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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft pharmazeutische Zusammensetzungen, welche zur
Diagnose und/oder Behandlung des Glioblastoms geeignet sind, insbesondere
Substanzen, welche an das humane Glioblastom Onkogen Protein binden.
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Stand der Technik und Hintergrund
der Erfindung
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Das
Glioblastom ist der häufigste Hirntumor. Etwa 12 bis 15%
aller Hirntumore sind Glioblastome. Der Tumor tritt überwiegend
bei Erwachsenen auf Die Inzidenz liegt in Europa und Nordamerika
bei 2 bi 3 Neuerkrankungen auf 100.000 pro Jahr. Der Tumor ist rasch
wachsend und Beschwerden stellen sich innerhalb weniger Wochen oder
Monate ein. Hierzu zählen anhaltende Kopfschmerzen oder
epileptische Anfälle. Auch können Lähmungen,
Aphasien und Sehstörungen auftreten.
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Die
Diagnostik erfolgt meist mittels bildgebenden Verfahren, wie CT
oder MRT.
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Eine
Therapie ist kaum möglich und ist im Wesentlichen auf die
Linderung von Nebeneffekten, beispielsweise des vasogenen Ödems,
beschränkt. Bestrahlungen und/oder neurochirurgische Operationen
zur Entfernung des Tumorgewebes sind in aller Regel nicht erfolgreich,
weil praktisch immer einzelne Tumorzellen das gesunde Gehirngewebe
schon infiltrativ durchwandert haben und sich Rezidive bilden. Die
5-Jahres-Überlebensrate liegt unter 2%. Daher ist die Erkrankung
als WHO Grad IV Erkrankung eingeteilt.
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Mit
der Bildung des Glioblastoms geht die Expression des humanen Glioblastom
Onkogen Proteins einher. Dieses Molekül kann daher sowohl
als Marker für diagnostische Zwecke, als auch als Target
für eine Therapie, mit welcher zumindest das Wachstum verlangsamt
werden kann, dienen.
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Aptamere
sind Nukleinsäurestrukturen (RNA oder DNA) welche an ein
Targetmolekül beliebiger Art mit hoher Affinität
und Selektivität bindet. Erhalten werden Aptamere aus Nukleinsäurebibliotheken
mit meist randomisierten Sequenzen durch Kontaktierung der Nukleinsäuren
einer solcher Bibliothek mit dem Targetmolekül und Selektion
sowie selektive Amplifikation der mit hoher Affinität bindenden
Nukleinsäuren.
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Das
Glioblastom Onkogen Protein ist ein sogenanntes Zinkfinger Protein.
Zinkfinger Motive sind strukturelle Elemente der meisten Transkriptionsfaktoren
und auch anderer regulatorischen Protein. Es wird vermutet, dass
in menschlichen Zellen mehr als 2000 verschiedene Transkriptionsfaktoren
mit Zinkfinger Motiven vorkommen. Zinkfinger Proteine können
daher wichtige Zielmoleküle für Untersuchungen
und Therapien von Erkrankungen sein, welche mit einer Störung
der Transkription einhergehen.
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Aus
der Literaturstelle Zhai, G., et al, Biochemistry 40(7):
2032–2040 (2001) ist ein Aptamer bekannt, welches
an das Wilm's Tumor Suppressor Protein WT1 bindet, welches ein Zinkfinger
Protein ist. Ob und inwieweit eine Bindung auch an ein Zinkfinger
Motiv des WT1 erfolgt ist nicht entnehmbar.
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In
der Literaturstelle
US
2006-0128649 A1 ist der Einsatz von Aptameren zur Regulation
der Genexpression beschrieben.
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Das
Zinkfinger Motiv des Human Male-Associated Protein (ZFY) eignet
sich ausgezeichnet als Consensus Peptid, welches repräsentativ
für Zinkfinger Motive vieler Zinkfinger Proteine ist.
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In
Bezug auf das Glioblastom wäre es einerseits wünschenswert,
eine Diagnose sehr frühzeitig stellen zu können,
und andererseits zumindest ein weiteres Wachstum oder die Bildung
von Rezidiven zumindest zu reduzieren bzw. zu verlangsamen.
