten bei einer CCR3-mRNA-Expression bei Knochenmarkzellen
von Ratten gerichtet ist;
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24 zeigt
den Effekt einer Vorinkubation mit IL-5 auf die durch Eotaxin induzierte
Chemotaxie; und
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25A bis 25I zeigen
die Wirkung einer Übernacht-Vorinkubation
mit IL-5 auf die Produktion von Chemokinen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Bronchiolitis
ist eine Virusinfektion der Atemwege von Kleinkindern, die eine
Prädisposition
für eine Entwicklung
von Asthma bewirkt. Diese Kondition wurde untersucht, da dies beim
Menschen der frühestmögliche Zeitpunkt
vor einer Entwicklung von Asthma, Atopie und einer allergischen
Entzündung
ist. Wie nachfolgend gezeigt wird, liegt vor einer Entwicklung von
Asthma ein Ungleichgewicht der Th1- zu den Th-2-Zytokinen vor, zum
Vorteil der Th2-Zytokine. Bei einer Ausführungsform zielt die Erfindung
darauf ab, dieses Ungleichgewicht auszugleichen und somit Asthma
und Allergien zu verhindern oder zu behandeln.
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Anhand
von Ergebnissen, die bei Lymphozyten erhalten wurden, welche aus
Blut von an Bronchiolitis leidenden Kindern isoliert wurden, wurde
vermutet und bestätigt,
dass vor der Entwicklung von frühkindlicher pfeifender
Atmung ("early wheezing") ein gestörtes Gleichgewicht
bei der Produktion von Th1- und Th2-Zytokinen besteht. Und zwar
zeigt 1, dass Lymphozyten von Kindern, bei denen nach
einer Bronchiolitis ein pfeifendes Atemgeräusch auftritt, eine verstärkte Produktion
von IL-4 (einen Th2-Zytokin) aufweisen, nachdem eine Exposition
mit dem Hausstaubmilben-Antigen erfolgt ist. In 1 wurden
Lymphozyten aus dem Blut von Kindern fünf Monate nach einer Bronchiolitis
isoliert und unter Vorhandensein des Hausstaubmilben-Antigens kultiviert.
Das IL-4 wurde im Überstand
gemessen, der drei Tage nach der Kultivierung entnommen wurde. Die Ergebnisse
sind für
Kinder angegeben, bei denen während
mindestens einem Tag der vergangenen 90 Tage ein pfeifendes Atemgeräusch auftrat,
und bei denen innerhalb der ersten fünf Monate nach der Bronchiolitis überhaupt
kein pfeifendes Atemgeräusch
auftrat. Ein Stern bezeichnet ein Kind, das einen IL-4-Pegel von
535 pg/ml hatte. Außerdem
wurde bei Kindern, bei denen in den ersten fünf Monaten nach der Bronchiolitis
das pfeifende Atmen am stärksten
auftrat, eine geringere Produktion an Interferon-gamma (IFN, ein
Th2-Zytokin) und eine höhere
Produktion an IL-4 gefunden.
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Der
Zustand dieser Kinder wurde zwei Jahre lang überwacht, und im Anschluss
daran wurde bestimmt, ob sie kein Asthma, möglicherweise Asthma oder wahrscheinlich
Asthma hatten, und zwar anhand des Delphi-Konsens. Das bisherige Rauchverhalten
und das Vorliegen einer Atopie oder von Asthma bei den Eltern oder
Geschwistern wurden aufgezeichnet, und die IFN- und IL-4-Produktion
von mononuklearen Blutzellen reagierend auf IL-2 wurden bei 32 Kindern
ausgewertet, die wegen einer Bronchiolitis hospitalisiert waren, sowie
bei einer Untergruppe (n = 19), bei der 4,9 Monate später Lungenfunktionsprüfungen durchgeführt wurden.
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In
den 2A und 2B wurden
Lymphozyten von Kindern während
einer Bronchiolitis isoliert und unter Vorhandensein von IL-2 drei
Tage lang kultiviert. Der Überstand
wurde entnommen und die Zytokine mittels ELISA gemessen. Die Ergebnisse
sind für
die Kinder angegeben, bei denen mehr als 20 Tage lang ein pfeifendes
Atmen auftrat (länger
dauerndes pfeifendes Atmen, n = 9), und für die Kinder, bei denen ein
pfeifendes Atmen für
weniger als 20 Tage auftrat (kürzer
dauerndes pfeifendes Atmen, n = 6).
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Bei
Kindern mit möglichem
und wahrscheinlichem Asthma lag zum Zeitpunkt der Bronchiolitis
und 4,9 Monate danach eine niedrigere IFN-Produktion vor als bei denen, die kein
Asthma hatten (p < 0,05, 3A und 3B).
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In
den 3A und 3B wurden
mononuklearen Zellen, die zum Zeitpunkt der Bronchiolitis (3A, n =
32) oder 4,9 Monate später
(3B, n = 19) erhalten wurden, die Monozyten teilweise entzogen und
mit IL-2 drei Tage lang kultiviert. Der Überstand wurde entnommen und
die IFN-Produktion wurde mittels ELISA gemessen. Die Ergebnisse
sind für
Patienten angegeben, bei denen die Auswertung zwei Jahre nach der
Bronchiolitis ergab, dass sie kein Asthma (kein), möglicherweise
Asthma (möglicherweise)
und wahrscheinlich Asthma (wahrscheinlich) hatten. Für mit "*" gekennzeichnete Ergebnisse wurde eine
Wahrscheinlichkeit von p < 0,05
unter Verwendung des Kruskall-Wallis-Tests und des Mann-Whitney-U-Tests
für mögliches
und wahrscheinliches gegenüber
keinem Asthma gefunden. Für
durch "**" gekennzeichnete
Ergebnisse wurde eine Wahrscheinlichkeit von p = 0,08 unter Verwendung
des Kruskall-Wallis-Tests gefunden. Für Ergebnisse, die mit "++" gekennzeichnet sind,
wurde eine Wahrscheinlichkeit von p < 0,05 unter Verwendung des Mann-Whitney-U-Tests
für mögliches
und wahrscheinliches Asthma gegenüber keinem Asthma gefunden.
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Die
IL-4-Produktion unterschied sich zwischen den Gruppen nicht. Signifikante
positive Korrelationen wurden zwischen der IFN-Produktion zum Zeitpunkt
der Bronchiolitis und Merkmalen einer abnormen Funktion der Atemwege
(Vmax der funktionalen Restkapazität (FRC), 4A)
oder einer vergrößerten Empfindlichkeit der
Atemwege (PC40-Histamin, 4B) 4,9
Monate nach der Bronchiolitis gefunden.
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In
den 4A und 4B wurde
eine Zytokin-Produktion zum Zeitpunkt der Bronchiolitis gemessen und
die Lungenfunktion 4,9 Monate später
gemessen. Die Lungenfunktion wurde mit Methoden ausgewertet, die
von der "American
Thoracic Society" empfohlen
werden. Die maximale Ausatmungsströmung bei der funktionalen Restkapazität (Vmax
FRC) wurde mittels des 'schnellen
thoracoabdominalen Kompressionsverfahrens' (RTC) unter Verwendung der folgenden
Prozedur ausgewertet. Patienten, die zuvor mit 100 mg Chloralhydrat
pro kg Körpergewicht
sediert wurden (Maximaldosis 1000 mg) wurden mit geringfügig überstrecktem Hals
auf dem Rücken
liegend in eine aufblasbare Jacke gesteckt, die Abdomen und Thorax
bedeckte, und mit einem Druckbehälter
verbunden. Beginnend bei einem Druck von 30 cm H2O und in Schritten
von 5 cm H2O wurden Messungen der Atmungsströmung bei FRC erhalten, bis
Fmax FRC erzielt wurde. Die Strömungen wurden
mit einer weich gepolsterten Maske gemessen, die mit einem Pneumotachographen "Fleisch Nr. 1" verbunden und integriert
war. Drei zusätzliche
technisch korrekte Manöver
wurden bei diesem Druck ausgeführt,
von denen der höchste
Wert gewählt
wurde, um die Basis Vmax FRC zu repräsentieren. Alle nachfolgenden
Vmax FRC-Manöver
wurden unter Verwendung der gleichen Prozedur ausgeführt.
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Eine
bronchiale Reaktivität
gegenüber
Histamin wurde unter Verwendung eines mit 8 l/min betriebenen Zerstäubers "Hudson updraft #2" bewertet, und sich
verdoppelnde Konzentrationen von Histamin wurden beginnend bei 0,0625
mg/ml bis zu einem Maximum von 8,0 mg/ml 1 Minute lang in Intervallen
von 5 Minuten verabreicht. Nach jeder Zerstäubung wurde das Vmax FRC bestimmt.
Der Expositionstest wurde beendet, wenn eine Ver ringerung des Vmax
FRC von mindestens 40% gegenüber
dem Basiswert erreicht wurde, oder wenn die maximale Konzentration
an Histamin verabreicht war. Der Puls und die Sauerstoffsättigung
wurden während
der gesamten Untersuchung mit einem Puls-Oximeter "Ohmeda BIOX 3740" überwacht.