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Technisches Problem der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, Mittel zur
Verfügung zu stellen, mit welchen das Glioblastom früh
und mit hoher Empfindlichkeit diagnostiziert werden kann, sowie
mit welchen das Tumorwachstum und die Bildung von Rezidiven zumindest
reduziert werden kann. Der Erfindung liegt das weitere Problem zu
Grunde, Aptamere zur Verfügung zu stellen, welche an ein
Consensus Peptid eines Zinkfingers binden und sowohl für
therapeutische Zwecke, als auch für diagnostische Zwecke
eingesetzt werden können.
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Grundzüge der Erfindung
und bevorzugte Ausführungsformen
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Zur
Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung
eine pharmazeutische Zusammensetzung oder diagnostische Zusammensetzung
enthaltend eine isolierte Nukleinsäure oder mehrere verschiedene
isolierte Nukleinsäuren, welche an ein Zink-Finger Motif
einer ZF-Sequenz
Xa-(T oder F)-X-C-X2-4-C-X3-F-X5-L-X2-H-X3-5-H-Xb
binden,
wobei X jeweils und unabhängig voneinander eine beliebige
natürliche Aminosäure ist, wobei untere Indizes
eine Anzahl von aneinander gereihten Aminosäuren darstellen,
wobei a = 0–20 und b = 0–20 ist, und wobei die
Aminosäuren C, C, H und H der ZF-Sequenz an ein Zink-Ion
gebunden sind.
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Nukleinsäuren
können als Nukleotidsequenz eine RNA, DNA, oder eine LNA
enthalten, welche auch derivatisierte nicht-natürliche
Nukleotide aufweisen kann. Von der Erfindung mit umfasst sind auch
Nukleinsäuren mit zu in den vorliegenden Beschreibung offenbarten
Sequenzen homologe Sequenzen, sowie zu solchen Sequenzen bzw. deren
Homologe komplementäre Sequenzen. Homologe bezeichnet dabei
Nukleinsäuresequenzen, welche mit einer der in der vorliegenden
Beschreibung beschriebenen Sequenzen eine Homologie von zumindest
40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, berechnet mit dem Programm MEGALIGN,
DNA LASERGENE, aufweist. Ein Homolog in der Terminologie der Erfindung
ist zudem zwingend durch die Fähigkeit zur Bindung als
Aptamer an Myeloma IgG Antikörper charakterisiert. Eine
Komplementärnukleinsäure ist typischerweise eine
Nukleinsäure deren Sequenz komplementär zu einer
Teilsequenz oder der Vollsequenz einer der hier beschriebenen Nukleinsäuren
ist und an diese Teilsequenz bzw. Vollsequenz einen Nukleinsäure-Doppelstrang
bildend bindet, also hieran hybridisiert.
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Neben
der Nukleotidsequenz kann eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure aber auch Moleküle enthalten, beispielsweise
endständig der Nukleotidsequenz an das 5'- oder 3'-Ende
oder an beide Enden, gebunden, welche keine Nukleotide enthalten.
Beispiele hierfür sind Detektorsubstanzen, Antigene, welche
vom Immunsystem des Patienten als körperfremd erkannt werden,
oder auch Linkermoleküle, über welche eine Kopplung an
andere Moleküle, beispielsweise fachübliche Moleküle
zur Blockierung eines enzymatischen Abbaus der Nukleinsäure
im Körper oder in Körperflüssigkeiten,
wie Polyethylenglycol, ein Antigen oder eine Festphase stattfindet.
Die Nukleinsäure kann aber natürlich auch direkt
mit solchen anderen Molekülen gekoppelt sein, sofern die
anderen Moleküle die Bindung an das Zinkfinger Motiv nicht
blockieren.
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Die
Nukleinsäure selbst ist dabei stets ein Aptamer, bezogen
auf eine spezifische zu bestimmende Substanz, hier ein Zinkfinger
Motiv. In aller Regel wird es sich bei einer Koppelung einer erfindungsgemäßem Nukleinsäure
an ein Linkermolekül um eine covalente Bindung handeln.