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Ein
Defekt bei der IFN-Produktion trägt
primär
zur Entwicklung von Asthma bei Kindern bei. Interessanterweise liegt
dieser Defekt bei Erwachsenen mit Asthma und bei Neugeborenen vor,
bevor diese eine Atopie entwickeln. Es besteht somit ein Ungleichgewicht
bei der relativen Produktion von Th2 (IL-4, IL-13, IL-5, etc.) gegenüber Th1
(IFN)-Zytokinen,
die bereits vorhanden ist, bevor jemand Asthma oder eine Allergie
entwickelt, und das Verhältnis
der Th2 gegenüber
den Th1-Zytokinen
ist vor der Entwicklung dieser Krankheiten und in deren Verlauf
erhöht.
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Um
die Entwicklung einer Allergie, von Asthma oder einer neoplastischen
Zellvermehrung, die von einer abnormen Vergrößerung bei der Produktion oder
den Wirkungen der Th2-Zytokine abhängen, zu behandeln oder zu
verhindern, wurde es somit als wünschenswert
gefunden, die Wirkung der Th2-Zytokine zu verringern.
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Demgemäß wird nachfolgend
ein Nachweis geliefert, dass Antisense-Oligonukleotide gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, die in die Lungen eingeatmet werden, dort abgelagert
werden und in Zellen eintreten, in denen sie aktiv sind und in einem
nicht abgebauten und somit potenten Zustand für mindestens 24 Stunden verbleiben
(siehe 5 und Beispiel I).
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Antisense-Oligonukleotide
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind gegen mindestens eine gemeinsame Untereinheit
der IL-4 und IL-13-Rezeptoren gerichtet. Diese Antisense-Oligonukleotide
sind effektiv bei einer Hemmung der funktionalen Untereinheiten
dieser Rezeptoren, wie dargestellt in Beispiel II.
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Antisense-Oligonukleotide
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind gegen die gemeinsame Beta-Untereinheit der IL-3,
5 und GM-CSF-Rezeptoren gerichtet. Diese Antisense-Oligonukleotide sind
wirksam bei einer Hemmung dieser Rezeptoren und somit bei einer
Verhinderung der Proliferation oder Funktion von Krebs- oder Entzündungszellen,
die für
ihr Überleben
von diesen Wachstumsfaktoren abhängig sind
(siehe Beispiel III).
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Antisense-Oligonukleotide
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind gegen den CCR3-Rezeptor von Chemokinen gerichtet.
Diese Antisense-Oligonukleotide sind wirksam bei der Hemmung dieses
Rezeptors und somit bei einem Verhindern des Influx, des Überlebens
und einer Proliferation oder Funktion von Entzündungszellen und Krebszellen
oder infektiösen
Organismen, die von diesem Rezeptor abhängig sind (siehe Beispiel IV).
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Die
Erfindung lässt
sich anhand der folgenden Beispiele leichter verstehen, die zur
Erläuterung
der folgenden Erfindung dienen und deren Schutzumfang nicht einschränken sollen.
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Beispiel I
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Effektive Verabreichung
von Antisense-Oligonukleotiden
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Bei
jeder Therapie muss, damit sie wirksam ist, die verabreichte Substanz
in die Lungen und zu den Zellen gelangen, bei denen sie ihre Wirkung
entfalten soll, und zweitens intakt bleiben, ohne dass irgendwelche
Nebenwirkungen auftreten. Antisense-Oligonukleotide, die in die
Lungen eingeatmet werden, werden in den Lungen und Atemwegen abgelagert,
um in die Zellen einzutreten, in denen sie ihre Wirkung entfalten
sollen, und verbleiben im nicht abgebauten Zustand für mindestens
24 Stunden ohne die Physiologie der Lunge zu beeinträchtigen.
Eine Menge von einem Mikrogramm (1 μg) eines Antisense-Phosphorothioat-Oligonukleotids
der Erfindung, das zuvor mit FITC markiert wurde, wurde durch Zerstäuben in
die Lungen von Ratten verabreicht. Die Ratten wurden mit Urethan
(1 g/kg, i.p.) anästhesiert.
Ein Heizkissen wurde verwendet, um die Körpertemperatur während des
Versuchs konstant zu halten, und die Rektaltemperatur wurde kontinuierlich mit
einem elektronischen Thermometer überwacht. Nach blinder orothrachealer
Intubation mit 6 cm eines Katheters aus PE-240-Polyethylen wurde
der pulmonare Widerstand während
einer Spontanatmung bei auf dem Rücken liegenden Tieren gemessen.
Die Strömung
wurde dadurch gemessen, dass das vordere Ende des Trachealtubus
in einen kleinen Plexiglas®-Kasten eingesetzt wurde
(265 ml Rauminhalt). Es wurde ein Pneumotachograph "Fleisch Nr. 0", der mit einem piezoresistivem
Differenzialdruck-Messfühler
(Microswitch 163PCOID36, Honeywell, Scarborough Ont. Canada) verbunden
war, am anderen Ende des Kastens befestigt, um die Luftströmung zu
messen. Der transpulmonare Druck (Ptp) wurde unter Verwendung eines
wassergefüllten
Katheters gemessen, der in das untere Drittel der Speiseröhre eingesetzt
wurde und mit einer Öffnung
eines Differenzialdruck-Messfühlers
(Transpac II, Abbott, Illinois) verbunden war, wobei die andere Öffnung mit
dem Plexiglas-Kasten verbunden war. Der Speiseröhren-Katheter bestand aus einem
Polyethylen-Tubus (PE-240, 10 cm lang) mit einem Endstück (6 cm)
aus einem einen geringeren Durchmesser aufweisenden Tubus (PE-160).
-
Die
Druck- und Strömungssignale
wurden verstärkt
und durch achtpolige Bessel-Filter (9 Model 901LPF, Frequency Devices,
Haverhill, MA) hindurchgeleitet, wobei deren Abschneidfrequenzen
auf 100 Hz eingestellt waren. Die Daten wurden in einem Computer
gespeichert. Der Lungenwiderstand wurde durch mehrfache lineare
Regression durch Anpassen der Bewegungsgleichung berechnet, und
zwar erfolgte dies mit handelsüblicher
Software (RHT Infodat Inc. Montreal, PQ).
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Nach
der Instrumentierung wurde ein Salzaerosol, das 1 μg des markierten
Phosphorothioat-Oligonukleotids enthielt, fünf Minuten lang verabreicht.
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Dies
wurde unter Verwendung eines Hudson-Zerstäubers mit einer Abgabemenge
von 0,18 ml/min erzeugt, der mit der an der einen Seite befindlichen Öffnung des
Kastens verbunden war. Der Kasten wurde zwischen den Messungen mit
einem Strom frischer Luft gespült,
um eine CO2-Anreicherung zu verhindern. Der Lungenwiderstand
wurde 5, 10, 15, 20 und 30 Minuten nach der Exposition gemessen
und anschließend
alle 15 Minuten während
einer Gesamtzeit von 8 Stunden gemessen. Der Lungenwiderstand änderte sich
während dieses
Zeitraums nicht. Die Ratten wurden dann durch Ausbluten getötet und
die Lungen entnommen, um zu bestimmen, ob das Oligonukleotid noch
vorhanden war. Die Lungen wurden in Paraformaldehyd fixiert und
ein mit alkalischer Phosphatase markierter Anti-FITC-Antikörper wurde
verwendet, um den Ort des Oligonukleotids zu bestimmen, die Gewebeproben
wurden mit "Fast
Red" farblich markiert
und der Zellkern der Zellen mit einem Gegenfärbemittel von Hoechst gegengefärbt. Aus 5A geht
hervor, dass die Oligonukleotide (in rot) in allen Zelltypen verteilt
vorhanden sind. Die Oligonukleotide sind in das Zytoplasma der Zellen
(5B) eingedrungen und sind auch in einer Entzündungszelle (Makrophage, in
der Mitte von 5C) zu finden.
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Bei
weiteren Versuchen wurden die Ratten mit Pentothal anästhesiert
und nach einer Antisense-Zerstäubungsbehandlung
wieder zum Aufwachen gebracht. 24 Stunden nach der Vollnarkose wurde
eine bronchoalveolare Lungenlavage (BAL) durch Verabreichen von
5 ml an Salzlösung
und sanftem Ansaugen durchgeführt.
Das BAL-Fluid wurde bei 400 × g
10 Minuten lang zentrifugiert, der Überstand eingefroren und die
Zellen zur Analyse auf Objektträger
zentrifugiert. Aus 6A geht hervor, dass Makrophagen
der vorherrschende Zelltyp sind. Das mit FITC markierte Oligonukleotid
(grüne
Fluoreszenz) in 6B liegt im Zytoplasma der Zellen
vor. Das mit FITC markierte Oligonukleotid wurde entweder aus dem
Lavagefluid oder den Lungen der Ratten 24 Stunden nach der Antigen-Exposition
extrahiert. Aus 7 geht hervor, dass das Antisense-Oligonukleotid auch
24 Stunden nach Verabreichung intakt ist, und zwar im BAL (Spur
1), der Lunge (Spur 2), im Vergleich zu seiner Kontrollprobe (Spur
3) oder einem weiteren Oligonukleotid, das mit FITC markiert ist
(Eotaxin, Spur 4).