Ein Linkermolekül ist beispielsweise ein organisches Molekül,
welches bivalent ist und zur Verbindung der Nukleinsäure
unter räumlichem Abstand zur festen Phase dient. Ein Linkermolekül
kann dabei eine synthetisches organisches Molekül, beispielsweise Polymer,
aber auch ein Biopolymer, beispielsweise ein Protein, Peptid oder
eine Nukleinsäure sein. Der Begriff der Linkermoleküle
umfasst dabei auch übliche Kopplungsreagenzien, wie die
Molekülpaare Biotin/Streptavin bzw. Neutravidin. Dabei
wird eines der Moleküle, beispielsweise Biotin, an die
zu immobilisierende Substanz gebunden, im Falle der Nukleinsäure
beispielsweise an das 5'-Ende, und das andere Molekül an
die feste Phase. Zusätzlich zu solchen Kopplungsreagentien
können aber auch noch die anderen vorstehend genannten Linkermoleküle
zwischengeschaltet sein.
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Ein
Aptamer ist dabei eine (meist einzelsträngige) Nukleinsäure,
welches analog einer Antikörper/Antigenaffinität
(”Schlüssel/Schloss”) oder gemäß dem
Bindungsmodell des induced fit eine Bindungsaffinität zu bestimmten
Zielstrukturen auf molekularer Ebene aufweist. Es handelt sich folglich
um nicht-kovalente Bindungen zur Zielstruktur, hier einem Zinkfinger
Motiv.
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Eine
Detektorsubstanz ist eine beliebige Substanz, welche sich mittels
physikalischer oder chemischer Nachweismethoden bestimmen lässt.
Beispiele für physikalisch nachweisbare Detektorsubstanzen
sind Stoffe, die Lumineszenz, i. e. Fluoreszenz oder Phosphoreszenz,
nach Exposition durch eine die Lumineszenz anregende Strahlung oder
andere Energieform zeigen. Der Nachweis erfolgt durch Messung der
Intensität der Lumineszenz bei deren Wellenlänge.
Chemische Nachweismethoden umfassen die klassischen Färbemethoden
der Biochemie, wozu auch beispielsweise direkte Markierungen einer
Nukleinsäure, beispielsweise am 5'-Ende mit einem Farbstoff,
zählen.
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Als
diagnostische Zusammensetzung werden alle üblichen Kombinationen
(Mischungen, Koppelungen) einer erfindungsgemäßen
Nukleinsäure mit weiteren Substanzen, einschließlich
Detektorsubstanzen, Linkersubstanzen oder Festphasen, wie im Folgenden
beschrieben, bezeichnet, welche zur ex-vivo Bestimmung (qualitativ,
halb-quantitativ oder quantitativ) von Proteinen mit Zinkfinger
Motiven in entnommenen Körperflüssigkeiten oder
Gewebeproben, wie entnommen oder fachüblich aufbereitet,
geeignet sind.
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Wesentlich
für das Verständnis der Erfindung ist, dass nicht
Aptamere gegen Zinkfinger Proteine als solche, sondern gegen Zinkfinger
Motive zur Verfügung gestellt werden. Dadurch können
erfindungsgemäße Aptamere wesentlich universeller
eingesetzt werden, als Aptamere, welche gegen ein anderes Epitop
eines Zinkfinger Proteins selektiert wurden.
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Mit
der Erfindung wird einerseits ein diagnostisches Mittel erreicht,
welches mit hoher Empfindlichkeit sowie hoher Selektivität
ein Protein mit Zinkfinger Motiv, beispielsweise das humane Glioblastom
Oncogene Protein (GLI), durch Analyse eine Blutprobe bzw. Plasmaprobe,
aber auch ggf. einer Gewebeprobe, detektiert werden kann. Falsch-negative
ebenso wie falsch-positive Ergebnisse sind mit ungewöhnlich
hoher Sicherheit ausgeschlossen, da die erfindungsgemäßen
Nukleinsäuren mit sehr hoher Selektivität und
Affinität ausschließlich an das Zinkfinger Motiv,
beispielsweise des GLI, binden.
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Mit
der Erfindung wird aber auch ein Mittel zur Verfügung gestellt,
mit welchem selektiv Zinkfinger Proteine, beispielsweise GLI, inhibiert
werden können. Dadurch wird die Erkrankung, insbesondere
das Tumorwachstum und die Rezidivbildung, zumindest verlangsamt,
insbesondere, wenn die Erkrankung frühzeitig, beispielsweise
mit den erfindungsgemäßem diagnostischen Mitteln,
detektiert werden kann. Es steht zu erwarten, dass die Lebenserwartung
von erkrankten Patienten ganz erheblich verlängert wird,
da die kurze Lebenserwartung auf dem schnellen Tumorwachstum bzw.
der Rezidivbildung beruht.