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Wie
aus den 5 bis 7 zu ersehen
werden die Antisense-Oligonukleotide der Erfindung in die Lungen
eingeatmet, um in die Zellen einzudringen, und bleiben für mehr als
24 Stunden intakt.
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Beispiel II
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Antisense-Oligonukleotide,
welche die gemeinsamen Untereinheiten der IL-4 und IL-13-Rezeptoren
hemmen
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Interleukin-4
ist bei der IgE-Produktion, der Entwicklung und dem Fortbestehen
von Asthma und Atopie beteiligt. Zwar können Therapien, die gegen die
Wirkungen von IL-4 gerichtet sind, bei der Prävention von Asthma, Allergien
oder neoplastischer Zellvermehrung (die von diesem Mediator abhängt) wirksam
sein, es wurde jedoch kürzlich
gezeigt, dass ein weiteres Th2-Zytokin (IL-13) die gleichen Effekte
wie IL-4 hat. Interessanterweise haben IL-4 und IL-13 mindestens
zwei gemeinsame Untereinheiten, die erforderlich sind, damit eine
Signal-Transduktion der Nachricht auftritt.
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Versuche
wurden ausgeführt,
um zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide,
die gegen die gemeinsamen Untereinheiten der IL-4 und IL-13-Rezeptoren
gerichtet sind, die Expression dieser Rezeptoren hemmen können. RAJI-Zellen
exprimieren hohe Pegel der IL-4 und IL-13-Rezeptoren. Diese Zellen wurden in RPMI
1640, mit Zusatz von 10 wärmeinaktiviertem
fötalen
Kälberserum,
Penicillin, Streptomycin und 1-Glutamin
bei 37°C
in 5% CO2 kultiviert. Zwölf Stunden lang wurden die
Zellen entweder im Medium allein oder im Medium mit Sense- oder
Antisense-Oligonukleotiden für
die gemeinsame Untereinheit der IL-4/IL-13 kultiviert. Die Zellen
wurden gewonnen, dreimal gespült
und dann mit einem Anti-Human-IL-4-Rezeptor-Antikörper eingefärbt (R and
D Systems, Katalognr. MAB230), wobei gezeigt wurde, dass die durch
den hu manen Zelloberflächenrezeptor
als Mediator erfolgenden Bioaktivitäten, die durch IL-4 oder IL-13
bedingt sind, blockiert werden. Aus 8 geht hervor,
dass das Antisense-Oligonukleotid OD1: 5'-agaccttcat gttcccagag-3' (SEQ ID NO:1, OD2: 5'-gttcccagag cttgccacct-3' (SEQ ID NO:2) oder
OD3: 5'-cctgcaagac
cttcatgtt-3' (SEQ
ID NO:3) die Expression der bioaktiven Form des IL-4-Rezeptors hemmt,
wenn dies mittels Durchfluss-Zytometrie
untersucht wird. Die erste Linie zeigt das Fehlen von Fluoreszenz
in Zellen, die entweder nicht gefärbt (links) oder einem nichtspezifischen
monoklonalen Antikörper
(rechts) ausgesetzt waren. Die zweite Linie zeigt, dass RAJI-Zellen
den IL-4-Rezeptor exprimieren (92 %) und dass die Fluoreszenz-Intensität sehr hoch
ist (viele Rezeptoren). Auf der rechten Seite wurden die RAJI-Zellen
12 Stunden lang mit 10 μMOL
des Antisense-Oligonukleotids OD1 inkubiert, was zeigt, dass lediglich
66% der Zellen diesen Rezeptor exprimieren und dass die Fluoreszenz-Intensität sehr gering
ist (wenige Rezeptoren an jeder Zelle). Die dritte Linie zeigt die
gleichen Ergebnisse nach einer 12-stündigen Inkubation mit den Antisense-Oligonukleotiden
OD2 (52%) und OD3 (58%).
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Zusätzliche
Experimente wurden durchgeführt,
um zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide (OD3, OD2 und OD1)
eine Expression des IL-4-Rezeptors
an RAJI-Zellen hemmten, und zwar durch Immunopräzipitation und "Western blot". Aus 9 geht hervor, dass dreißig Millionen
RA-JI-Zellen 12
Stunden lang wie zuvor beschrieben im kompletten Medium mit entweder
20 μM des
Sense-Oligonukleotids OD4 (erste Spur von links), 10 μM von OD4
(zweite Spur von links), 10 μM
des Antisense-Oligonukleotids
OD3 (dritte Spur von links), 10 μM
des Antisense-Oligonukleotids
OD2 (vierte Spur von links), 10 μM
des Antisense-Oligonukleotids OD1
(fünfte
Spur von links), dem Medium allein (sechste Spur von links und letzte
Spur von rechts des zweiten Gels), 20 μM des Antisense-Oligonukleotids
OD2 (erste Spur von links des Gels auf der rechten Seite) kultiviert wurden.
Das gesamte Protein wurde extrahiert und mit 2 μg von IL-4 über Nacht inkubiert. 10 μg/ml eines
Anti-IL-4- Antikörpers (R
and D Systems), die an 50 μl
einer Protein-A- und Protein-G-SepharoseTM gekoppelt waren, wurden dann zwei Stunden
lang bei 20°C
zugesetzt. Die SepharoseTM Beads wurden
10-mal gespült
und ein Agarose-Gel wurde verwendet, um die verbleibenden Proteine
abzutrennen. Die verbleibenden Proteine wurden dann auf eine Immobilon-P-MilliporeTM-Membran
transferiert und durch "Western"-Analyse durch einen Rabbit-Polyclonal Anti-IL-4-R-alpha-Antikörper kenntlich
gemacht (Santa Cruz Biotechology Inc., cat# sc-684). Die Ergebnisse
zeigen, dass Antisense-Oligonukleotide
eine Expression des IL-4-Rezeptors nicht beeinflussen, dass 10 μM der effektiven
Antisense-Oligonukleotide gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eine Expression des IL-4-Rezeptors hemmen, und dass
20 μM des
Antisense-Oligonukleotids OD2 fast vollständig effektiv sind.
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Da
es mindestens zwei Untereinheiten gibt, die den IL-4 und IL-13-Rezeptoren gemeinsam
sind, wurden zusätzliche
Experimente ausgeführt,
um zu bestimmen, ob Antisense-Oligonukleotide, die gegen die alpha'-Kette des IL-13-Rezeptors gerichtet
sind, auch eine Expression des IL-4/13-Rezeptors an RAJI-Zellen hemmen.
Es ist angemerkt, dass in 10 die
Antisense-Oligonukleotide A1.3: 5'-CGCCCACAGC CCGCAGAGCC-3' (SEQ ID NO:4) eine alpha'-Rezeptorexpression
in RAJI-Zellen hemmten. RAJI-Zellen wurden drei Stunden lang in
einem Medium inkubiert, das Antisense- (10 oder 20 μM) oder Sense-Oligonukleotide
(10 μM) enthielt,
und dann neun Stunden lang im kompletten Medium inkubiert. Danach
wurde mRNA extrahiert. Eine IL-13Ralpha'-Kette und eine zur Kontrolle dienende
IL-2Rgamma-Kette und G3PDH-Transkripte wurden mittels semiquantitativer
RT-PCR untersucht. Von links nach rechts sind die Ergebnisse wiedergegeben
für: Unbehandelte
periphere mononukleare Blutzellen (PBMNC, Spur 2), RAJI-Zellen im
kompletten Medium (Spuren 3, 4), RAJI-Zellen mit 10 μM von A1.3
(Spur 5), RAJI-Zellen mit 10 μM
von A1.3 und deren Sense-Gegenstück (S1.3,
Spur 6), RAJI-Zellen mit 20 μM
von A1.3 (Spur 7) und kein cDNA (Spur 8). Sequenzen von weiteren Antisense-Oligonukleotiden,
die in vitro ebenfalls effektiv waren, beinhalten: A1.1: 5'-CTCCATGCAG CCTCTCGCCT3' (SEQ ID NO:5); A1.4:
5'-CCGCCGGCGC AGAGCAGCAG-3' (SEQ ID NO:6); und
A1.5: 5'-CGCCCCCGCC
CCCGCCCCCG-3' (SEQ
ID NO:7).
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Versuche
betreffend die Dosis-Wirkungs-Beziehung wurden mit dem Antisense-Oligonukleotid
OD2 durchgeführt,
um die optimale Konzentration zu bestimmen, die eine Expression
des IL-4/IL13-Rezeptors in RAJI-Zellen
blockiert. Aus 10, die Immunostain-Versuche
zeigt, geht hervor, dass das OD2 ebenfalls eine Rezeptorexpression
hemmte, wenn mittels Immunostain-Untersuchungen untersucht wurde.
RAJI-Zellen wurden 12 Stunden lang im kompletten Medium kultiviert,
das 5 μM
OD2 (oben links), 10 μM
OD2 (Mitte links), 20 μM
OD2 (unten links), kein Oligonukleotid (oben rechts), 10 μM des Sense-Oligonukleotids
für die
gleiche Sequenz wie OD2 (Mitte rechts) oder 20 μM des Sense-Oligonukleotids
für die
gleiche Sequenz wie OD2 (unten rechts) enthielt. Objektträger wurden
in Methanolaceton bei –20°C zehn Minuten
lang fixiert. Nach einer 15-minütigen
Behandlung mit Tris-gepufferter Salzlösung, die universelle Blockierlösung (DAKO)
enthielt, wurden die Objektträger
mit einem Anti-IL-4-Rezeptorserum (Santa Cruz Biotechnology, Inc.,
cat# sc-684) mit einer Endverdünnung
von 1/200 über
Nacht bei 4°C
inkubiert, gefolgt von einem Inkubieren mit 5 μg/ml durch alkalische Phosphatase
markierten Goat-Anti-Rabbit-IgG. Die Zellkerne wurden 1 Minute lang
in Haematoxylin gefärbt.
Unter diesen Versuchsbedingungen hemmten 20 μM von OD2 eine Expression des
IL-4-Rezeptors fast vollständig.
-
Eine
Produktion von IgE-Antikörpern
stellt einen wichtigen Bestandteil einer Allergie, von Asthma und gewissen
neoplastischen Zuständen
dar. Es wurden Versuche ausgeführt,
um die Wirkung von Antisense-Phosphorothioat-Oligonulcleotiden
zu untersuchen, die gegen die gemeinsamen alpha- (OD2) und alpha' (A1.3) Untereinheiten
der IL-4 und IL-13-Rezeptoren
bei der IgE-Produktion gerichtet sind. Human-B-Lymphozyten wurden
aus Tonsilien (Mandeln) isoliert, die aus einer Vielzahl von Indikationen
chirurgisch entfernt wurden. Mononukleare Zellen wurden durch eine
Ficoll-HypaqueTM-(Pharmacia)-Dichtezentrifugation
gereinigt. B-Lymphozyten
wurden von T-Zellen separiert, und zwar durch ein E-Rosetting-Verfahren
mit Neuramidase-behandelten (Calbiochem. La Jolla, Calif.) roten
Blutzellen von Schafen. Es erfolgte während zwei Stunden ein Entziehen
von Monozyten durch Adhärenz
auf Kunststoff-Petrischalen.
Die Reinheit der B-Lymphozyten betrug routinemäßig 98%. B-Zellen (2 × 105/200 μl/well) wurden
in einem kompletten Medium kultiviert, das aus RPMA 1640 bestand,
dem 10% FCS, 10 mg/ml L-Glutamin,
50 U/ml Penicillin und 50 ng/ml Streptomycin zugesetzt waren. Die
Zellen wurden mit einer Kombination aus 200 U/ml von IL-4 (R&D System) und
0,1 μg/ml von
Anti-CD46 mAb (Pharmingen) unter Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
von Antisense- oder Sense-Oligonukleotiden
bei 10 μM
16 Tage lang kultiviert. Die Überstände wurden
geerntet und der IgE wurde mittels ELISA (Kallestad, Sanofi Diagnostics,
Caska, Minn.) gemäß den Anweisungen
des Herstellers gemessen. Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass sowohl
A1.3 als auch OD2-Antisense-Phosphorothioat-Oligonulcleotide,
verglichen mit ihren Sense-Gegenstücken, eine
Produktion von Human-IgE hemmen.
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Tabelle
1 Hemmung
der IgE-Produktion durch Antisense-Oligonukleotide in Anti-CD40
+ IL-4-stimulierten Human-B-Zellen
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Wie
zuvor erwähnt,
wurde ein Ungleichgewicht zwischen der Produktion des Th2-Zytokin
Interleukin-4 und dem Th1-Zytokin IFN-⎕ bei Allergien und
Asthma beschrieben. Es wurden Versuche durchgeführt, um die Wir kung von Antisense-Phosphorothioat-Oligonulcleotiden
zu untersuchen, die gegen die gemeinsamen alpha- (OD2) und alpha' (A1.3) Untereinheiten
der IL-4 und IL-13-Rezeptoren bei der Produktion von IL-4 und IFN-⎕ gerichtet
sind. Humane mononukleare Zellsuspensionen wurden aus Nabelschnurblut
(UCB) durch 30-minütiges
Zentrifugieren über
Ficoll-HypaqueTM-Gradient bei 400 g erzielt. Monozyten
wurden durch Adhärenz
an Plastikflaschen entzogen, und zwar für zwei Stunden bei 37°C in RPMI
1640 unter Zusatz von 7,5% fötalem
Kälberserum
(FCS) in einem 5%-Co2-Brutschrank. Nabelschnurblut-T-Zellen wurden
mit PHA (1 μg/ml)
unter TH1-polarisierenden Bedingungen [human rIL-12 (2 ng/ml; R&D Systems) plus
Neutralisieren von mAb zu IL-4 (200 ng/ml; R&D Systems)] oder TH2-polarisierenden
Bedingungen [humanes rekombinantes IL-4 (200 U/ml) plus Neutralisieren
von mAb zu humanem IL-12 (2 μg/ml;
R&D Systems)]
bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von 10 μM von Antisense-
oder Sense-Oligonukleotiden. Jedes Oligonukleotid wurde der Kultur
drei Stunden vor dem Zusetzen der Zytokine zugesetzt. IL-2 wurde
an Tag 3 zugesetzt. Nach einer und zwei Wochen wurden die Kulturen
in den gleichen polarisierenden Bedingungen bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
von Oligonukleotiden restimuliert und nach zehn Kultivierungstagen
analysiert. Die Zellen wurden geerntet, dreimal gespült und mit
PMA (50 ng/ml) plus Ionomycin (500 ng/ml) 48 h bei 37°C restimuliert,
für eine
Analyse der IL-4 und der IFN-⎕-Produktion in den Überständen mittels
ELISA (R&D Systems)
gemäß den Herstelleranweisungen.
Aus 12 ist zu entnehmen, dass Antisense-Oligonukleotide,
die gegen die gemeinsamen Untereinheiten der IL-4/13-Rezeptoren
gerichtet sind, die IL-4-Produktion hemmen und die IFN-⎕-Produktion
erhöhen.
Von links nach rechts wurde gereinigtes UBC in Th2 stimulierenden
Bedingungen kultiviert: Th2 stimulierende Bedingungen bei Vorhandensein
des Sense-Oligonukleotids für
OD2; Th2 stimulierende Bedingungen bei Vorhandensein des Antisense-Oligonukleotids
OD2 und Th2 stimulierenden Bedingungen bei Vorhandensein des Antisense-Oligonukleotid
A1.3.
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Wie
aus den 8 bis 12 gezeigt
werden kann, sind die Antisense-Oligonukleotide
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, die gegen die gemeinsamen Untereinheiten alpha und
alpha' des IL-4/IL-13-Rezeptors gerichtet
sind, effektiv bei der Hemmung der IL-4/13-Rezeptorexpression, dessen funktionalen
Bauteils, der IgE-Produktion und dem Switchen der Vorläuferzellen
zu den Zellen vom Th2-Typ.
-
Beispiel III
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Antisense-Oligonukleotide,
welche die gemeinsame Beta-Untereinheit von IL-3, IL-5 und GM-CSF-Rezeptoren hemmen
-
Interleukin-3,
5 und GM-CSF sind wichtige Zytokine, die bei eosinophiler Proliferation
und Weiterbestand beteiligt sind. Diese Zytokine treten bei Asthma
und atopischen Krankheiten vermehrt auf und sind bei der undefinierten
Proliferation von gewissen neoplastischen Krankheiten beteiligt.
Interessanterweise haben IL-3, IL-5 und GM-CSF eine gemeinsame Beta-Untereinheit, die
bei der Signal-Transduktion beteiligt ist.
-
Versuche
wurden durchgeführt,
um zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide
der Erfindung, die gegen die gemeinsame Beta-Untereinheit des IL-3, IL-5 und GM CSF-Rezeptors
gerichtet sind, die Expression und die Funktion dieses Rezeptors
hemmen können.
TF1 und U937-Zellen exprimieren hohe Pegel der GM-CSF-Rezeptoren.
Außerdem
sind die TF1-Zellen für
das Überleben
von GM-CSF abhängig.
Diese Zellen wurden in RPMI 1640 kultiviert, und zwar unter Zusatz
von 10% wärmeinaktiviertem
fötalem
Kälberserum,
Penicillin, Streptomycin und 1-Glutamin
bei 37°C
in 5% CO2 (den TF1-Zellen wurde GM-CSF zugesetzt).
Zwölf Stunden
lang wurden sie entweder im Medium allein oder im Medium mit Sense-(107S:
5'-ACCATCCCGC TGCAGACCC-3' (SEQ ID NO:8)) oder
Antisense-(107A: 5'-GGGTCTGCAG
CGGGATGGT-3' (SEQ
ID NO:9))-Oligonukleotiden der gemeinsamen Beta-Untereinheit des
IL-3, IL-5 und GM-CSF-Rezeptors kultiviert. Die Zellen wurden entnommen
und dreimal gespült.