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Bevorzugt
ist es in Bezug auf das Zinkfinger Motiv (ZF), wenn a = 0–5,
insbesondere 2, und b = 0–5, insbesondere 1 oder 4, ist.
Im Einzelnen kann die ZF-Sequenz
KTYQCQYCEKRFADSSNLKTHIKTKHSKEK
(folgend auch ZFY oder CZF genannt), oder
KPYVCKLPGCTKRYTDPSSLRKHVKTVHG
(folgend auch GLI genannt) sein.
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Die
eingesetzte Nukleinsäure kann eine der folgenden Nukleotidsequenzen
aufweisen:
- a) na-gg-nb-(a oder g)-gg-nc-ggg-nd-gg-ne
wobei
n jeweils und unabhängig voneinander ein beliebiges Nukleotid
sein kann, wobei a = 0–z, wobei b = 2–4, wobei
c = 3, wobei d = 3, wobei e = 0–z ist, wobei z eine beliebige
natürliche Zahl größer als 0 ist, und wobei
t durch u ersetzt sein kann, wobei vorzugsweise z = 0–200,
insbesondere 4–100, ist, wobei weiterhin vorzugsweise na ausgewählt ist aus „acaactgccc,
cgcaacac, ggcagcgact und cagc”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nb ausgewählt ist
aus „gt, tc, ctt und ctat”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nc ausgewählt ist
aus „cca, tca, und cta”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nd ausgewählt ist
aus „gga, cta, cat und tat”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise ne ausgewählt ist
aus „aggcatttgtatactatgcggg, atgttgcgtcagacaggtcaagtg,
agtcgtgcggtgcgtggacg und actggtatgcgactcagtgcccctca”, oder
- b) na-g-(g oder c)-gggg-nb-ggg-nc-ggg-nd
wobei
n jeweils und unabhängig voneinander ein beliebiges Nukleotid
sein kann, wobei a = 0–z, wobei b = 2–3, wobei
c = 8, wobei d = 0–z ist, wobei z eine beliebige natürliche
Zahl größer als 0 ist, und wobei t durch u ersetzt
sein kann, wobei vorzugsweise z = 0–200, insbesondere 4–100,
ist, wobei weiterhin vorzugsweise na ausgewählt
ist aus „tgtggcgaata und caac”, und/oder wobei
weiterhin vorzugsweise nb ausgewählt
ist aus „aa und cgt”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nc ausgewählt ist
aus „aagtcgaa und ctccctca”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nd ausgewählt ist
aus „ttagtggcgtcctccc und tgatctgttgatccttagttccc”, oder
- c) na-ggc-nb-ctc-(t
oder c)-acgca-nc-tc-nd-tggat-ne-acggt-nf
wobei
n jeweils und unabhängig voneinander ein beliebiges Nukleotid
sein kann, wobei a = 0–z, wobei b = 2–3, wobei
c = 3, wobei d = 8, wobei e = 0–1 und wobei f = 0–z
ist, wobei z eine beliebige natürliche Zahl größer
als 0 ist, und wobei t durch u ersetzt sein kann, wobei vorzugsweise
z = 0–200, insbesondere 4–100, ist, wobei weiterhin
vorzugsweise na ausgewählt ist
aus „ccatc und cgca”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nb ausgewählt ist
aus „aac und ct”, und/oder wobei weiterhin vorzugsweise
nc ausgewählt ist aus „cca
und att”, und/oder wobei weiterhin vorzugsweise nd ausgewählt ist aus „ttgagtgg
und ctcgagaa”, und/oder wobei weiterhin vorzugsweise ne ausgewählt ist aus „g
oder kein Nukleotid”, und/oder wobei weiterhin vorzugsweise
nf ausgewählt ist aus „tcgcc
und cccccttc”, oder
- d) na-cgcc-nb-ctgggacatgagca-nc
wobei n jeweils und unabhängig
voneinander ein beliebiges Nukleotid sein kann, wobei a = 0–z,