RNA wurde dann entnommen und das Vorhandensein der Beta-Kette des
Rezeptors wurde durch semiquantitatives RT-PCR untersucht. Aus 13 ist zu entnehmen, dass die Antisense-Oligonukleotide die
Expression des mRNA für
den gemeinsamen Beta-Rezeptor
in TF1-Zellen (13A) und U937-Zellen (13B) hemmen. In 13A sind, von links nach rechts dargestellt, eine mRNA-Expression
für Beta-Aktin
in der Kontrollgruppe, in Sense- und Antisense-behandelten Zellen
(Spuren 2, 3, 4) dargestellt; eine mRNA-Expression für den gemeinsamen
Rezeptor ist in der Kontrollgruppe, in Sense- und Antisensebehandelten
Zellen dargestellt (Spuren 5, 6, 7). Das Nichtvorhandensein einer
Bande in Spur 7 zeigt die Wirksamkeit des Antisense-Oligonukleotids beim
Hemmen der mRNA-Expression der gemeinsamen Beta-Untereinheit in
TF1-Zellen an. In 13B sind; von rechts nach links
betrachtet, eine mRNA-Expression für die gemeinsame Beta-Untereinheit bei
Inkongruenz, Antisense-, Sense- und Zellen der Kontrollgruppe (unbehandelt)
dargestellt (Spuren 1, 2, 3, 4); eine mRNA-Expression für G3PDH ist bei Inkongruenz,
Antisense-, Sense- und Zellen der Kontrollgruppe (unbehandelt) dargestellt
(Spuren 6, 7, 8, 9). Das Nichtvorhandensein einer Bande in Spur
2 ist bezeichnend für
die Effektivität
des Antisense-Oligonukleotids beim Hemmen der mRNA-Expression der
gemeinsamen Beta-Untereinheit in U937-Zellen.
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Zusätzliche
Experimente wurden durchgeführt,
um zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide (107A) die gemeinsame
Beta-Untereinheit von IL-3, IL-5 und GM-CSF-Rezeptoren in TF1-Zellen
hemmten, und zwar durch Immunopräzipitation
und "Western blot". Bei 14 wurden
30 Millionen TF1-Zellen 12 Stunden lang wie zuvor beschrieben im
kompletten Medium mit entweder 10 μM des Sense-Oligonukleotids
107S oder des Antisense-Oligonukleotids 107A (erste Spur von rechts)
kultiviert. Das Protein wurde durch Immunopräzipitation mit einem monoklonalen
Antikörper
gegen den GM-CSF-Beta-Ketten-Rezeptor extrahiert. Das Extrakt wurde
dann auf eine Immobilon-P-Millipore-Membran nach einer Elektrophorese
auf einem Polyacrylamid-Gel transferiert, und die GM-CSF-Beta-Kette des
Rezeptors wurde dann durch einen polyklonalen Rab bit-Anti-GM-CSF-R-Beta-Antikörper kenntlich
gemacht. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der gleichen Konzentration
(10 μM)
Sense-Oligonukleotide
die Expression der gemeinsamen Beta-Kette nicht beeinflussen, hingegen
die Antisense-Oligonukleotide der Erfindung die gemeinsame Beta-Untereinheit
der IL-3, IL-5 und GM-CSF-Rezeptoren hemmen.
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Experimente
zur Dosis-Wirkungs-Beziehung wurden mit den Antisense-Oligonukleotid 107A
durchgeführt,
um die optimale Konzentration für
ein Blockieren des TF1-Zellwachstums zu bestimmen. Wie aus 15 zu
erkennen, können
Antisense-Oligonukleotide der Erfindung zum Hemmen des Zellwachstums
verwendet werden. TF1-Zellen wurden bei Vorliegen zunehmender Konzentrationen
an Oligonukleotiden in serumfreiem Medium zwei Stunden lang kultiviert
und dann fötales
Rinderserum und GM-CSF
bis zu einer Endkonzentration von 10% bzw. 1 ng/ml zugesetzt. Die
Kultur wurde für
weitere zwei Tage weitergeführt,
und dann wurden Zellen auf ihre Fähigkeit hin untersucht, einen
MTT-Farbstoff über
einen vierstündigen
Zeitraum in ein farbiges Formazan-Produkt als Anzeiger für Überleben
und Proliferation der Zelle zu reduzieren. Die Ergebnisse sind als
Absorptionsanteil des von MTT stammenden Formazan ausgedrückt, das
durch unbehandelte Zellen entwickelt wurde. Punkt = Mittelwert ± SDEV.
Das Experiment wurde dreifach ausgeführt. Es wurde eine Absorption
von 570–595
nm gemessen.
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Aus 16 ist
zu entnehmen, dass das Antisense-Oligonukleotid 107A, im Vergleich
zur Sense-Testgruppe oder einer Kontrollgruppe ohne Antisense-Oligonukleotide,
das Zellwachstum signifikant hemmen kann. TF1-Zellen wurden unter Vorhandensein des
Antisense-Oligonukleotids (erstes von rechts), des Sense-Oligonukleotids
(zweites von rechts), des Kontrollmediums (einschließlich GM-CSF,
drittes von rechts) oder eines Mediums ohne GM-CSF (viertes von
rechts) zwei Tage lang kultiviert, und dann wurden die Zellen auf ihre
Fähigkeit
hin untersucht, einen MTT-Farbstoff
zu reduzieren, wie zuvor beschrieben.
-
Weitere
Antisense-Oligonukleotide gemäß der Erfindung
haben eine Wirksamkeit bei einer Konzentration von 20 μMol gezeigt.
Diese Antisense-Oligonukleotide sind beispielsweise, jedoch nicht
darauf eingeschränkt,
die Oligonukleotide 106: 5'-ggtctgcagc
gggatggtt-3' (SEQ
ID NO:10); 108: 5'-agggtctgca
gcgggatgg-3' (SEQ
ID NO:11); 110: 5'-gcagggtctg cagcgggat-3' (SEQ ID NO:12);
101: 5'-gcagcgggat
ggtttcttc-3' (SEQ
ID NO:13); 100: 5'-cagcgggatg
gtttcttct-3' (SEQ
ID NO:14); und 105: 5'-gtctgcagcg
ggatggttt-3' (SEQ
ID NO:15).
-
Versuche
wurden durchgeführt,
um zu bestimmen, ob Antisense-Oligonukleotide,
die gegen die gemeinsame Beta-Kette der GM-CSF, IL-3 und IL-5-Rezeptoren
gerichtet sind, den Influx von Eosinophilen in vivo hemmen können. Aus 17 ist
zu erkennen, dass die Antisense-Oligonukleotide
RB141A: 5'-TGGCACTTTA
GGTGGCTG-3' (SEQ
ID NO:16) effektiv bei der Hemmung der mRNA-Expression der gemeinsamen
Beta-Kette der GM-CSF, IL-3 und IL-5-Rezeptoren von Ratten in vitro
ist. Auf der linken Seite sind die Ergebnisse der semiquantitativen
RT-PCR für
die G3PDH-Gene in der Kontrollgruppe, den RB141A und den Sense-behandelten
SS141-Markzellen angegeben. Rechts sind, von rechts nach links,
die Ergebnisse der semiquantitativen RT-PCR der gemeinsamen Beta-Untereinheit
der GM-CSF, IL-3 und IL-5-Rezeptoren angegeben; Spur 2 zeigt die
Hemmung der Gen-Expression mit RB141A (AS141). Brown-Norway-Raten
wurden mit Pentothal (65 mg/kg i.p.) anästhesiert. Sie wurden dann
getötet,
die unteren Extremitäten
abgenommen und die Oberschenkelknochen (Femur) isoliert. Die Knochen
wurden in 70% Ethanol 10 Minuten lang inkubiert. Die zwei Enden
der Knochen wurden abgeschnitten und Knochenmark wurde durch Injizieren
und Aspirieren von 15 ml von RPMI 1640 gewonnen. Die Zellen wurden
zweimal gespült
und sechs Stunden lang in RPMI 1640 bei 37°C in 5% CO2 inkubiert,
und zwar mit dem Medium allein, 10 μM RB141A oder 10 μM des Sense-Oligonukleotids
RB141S: 5'-CAGCCACCTA
AAGTGCCA-3' (SEQ
ID NO:17).
-
Bei
weiteren Versuchen wurden Brown-Norway-Ratten aktiv auf Ovalbumin
sensibilisiert, und zwar durch subkutanes Injizieren von 1,25 mg
Ovalbumin, vermischt mit 200 mg Aluminiumhydroxid. Am 14. Tag erhielten
Ratten intraperitoneal 500 μg
von RB141A in 500 μl
an 0,9%igem NaCl. Am nächsten
Tag wurden, nach einer Vollnarkose mit 65 mg/kg Pentothal und endotrachealer
Intubation, 200 μg
des Antisense entweder intratracheal oder intraperitoneal in 50 μl von 0,9%iger
NaCl-Lösung
verabreicht. 20 Minuten später
wird eine Ovalbumin-Exposition durch Injizieren von 200 μg Ovalbumin
in 50 μl
entweder intratracheal oder intraperitoneal durchgeführt. Nach
8 Stunden werden die Ratten nach einer Vollnarkose erneut intubiert
und eine Lungenlavage, die aus fünfmaligen
Eintröpfelungen
von 5 ml oder einer Peritoneallavage mit 8 ml bestehen, wird durchgeführt. Die
Zellen werden gespült,
gezählt
und in einem Cytospin III auf Objektträger zentrifugiert. Eine Differential-Zellzählung wird
durchgeführt.