wobei b = 2, wobei c = 0–z ist, wobei z eine beliebige
natürliche Zahl größer als 0 ist, und
wobei t durch u ersetzt sein kann, wobei vorzugsweise z = 0–200,
insbesondere 0–100, ist, wobei weiterhin vorzugsweise na ausgewählt ist aus „aca,
caccccaccgaccg und acacagcccctcgatg”, und/oder wobei weiterhin
vorzugsweise nb ausgewählt ist
aus „ct und tc”, und/oder wobei weiterhin vorzugsweise
nc ausgewählt ist aus „aacgccctccactctctccactaaccc,
atggcaccccacctgg und cacacagctctcc”, oder
- e)
- f) na-cctttaggacatgagcccc-nb
wobei
n jeweils und unabhängig voneinander ein beliebiges Nukleotid
sein kann, wobei a = 0–z, wobei b = 0–z ist, wobei
z eine beliebige natürliche Zahl größer
als 0 ist, und wobei t durch u ersetzt sein kann, wobei vorzugsweise
z = 0–200, insbesondere 4–100, ist, wobei weiterhin
vorzugsweise na ausgewählt ist
aus „aggcgggtacat, cggatgca und gtaaccggtaca”,
und/oder wobei weiterhin vorzugsweise nb ausgewählt
ist aus „gataactcccactcttctg, tttatcgacatcgactcccgcc und
atccatagcagttgctgtc”, oder
- g) na-(g oder kein Nukleotid)-ggacatgagc-nb
wobei n jeweils und unabhängig
voneinander ein beliebiges Nukleotid sein kann, wobei a = 0–z,
wobei b = 0–z ist, wobei z eine beliebige natürliche
Zahl größer als 0 ist, und wobei t durch u ersetzt
sein kann, wobei vorzugsweise z = 0–200, insbesondere 4–100,
ist, wobei weiterhin vorzugsweise na ausgewählt
ist aus „acacgccctgt, cccgagcccccatcatat, gccaagatgcccccgtctacaccacgaccac,
ccgatacagccggca, ccagcgcccatcccgaagggaaa, agacgcccatacgacttat, acaccctct,
caccctgtggatctccccct, caccctgtggatctccccct und acacggaacgcgccccta”,
und/oder wobei weiterhin vorzugsweise nb ausgewählt
ist aus „aaacgccctccactctctccactaaccc, actgtattcgtccgctccctc,
ccttctcg, tcatcaccactatcacagtacacccc, catcctcatagcattg, aaccgatctgccatcccgtg, gcatctaaatgtcaacggcctcctccggt, cttatgatgttatccgtgg,
cttatgatgttatccgtgg und atctatcctcctcaccgattg”, oder
- h)
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Diese
Sequenzen sind auch in den Figuren dargestellt, wobei im Falle von
Abweichungen der vorstehenden Sequenzen von den Sequenzen der Figuren
die Sequenzen der Figuren Vorrang haben. Dies gilt auch in bezug
auf die Sequenzen der Zinkfinger Motive. Die Nukleinsäure
kann insbesondere eine der Nukleotidsequenzen gemäß der
Figuren enthalten oder hieraus bestehen, wobei t auch durch u ersetzt
sein kann.
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In
der Variante als pharmazeutische Zusammensetzung zur Darreichung
an einen erkrankten Patienten können erfindungsgemäß eingesetzte
Nukleinsäuren auch mit weiteren Substanzen gekoppelt, insbesondere
covalent gekoppelt sein. Die Kopplung wird dabei entweder direkt
oder, bevorzugt, über ein Linkermolekül gegeben
sein. Als weitere Substanzen kommen dabei beispielsweise körperfremde
Antigene in Frage. Diese körperfremden Antigene werden
von körpereigenen Immunsystem als körperfremd
erkannt und angegriffen mit der Folge, dass das Antigen mit der
erfindungsgemäßen Nukleinsäure sowie
der daran gebundenen Glioblastom Onkogen Protein vom Körper
selbst beseitig werden. Folglich wird das Tumorwachstum und/oder
die Rezidivbildung gehemmt.