Aus Fig. A ist zu erkennen, dass die Antisense-Oligonukleotide RB141A, die gegen die
gemeinsame Beta-Kette der GM-CSF-,
IL-3- und IL-5-Rezeptaren gerichtet sind, einen eosinophilen Influx
in die Lungen oder die Peritonealhöhle um ca. 50% hemmen. 18A zeigt die Ergebnisse, die aus dem Peritonealfluid
erhalten wurden, wobei die Effekte von RB141 (AS141) gezeigt sind.
In 18B sind die Ergebnisse von einer Lungen-BAL dargestellt,
wobei die Wirkungen von RB141 (AS141) gezeigt werden.
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Diese
Ergebnisse zeigen, dass die Antisense-Oligonukleotide, die gegen
die gemeinsame Beta-Kette der GM-CSF-, IL-3- und IL-5-Rezeptoren
gerichtet sind, bei der Prävention
des eosinophilen Influx und/oder Fortbestehen wichtig sind, das
bei verschiedenen allergischen Krankheiten auftritt.
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Wie
aus den 15 bis 18 gezeigt
weiden kann, sind die Antisense-Oligonukleotide
der Erfindung, die gegen die gemeinsame Beta-Untereinheit der IL-3-, IL-5- und GM-CSF-Rezeptoren
gerichtet sind, ef fektiv bei der Hemmung einer Rezeptorexpression,
eines Zellwachstums, einer eosinophilen Rekrutierung sowie Fortbestehen.
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Beispiel IV
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Antisense-Oligonukleotide,
welche den CCR3-Rezeptor für
Chemokine hemmen
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Es
gibt zwei Betrachtungen im Hinblick auf den CCR3-Rezeptor: 1) Er
wird an den Th2- und nicht an den Th1-Lymphozyten exprimiert, 2)
der CCR3-Rezeptor ist für
die Rekrutierung von Eosinophilen zu den Orten einer allergischen
oder asthmatischen Entzündung
wichtig. Die Chemokine Eotaxin, MCP-4 und RANTES vermitteln die
meisten ihrer Wirkungen mittels des CCR3-Rezeptors. Dieses Chemokine
sind in vermehrter Zahl in den Lungen von Patienten mit Allergie
und Asthma vorhanden (Lamkhioued et al., Journal of Immunology,
159: 4593–4601,
1997). 19 zeigt, dass Eotaxin in epithelialen
Zellen und in Entzündungszellen
in den Lungen von Patienten mit Allergie und Asthma vermehrt auftritt.
Die Expression und Zellverteilung von Eotaxin mRNA (19A bis 19D)
und Protein (19E bis 19H) in den Atemwegen (19A, 19B, 19E) und BAL-Zellen
(19C, 19D, 19F bis 19H) von asthmatischen Patienten und normalen
Kontrollpersonen wurden untersucht. Eine Eotaxin-mRNA-Expression
ist bei asthmatischen (19A) im Vergleich zu normalen Atemwegen (19B)
vergrößert. Eine
hervorgehobene Färbung
ist bei epithelialen Zellen (Ep) und bei vielen Entzündungszellen
(Pfeilspitzen) der allergischen asthmatischen Atemwege zu beobachten. 19C und 19D sind
repräsentative
Beispiele einer In-situ-Hybridisierung von Cytospin-Präparaten
von BAL-Zellen, die von einem asthmatischen Patienten bzw. einer
normalen Kontrollperson erhalten wurden. Biopsie-Zellproben und
Biopsie-Schnitte wurden mit einer FITC-markierten Antisense-Ribosonde
hybridisiert, die zum Eotaxin-mRNA komplementär ist. Die überwiegende Menge von erfolgreich
hybridisierten Zellen im BAL wiesen eine mit den Makrophagen (Pfeilspitzen) konsistente
Morphologie auf. 19E zeigt eine immunohisto chemische
Erfassung von Eotaxin in einem repräsentative Biopsie-Schnitt eines
asthmatischen Patienten. Die Eotaxin-Immunoreaktivität wurde
mit dem Fast-Red-Chromogen sichtbar gemacht und an den Epithelial-
und den Entzündungszellen
(Pfeilspitzen) lokalisiert. 19F ist
eine Colokalisation einer Eotaxin-Immunoreaktivität (Rot)
mit positiven CD-68-Makrophagen (Braun)
in BAL-Zellen von einem asthmatischen Patienten durch doppelte immunohistochemische
Analyse. Beispiele von doppelten positiven Zellen sind mit Pfeilspitzen
bezeichnet. 19G und 19H zeigen
eine Eotaxin-Immunofluoreszenzfärbung
von BAL-Zellen, die von einem asthmatischen Patienten bzw. einer
normalen Kontrollperson erhalten wurden. Man beachte die Eotaxin-Immunofärbung bei
Eosinophilen (Pfeilspitzen).
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Der
Beitrag der unterschiedlichen Chemokinen, die in den Lungen von
allergischen Patienten mit Asthma vorhandenen waren, zu einer Chemotaxie
gereinigter Eosinophile wurde ebenfalls untersucht. Demgemäß wurde
eine bronchoalveolare Lungenlavage bei Asthmatikern durchgeführt. Der Überstand
wurde mit CentriconTM-Kolonnen zehnfach
konzentriert. Die hemmende Wirkung von gegen unterschiedliche Chemokine
gerichteten Antikörpern
auf eine eosinophile Migration reagierend auf ein BAL-Fluid wird
in Tabelle 2 untersucht. BAL-Fluid wurde mit einem Puffer, Antikörpern der
Kontrollgruppe, polyklonalen Rabbit-Anti-Exotaxin, Anti-MCP-4, Anti-RANTES-Antikörpern oder
einer Kombination dieser Antikörper
eine Stunde lang vorinkubiert, bevor die Chemotaxie-Untersuchung
durchgeführt
wurde. Die Konzentration des Eotaxin, die beim BAL bei jeder Untersuchung
verwendet wurde, ist angegeben. Versuche wurden mit einer 48-Loch-Mikro-Chemotaxiskammer
(NeuroProbe) durchgeführt.
Eine Migration von humanen Eosinophilen wurde auf einem Polycarbonat-Filter (Porengröße 5 μm) durchgeführt. Eosinophile
(2 × 106
Zellen/ml) wurden in einem RPMI-Medium resuspendiert, in die Kammern
gefüllt,
bei 37°C,
5% CO2 60 min inkubiert, und die Filter
wurden mit einem RAL-Kit (Labonord, France) fixiert und gefärbt. Eosinophile
wurden mikroskopisch in fünf
ausgewählten
High Power Fields (Vergrößerung × 400) gezählt. Zum
Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Chemotaxis- Untersuchungen wurde
ein chemotaktischer Index (CI) wie folgt berechnet: CI = (Proben-Zählwert)/(Kontrollmedium-Zählwert).
In der Formel repräsentiert
der Proben-Zählwert
die Anzahl der zu BAL oder Eotaxin migrierten Zellen, und Kontroll-Zellwert
ist die mittlere Migration der Zellen, reagierend auf RPMI. Der
Prozentsatz der Bewegungshemmung und das Vertrauensintervall sind
für Versuche
angegeben, die bei von 3 Personen erhaltenen Eosinophilen durchgeführt wurden.
Der Prozentsatz der Hemmung wurde durch folgende Formel berechnet;
100 – {(mittlere
Anzahl von migrierten Zellen in mit Antikörpern behandelten Fluiden)/(mittlere
Anzahl von migrierten Zellen im unbehandelten Fluid)} × 100.
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In
Tabelle 2 sind die 3 Chemokine, die in der Hauptsache über den
CCR3-Rezeptor wirken,
für ca.
50% der Chemotaxis der Eosinophilen in asthmatischer BAL verantwortlich.
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Diese
Ergebnisse zeigen, dass Chemokine (die über den CCR3-Rezeptor wirken),
vermehrt auftreten und bei allergischem Asthma von Bedeutung sind,
und eine Hemmung des CCR3-Rezeptors mit Antisense-Oligonukleotiden
bei der Therapie von Allergien und Asthma somit wichtig ist.
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Experimente
wurden durchgeführt,
um zu bestimmen, ob Antisense-Oligonulcleotide,
die gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet sind, die mRNA-Expression dieses
Rezeptors hemmen können.
Aus 20 ist zu ersehen, dass die gegen den CCR3-Rezeptor
gerichteten Antisense-Oligonukleotide (CCR3AS 86 (RC86A): 5'-CTGGGCCATC AGTGCTCTG-3' SEQ ID NO:18), bei
der Hemmung der Expression von mRNA für CCR3 in HL60-Zellen effektiv ist,
die in den eosinophilen Pfad differenziert sind. Das Haushalts-Gen,
das zum Standardisieren des mRNA-Präparates verwendet wurde, war
G3PDH (451-bp-Bande, Gel auf der rechten Seite). Das Gel auf der
linken Seite zeigt, dass im Vergleich zum Sense-Oligonukleotid (CCR3SS
86: 5'-CAGAGCACTG
ATGGCCCAG-3'; SEQ
ID NO:19), RC86A die mRNA für
CCR3 hemmt (mittlere Spur). HL60-Zellen (Klon 15) wurden in Eosinophil-artige
Zellen differenziert, und zwar durch 10-tägige
Inkubation in RPMI 1640, unter Zusatz von 10% wärmeinaktiviertem fötalem Kälberserum,
Penicillin, Streptomycin, 1-Glutamin und 0,5 molarer Essigsäure bei
37°C in
5% CO2 mit dem Medium allein, 10 μM CCCR3AS1
oder 10 μM
CCR3Ss, und zwar 6 Stunden lang. Es erfolgte eine Isolierung der
mRNA mit Trizol, und nach einer Standardisierung der Menge der mRNA
mit G3PDH wurde die Expression von mRNA für CCR3 in mRNA untersucht,
die von Zellen erhalten wurden, die im Medium (Kontrollgruppe),
mit CCR3AS 86 (mittlere Spur) oder mit CCR3SS 86 (rechte Spur) kultiviert
wurden.
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Versuche
wurden auch durchgeführt,
um zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide,
die gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet sind, die mRNA-Expression dieses
Rezeptors an Ghost-Zellen hemmen können, bei denen eine Transfektion
mit dem CCR3-Rezeptor erfolgt ist. Diese Zellen wurden aus dem NIH
erhalten, und das CCR3-Gen wurde mittels einer retroviralen Infektion
mit dem MLV-BABE-puro-Vektor induziert. Aus 21 ist
zu erkennen, dass, beim Gel auf der rechten Seite, das Antisense-Oligonukleotid, das
gegen den CCR3-Rezeptor (RC86A) gerichtet ist, bei einer Hemmung
der mRNA-Expression des CCR3-Rezeptors effektiv ist, und zwar verglichen
mit der Steuergruppe, bei der keine Inkubation mit einem 10 μMol-Antisense erfolgt
ist. Das Gel auf der linken Seite zeigt die Ergebnisse, die für das Haushalts-Gen
G3PDH erzielt wurden.
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Weitere
Versuche wurden durchgeführt,
um zu untersuchen, ob Antisense-Oligonukleotide,
die gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet sind, die Funktion dieses
Rezeptors hemmen können.
Aus 22 ist zu entnehmen, dass das gegen den CCR3-Rezeptor
gerichtete Antisense-Oligonukleotid (RC269AS: 5'-CCTGACATA GTGGATC-3' SEQ ID NO: 20) und RC86A bei der Hemmung
einer Kalzium-Mobilisierung (ein Zeichen von Chemotaxis) in Eosinophilen
effektiv ist. Human Eosinophile wurden aus Blut purifiziert, das
von Patienten mit Asthma erhalten wurde, und zwar durch Ficoll-Hypaque-Zentrifugierung,
Lyse von roten Blutzellen, gefolgt von negativer Auswahl mit anti-CD16-beschichteten
magnetischen Beads auf einem MACS-Zellensortierer (um Neutrophile
zu eliminieren). Die Eosinophilen wurden dann gespült und mit
humanem rekombinanten IL-5 (1,6 ng/ml) in RPMI 1640 inkubiert, dem
10% wärmeinaktiviertes
fötales
Kälberserum,
Penicillin, Streptomycin und 1-Glutamin zugesetzt war, und zwar über Nacht
bei 37°C
in 5% CO2. Die Zellen wurden gespült und dann
4 Stunden lang in RPMI 1640 unter Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von
10 μM RC269AS
oder 10 μM RC269S
5'-GATCCACTAT GTCAGGG-3' (SEQ ID NO:21) inkubiert,
gespült
und resuspendiert bei 2,5 × 106 Zellen/ml in RPMI 1640 und mit Fura-2M
bei einer Konzentration von 3 μM
45 Minuten lang inkubiert. Die Zellen wur den zweimal mit PBS gespült und in
einem Kalzium-Puffer (PBS, 1 mM HEPES, 1 mM Ca++) resuspendiert.
Der Kalzium-Efflux nach sofortiger Stimulation mit Eotaxin wurde
mit einem Perkin Elmer L50B Spektrophotometer (Erregung bei 34 nm,
Schlitz 5 nm und Emission bei 492 nm, Schlitz 5 nm).
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Versuche
wurden dann durchgeführt,
um zu bestimmen, ob Antisense-Oligonulcleotide,
die gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet sind, den Influx von Eosinophilen
in vivo hemmen können.
Aus 23 ist zu entnehmen, dass das Phosphorothioat-Antisense-Oligonukleotid
RCC3A4 5'-ACTCATATTC ATAGGGTG-3' (SEQ ID NO:22) bei
der Hemmung der mRNA-Expression eines CCR3 von Ratten in vitro effektiv
ist. Auf der linken Seite sind die Ergebnisse einer semiquantitativen
RT-PCR für
das G3PDH-Gen dargestellt, und zwar im Kontrollmedium ohne Antisense,
im Medium mit CCR3A2 (5'-GCCAACACAG
CATGAACG-3', SEQ
ID NO:23), einem Antisense, das sich als ineffektiv gegen eine CCR3-Rezeptorexpression
erwiesen hat und im Medium mit RCC3A4 (10 μMol)behandelten Markzellen.
Auf der rechten Seite, von rechts nach links, sind die Ergebnisse einer
semiquantitativen RT-PCR des CCR3-Rezeptors von Ratten dargestellt;
Spur 1 zeigt die Hemmung der Gen-Expression mit RCC3A4. Brown-Norway-Raten
wurden mit Pentothal (65 mg/kg i.p.) anästhesiert. Sie wurden dann
getötet,
die unteren Extremitäten
abgenommen und die Oberschenkelknochen (Femur) isoliert. Die Knochen
wurden in 70% Ethanol 10 Minuten lang inkubiert. Die beiden Enden
der Knochen wurden abgeschnitten und Knochenmark wurde durch Injizieren
und Aspirieren von 15 ml von RPMI 1640 gewonnen. Die Zellen wurden
zweimal gespült
und sechs Stunden lang in RPMI 1640 bei 37°C in 5% CO2 inkubiert,
und zwar mit dem Medium alleine, dem Medium mit 10 μM von RC3A2
oder mit 10 μM
RCC3A4.
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Weitere
Versuche zeigen, dass Antisense-Oligonukleotide, die gegen den CCR3-Rezeptor
gerichtet sind, bei einer Hemmung des eosinophilen In flux in die
Peritonealhöhle
und in die Lungen in vivo effektiv sind. Brown-Norway-Ratten wurden
aktiv auf Ovalbumin sensibilisiert, und zwar durch subkutanes Injizieren
von 1,25 mg Ovalbumin, vermischt mit 200 mg Aluminiumhydroxid. Am
14. Tag erhielten die Ratten 500 μg
von RCC3A4 in 500 μl
von 0,9%iger NaCl-Lösung
oder 0,9%ige NaCl-Lösung
intraperitoneal. Am nächsten
Tag wurden die Ratten durch Verabreichen von 1,25 mg von Ovalbumin
intraperitoneal provoziert. Acht Stunden später wurden die Ratten mit 65
mg/kg Pentothal anästhesiert,
die Abdominalhöhle
wurde geöffnet
und mit 8 ml von RPMI 1640 gespült.
Die Spüllösung wird
gewonnen, die Zellen gespült,
gezählt
und auf Objektträgern in
einem Cytospin III zentrifugiert. Eine Differentialzellzählung wird
durchgeführt.
Aus 18A ist zu entnehmen, dass das
Antisense-Oligonukleotid
RCC3A4, das gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet ist, einen eosinophilen
Influx in die Peritonealhöhle
um ca. 60% hemmt.
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Bei
weiteren Experimenten wurden Brown-Norway-Ratten auf Ovalbumin aktiv
sensibilisiert, und zwar durch subkutanes Injizieren von 1,25 mg
Ovalbumin, gemischt mit 200 mg Aluminiumhydroxid. Am 14. Tag erhielten
die Ratten 500 μg
von RCC3A4 in 500 μl
von 0,9%iger NaCl-Lösung
oder 0,9%ige NaCl-Lösung
intraperitoneal. Am nächsten
Tag wird, nach Vollnarkose mit 65 mg/kg Pentothal und einer Endotrachealintubation 200 μg des Antisense
intratracheal in 50 μl
von 0,9%iger NaCl-Lösung
verabreicht. 20 Minuten später
wird eine Ovalbumin-Provokation durch intratracheales Injizieren
von 200 μg
von Ovalbumin in 50 μl
durchgeführt.
Nach 8 Stunden wurden die Ratten nach Vollnarkose erneut intubiert
und eine Lungenlavage wird durchgeführt, die aus fünfmaligen
Einträufelungen
von 5 ml besteht. Die Zellen werden gespült, gezählt und auf Objektträger in einem
Cytospin III zentrifugiert. Ein Differentialzellzählung wird
durchgeführt.
Aus 18B ist zu erkennen, dass das
Antisense-Oligonukleotid
RCC3A4, das gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet ist, einen eosinophilen Influx
in die Lungen um ca. 66% hemmt.
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Diese
Ergebnisse zeigen, dass Antisense-Oligonukleotide, die gegen den
CCR3-Rezeptor gerichtet sind, bei der Prävention von eosinophilem In flux,
der bei verschiedenen allergischen Krankheiten auftritt, und somit
dessen Effekten wichtig sind.
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Außerdem kann
ein Priming mit dem Zytokin IL-5 (das über den IL-5-Rezeptor wirkt) entweder
die Chemotaxis von Zellen oder das Freisetzen von Chemokinen verstärken, wenn
die Zellen stimuliert werden.