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Eine
erfindungsgemäße Nukleinsäure, ggf. in
Verbindung mit sonstigen Molekülen, beispielsweise Linkermolekülen,
Stabilisatoren gegen enzymatischen Abbau, und/oder körperfremden
Antigenen, wird typischerweise in physiologisch wirksamer Dosis
mit galenischen Hilfs- und/oder Trägerstoffen gemischt
und zur Darreichung an eine Person hergerichtet. Die galenische
Herrichtung einer erfindungsgemäß eingesetzten
pharmazeutischen Zusammensetzung kann in fachüblicher Weise
und grundsätzlich zur beliebigen Darreichung, beispielsweise
oral oder zur Injektion, erfolgen. Geeignete feste oder flüssige
galenische Zubereitungsformen sind beispielsweise Granulate, Pulver,
Dragees, Tabletten, (Mikro-)Kapseln, Suppositorien, Sirupe, Säfte,
Suspensionen, Emulsionen, Tropfen oder Lösungen zur Injektion
(i. v., i. p., i. m., s. c.), transdermale Systeme, sowie Präparate
mit protrahierter Wirkstoff-Freigabe, bei deren Herstellung übliche
Hilfsmittel wie Trägerstoffe, Spreng-, Binde-, Überzugs-,
Quellungs-, Gleit- oder Schmiermittel, Geschmacksstoffe, Süßungsmittel
und Lösungsvermittler Verwendung finden. Als Hilfsstoffe
sei Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Lactose, Mannit und andere Saccharide,
Talcum, Milcheiweiß, Gelatine, Stärke, Zellulose
und ihre Derivate, tierische und pflanzliche Öle wie Lebertran,
Sonnenblumen-, Erdnuss- oder Sesamöl, Polyethylenglycole
und Lösungsmittel, wie etwa steriles Wasser und ein- oder mehrwertige
Alkohole, beispielsweise Glycerin, oder Mischungen solcher Lösungsmittel
genannt. Eine erfindungsgemäß verwendete pharmazeutische
Zusammensetzung ist dadurch herstellbar, dass mindestens ein erfindungsgemäß verwendete
Nukleinsäure, ggf. als Salz, in definierter Dosis mit einem
pharmazeutisch geeigneten und physiologisch verträglichen
Träger und ggf. weiteren geeigneten Wirk-, Zusatz- oder
Hilfsstoffen mit definierter und vorgegebener Dosis gemischt und
zu der gewünschten Darreichungsform hergerichtet ist. Bevorzugt
wird in der Regel die i. v. Injektion bzw. Infusion sein.
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Die
Erfindung lehrt auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen
Nukleinsäure zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung
zur Behandlung des Glioblastoms.
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Die
Erfindung lehrt des Weiteren ein Immobilisat enthaltend eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure, welche an die Oberfläche einer festen
Phase gebunden, insbesondere covalent gebunden, ist, sowie ein Testkit
enthaltend eine erfindungsgmäße Nukleinsäure
nach oder ein erfindungsgemäßes Immobilisat. Solche
Immobilisate bzw. Testkits können zur Untersuchung einer
Körperflüssigkeit oder einer Gewebeprobe auf Vorhandensein
oder Überexpression eine Proteins mit einem Zinkfinger
Motiv, beispielsweise des Glioblastom Oncogen Proteins, verwendet
werden, wobei ein solches Testkit dann als weitere Komponenten fachübliche Substanzen
und Materialien zum qualitativen oder quantitativen Nachweis einer
Bindung der Nukleinsäure an das Protein enthält.
Erfindungsgemäße Immobilisate können
im Übrigen auch zur Isolierung und Aufreinigung von Zinkfinger
Proteinen aus Proben bzw. Lösungen mittels üblicher
Chromatographiemethoden verwendet werden. Dann wird das Immobilisat
in einer Säule oder dergleichen eingebracht und die Probe
bzw. Lösung über die Säule geleitet.
Dann wird, ggf. nach einer Waschverfahrensstufe, das Zinkfinger
Protein eluiert und aufgefangen.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer
erfindungsgemäßen Zusammensetzung, wobei die Nukleinsäure
entweder aus einer Nukleinsäurebibliothek isoliert und
optional amplifiziert wird, oder wobei die Nukleinsäure
synthetisiert und optional amplifiziert wird, und wobei die Nukleinsäure mit
Hilfs- und/oder Trägerstoffen gemischt oder hieran gebunden
wird, welche in der Diagnostik oder der Pharmazie gebräuchlich
sind.
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In
Hinblick auf Länder, in welchen therapeutische und diagnostische
Verfahren patentierbar sind, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren
zur Behandlung des Glioblastoms, wobei einer an dem Glioblastom
erkrankten Person eine physiologisch wirksame Dosis einer erfindungsgemäßen
Zusammensetzung dargereicht wird.
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Des
Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur ex vivo Untersuchung
einer Körperflüssigkeit oder eine Gewebeprobe
auf Vorhandensein und/oder Überexpression des humanen Glioblastom
Onkogen Proteins, wobei die Körperflüssigkeit
oder die Gewebeprobe mit einer erfindungsgemäßen
Nukleinsäure kontaktiert und Bindungsereignisse detektiert,
ggf. quantifiziert, werden.
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Zu
diagnostischen Zwecken lassen sich erfindungsgemäße
Nukleinsäuren in den verschiedensten ex-vivo Assay-Formaten
zur Detektion von Zinkfinger Proteinen, insbesondere des Glioblastom
Onkogen Proteins, einsetzen, wovon einige folgend beispielhaft erläutert
werden.
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Zunächst
ist es möglich, alle fachüblichen direkten Assays
einzusetzen. Hierbei ist eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure typischerweise an einer Festphase immobilisiert.
Mit dieser Festphase wird dann eine Probe, potentiell enthaltend
das Zinkfinger Protein, beispielsweise eine Blut- oder Gewebeprobe,
kontaktiert und inkubiert. Bindungsereignisse der Nukleinsäure
mit dem Zinkfinger Protein werden dann in fachüblicher
Weise detektiert und angezeigt. Solche Verfahren lassen sich qualitativ
(ja/nein-Signal), halb-quantitativ, oder quantitativ ausführen.
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Möglicherweise
genauer, insbesondere, wenn eine quantitative Bestimmung des Zinkfinger
Proteins gewünscht ist, bzw. empfindlicher sind kompetitive
Verfahren, wovon einige Möglichkeiten folgend erläutert werden.
Grundsätzlich sind aber auch alle anderen fachüblichen
kompetitiven Verfahren einsetzbar.
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Ein
erstes kompetitives Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
die Nukleinsäure wird in vorgegebener Menge durch Bindung
an eine Festphase immobilisiert, die Festphase mit immobilisierter
Nukleinsäure wird mit einer Lösung, welche eine
vorgegebene Menge an mit einer Detektorsubstanz verbundenem Zinkfinger
Protein enthält, für eine vorgegebene Dauer kontaktiert,
die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure und daran
gebundenem Zinkfinger Protein wird sodann einer Waschverfahrenstufe
unterzogen, die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure
und daran gebundenen Detektorsubstanz-verbundenem Zinkfinger Protein
wird sodann mit einer Lösung, beispielsweise einer Blut-
oder Gewebeprobe eines Patienten, potentiell enthaltend zu bestimmendes
Zinkfinger Protein, für eine vorgegebene Dauer kontaktiert,
wobei das Detektorsubstanz-verbundenen Zinkfinger Protein und das
zu bestimmende Zinkfinger Protein kompetitiv an die immobilisierte
Nukleinsäure binden, entweder wird der Lösungsüberstand
der Festphase mit Detektorsubstanz-verbundenem Zinkfinger Protein
entnommen, und das Zinkfinger Protein in dem Überstand
werden qualitativ oder quantitativ bestimmt, oder die Festphase
mit immobilisierter Nukleinsäure und daran gebundenen Detektorsubstanz-verbundenem
Zinkfinger Protein wird einer Waschverfahrenstufe unterzogen und
die Detektorsubstanz des an die immobilisierte Nukleinsäure
gebundenen Zinkfinger Proteins wird qualitativ oder quantitativ
bestimmt. Dabei kann die Zunahme der Detektorsubstanz in der Lösung
oder die Abnahme der Detektorsubstanz an der Festphase gemessen
werden.