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24 zeigt,
dass ein Priming von Eosinophilen mit IL-5 die Chemotaxis von Eosinophilen
verstärkt, wenn
diese mit Eotaxin stimuliert werden. Eine Vorinkubation von Eosinophilen
im IL-5 (das über
den IL-5-Rezeptor
wirkt) verstärkt
die durch Eotaxin induzierte Chemotaxis bei jeder getesteten Dosis.
Der Höchstwert
der Chemotaxis ist höher
mit Priming, was einen Synergieeffekt des IL-5 auf die Wirkungen
des Eotaxin nahelegt. Dosis-Wirkungs-Kurven zeigen die chemotaktische
Aktivität
von gereinigten humanen Eosinophilen auf Eotaxin (gefüllte Quadrate)
und eine Transmigration durch einen Polycarbonat-Filter nach einer
Vorinkubation mit IL-5 (geschlossene Kreise). Mononukleare Zellen
und Granulozyten wurden aus peripherem Blut durch eine Ficoll-Paque-Dichtezentrifugation
(Pharmacia) purifiziert. Granulozyten wurden durch Dextran-Sedimentation erhalten.
Humane Eosinophile wurden weiter durch negative Selektion mit Anti-CD16-
und Anti-CD3-beschichteten immunomagnetischen Microbeads unter Verwendung
eines magnetischen Zellsortiersystems (Miltenyi Biotec) bei 4°C purifiziert.
Der Grad der Reinheit von eosinophilen Populationen, der nach einer
Färbung
mit Giemsa beurteilt wurde, lag zwischen 92 und 100%. Die Ergebnisse
sind angegeben als mittlere ± SD
von 5 High Power Fields. Das Kontrollgruppen-Serum hatte keinen
Einfluss auf eine Chemotaxis. Durch "*" gekennzeichnete
Ergebnisse repräsentieren
eine Abweichungsweichungswahrscheinlichkeit von p < 0,01, verglichen mit
Eosinophilen, die keiner Priming-Behandlung unterzogen wurden, bei
einer jeweiligen Eotaxin-Konzentration.
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25A bis 25I zeigen,
dass ein Priming mit Eosinophilen mit IL-5 die Menge an Chemokinen
in den Zellen vergrößert und
deren Freisetzung nach einer Stimulierung mit Immunoglobulin verstärkt. Eine
Vorinkubation von Eosinophilen mit IL-5 über Nacht verstärkte die
Expression von Eotaxin (25A) und MCP-4 (25B) im Vergleich zu den Kontrollproben
(25F). Wenn Eosinophile mit IgE-anti-IgE
stimuliert werden, setzen sie ebenfalls Eotaxin (25C, 25D, 25E)
oder MCP-4 (25G, 25H, 25I) frei. Eosinophile wurden wie zuvor
beschrieben purifiziert und über
Nacht mit rekombinantem Human-IL-5 inkubiert (1 ng/ml). Diese Inkubation
vermehrte das Eotaxin (25A) und MCP-4
(25B) in den Zellen im Vergleich zu
den im Medium allein inkubierten Zellen der Kontrollgruppe (25F). Eine Stimulation der Eosinophilen
durch eine 15-minütige
Vorinkubation mit IgE, gefolgt von einer Exposition zu Anti-IgE, führen zu
einer progressiven Freisetzung von Eotaxin (25C, 25D, 25E)
oder MCP-4 (25G, 25H, 25I) bei 15 Minuten (25C, 25G), 2 Stunden (25D, 25H) oder 12 Stunden (25E, 25I).
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Demgemäß hat die
Kombination von Antisense-Oligonukleotiden gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, die gegen unterschiedliche Rezeptoren (beispielsweise
die IL-5- und die CCR3-Rezeptoren) gerichtet sind, einen Synergieeffekt
bei der Therapie von Allergien, Asthma oder einer neoplastischen
Zellvermehrung.
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Versuche
wurden mit Brown-Norway-Ratten durchgeführt, um zu untersuchen, ob
die Kombination des Antisense-Phosphorothioats RB141A, das gegen
die gemeinsame Beta-Kette der GM-CSF-, IL-3 und IL-5-Rezeptoren gerichtet
ist, und dem Antisense-Phosphorothioat RCC3A4, das gegen den CCR3-Rezeptor gerichtet
ist, Synergieeffekte auf eine eosinophile Rekrutierung in die Lungen
nach einer Antigen-Provokation hat, jeweils verglichen mit einem
von diesen allein. Brown-Norway-Ratten wurden auf Ovalbumin aktiv
sensibilisiert, und zwar durch subkutanes Injizieren von 1,25 mg
Ovalbumin, gemischt mit 200 mg Alummiumhydroxid. Am 14. Tag erhielten
die Ratten 500 μg
von RCC3A4 und 500 μg
von RB141A in 500 μl
von 0,9%iger NaCl-Lösung
oder 0,9%ige NaCl- Lösung intraperitoneal.
Am nächsten
Tag wird, nach Vollnarkose mit 65 mg/kg Pentothal und einer Endotrachealintubation
180 μg von
jedem Antisense intratracheal in 60 μl von 0,9%iger NaCl-Lösung verabreicht.
20 Minuten später
wird eine Ovalbumin-Provokation durch intratracheales Injizieren
von 200 μg
von Ovalbumin in 60 μl
durchgeführt.
Nach 8 Stunden wurden die Ratten nach Vollnarkose erneut intubiert
und eine Lungenlavage wird durchgeführt, die aus fünfmaligen
Einträufelungen
von 5 ml besteht. Die Zellen werden gespült, gezählt und auf Objektträger in einem
Cytospin III zentrifugiert. Ein Differentialzellzählung wird
durchgeführt.
Aus 18B ist zu ersehen, dass die
Kombination des Antisense-Oligonukleotids
RCC3A4 und RB141A, die gegen den CCR3-Rezeptor und die gemeinsame
Beta-Untereinheit der GM-CSF-, IL-3- und IL-5-Rezeptoren gerichtet sind, einen Synergieeffekt
auf den eosinophilen Influx in die Lungen haben. Die Hemmung des
eosinophilen Influx betrug ca. 90%.
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Die
Antisense-Oligonukleotide gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung haben, verglichen mit der Verwendung von löslichen
IL-4-Rezeptoren
bei Allergien und Asthma, die folgenden Vorteile: a) Wie in Beispiel 1
dargestellt, erlaubt die viel geringere Größe dieser Moleküle diesen,
in die Gewebe einzudiffundieren und in die Zellen einzudringen,
welche die Rezeptoren exprimieren (Epithelialzellen, glatte Muskelzel-len); b) die Verwendung
eines Antisense-Oligonukleotids gegen die gemeinsame Untereinheit
der IL-4- und IL-13-Rezeptoren erlaubt einen breiteren Effekt durch
Blockieren der Effekte des IL-13, die in vieler Hinsicht bei der
IgE-Produktion ähnlich
denen von IL-4 sind, da IL-13 auch bei Allergien und Asthma vermehrt
auftritt; und c) die Kombination der Anti-Rezeptor-Oligonukleotide
gegen Rezeptoren für
viele Zytokine (IL-3,
IL-5 und GM-CSF oder IL-4 und IL-13 oder CCR3 (Eotaxin, RANTES und
MCP-4)) erlaubt breitere Effekte bei einer Krankheit, bei der zwischen
verschiedenen Personen eine Heterogenität bei der Entzündungskaskade
auftritt.
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Außerdem haben
die Antisense-Oligonukleotide der Erfindung die folgenden Vorteile:
a) Die Antisense-Anti-Rezeptor-Oligonukleotide wirken direkt auf
Gewebe oder Entzündungszellen,
die sich am Ort der Verabreichung befinden, und nicht indirekt durch
potentielles Blockieren der Freisetzung von Mediatoren (wenn sie
gegen die Zytokine selbst gerichtet sind); b) die Antisense-Anti-Rezeptor-Oligonukleotide
werden nicht durch die Diffusion von Zytokinen beeinflusst, die
im Blut von Patienten mit Allergien und Asthma erzeugt werden und
vermehrt vorhanden sind; c) ein Antisense-Anti-Rezeptor-Oligonukleotid
der Erfindung blockiert die Effekte von zwei oder drei Mediatoren,
deren vermehrtes Auftreten bei Allergien oder Asthma gezeigt wurde, wodurch
es eine breitere Wirkung als ein einziges Antisense-Oligonukleotid
hat, das lediglich gegen einen einzigen Mediator oder Rezeptor gerichtet
ist, und stellt daher einen Vorteil dar.
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Zwar
wurde die Erfindung in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen
beschrieben, es versteht sich jedoch, dass weitere Modifikationen
vorgenommen werden können
und diese Anmeldung jegliche Variationen, Verwendungen oder Adaptierungen
der Erfindung einschließt,
die allgemein den Prinzipien der Erfindung folgen, und solche Abweichungen
von der vorliegenden Offenbarung enthalten seien, wie sie innerhalb bekannter
oder üblicher
Praxis auf dem technischen Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, üblich sind
und die auf die zuvor ausgeführten
wesentlichen Merkmale angewandt werden können, wie aus dem Schutzumfang der
anliegenden Ansprüche
folgt.
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