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Eine
nochmals andere Variante eines erfindungsgemäßen
Assays umfasst die folgenden Verfahrensschritten: die Nukleinsäure
wird in vorgegebener Menge durch Bindung an eine Festphase immobilisiert,
die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure wird mit
einer Lösung, welche eine vorgegebene Menge an mit einer
Detektorsubstanz verbundener Komplementärnukleinsäure
enthält, für eine vorgegebene Dauer kontaktiert,
die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure und daran
gebundener Komplementärnukleinsäure wird sodann
einer Waschverfahrenstufe unterzogen, die Festphase mit immobilisierter
Nukleinsäure und daran gebundener Komplementärnukleinsäure
wird sodann mit einer Lösung enthaltend zu bestimmendes
Zinkfinger Protein für eine vorgegebene Dauer kontaktiert,
wobei die Komplementärnukleinsäure und das zu
bestimmende Zinkfinger Protein kompetitiv an die immobilisierte
Nukleinsäure binden, entweder wird der Lösungsüberstand
der Festphase mit Komplementärnukleinsäure entnommen,
und die Detektorsubstanz der Komplementärnukleinsäure
in dem Überstand wird qualitativ oder quantitativ bestimmt,
oder die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure und
daran gebundener Komplementärnukleinsäure wird
einer Waschverfahrenstufe unterzogen und die Detektorsubstanz der
gebundenen Komplementärnukleinsäure wird qualitativ
oder quantitativ bestimmt. In dieser Variante erfolgt die kompetitive
Bindung zwischen der Nukleinsäure einerseits und dem Zinkfinger
Protein sowie der Komplementärnukleinsäure andererseits.
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Grundsätzlich
kann eine Markierung der Nukleinsäure beliebig erfolgen,
sei es mit anderen Farbstoffsubstraten, sei es durch eine direkte
Markierung, beispielsweise am 5'-Ende.
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Die
Festphase kann bei vorstehend beschriebenen Varianten ein optischer
Leiter sein, wobei die Detektorsubstanz zur spontanen oder angeregten
Emission von Licht befähigt ist, wobei die Bestimmung der
Detektorsubstanz mittels eines mit einem Ende des optischen Leiters
verbundenen optischen Sensor erfolgt. Auf diesem Wege lassen sich
auf einfache Weise Sensoren herstellen, welche elektrische Signale
nach Maßgabe einer qualitativen oder quantitativen Detektion
erzeugen. Mittels solcher Sensoren können Geräte
zur Bestimmung von Zinkfinger Proteinen hergestellt werden, wobei
lediglich eine Probe in eine Probenöffnung eingegeben werden
muss und die Anwesenheit, ggf. quantitativ, der Zinkfinger Proteine
auf einer Anzeigeeinheit angezeigt wird.
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In
einer weiteren Variante sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:
die Nukleinsäure wird an einer negativen Elektrode einer
elektrolytischen Zelle immobilisiert, die elektrolytische Zelle
wird dann mit einer Lösung enthaltend die zu bestimmenden
Zinkfinger Proteine versetzt und zugleich wird an die negative Elektrode
für eine definierte Dauer ein negatives Potential, bezogen
auf eine Gegenelektrode der elektrolytischen Zelle, gelegt, sodann
wird der Gehalt an Wasserstoffperoxid in der Lösung der
elektrolytischen Zelle bestimmt. Auf Grund der negativen Ladung
an der negativen Elektrode werden bei Bindung zwischen Nukleinsäure
und Zinkfinger Protein kovalente Addukte Protein/Nukleinsäure
unter der Bildung von Wasserstoffperoxid gebildet. Dies kann wiederum elektrisch/elektronisch
detektiert werden, so dass auch in dieser Variante ein Sensor geschaffen
ist.
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Die
Erfindung betrifft daher des Weiteren auch ein Testsystem zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. zur Detektion
von Zinkfinger Protein, beispielsweise des Glioblastom Onkogen Proteins,
mit einer Festphase und/oder einer Lösung enthaltend eine
erfindungsgemäße Nukleinsäure. Die verschiedenen
Varianten und weiteren Komponenten erfindungsgemäßer
Testsysteme ergeben sich aus den vorstehenden Erläuterungen
zu den erfindungsgemäßen Verfahren.
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Schließlich
betrifft die Erfindung eine isolierte Nukleinsäure gemäß Anspruch
13.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1:
Zwei Zinkfinger Peptide,
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2:
Dimerisierung eines Zinkfinger Peptids in Abhängigkeit
der Zn Oxidation,
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3:
Circular Dichroismus (CD) Messungen an einem Zinkfinger Peptid in
Abhängigkeit der Anwesenheit von Zn,
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4: Nukleinsäuren, welche an den
Gegenstand der 1a binden,
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5:
Nukleinsäuren, welche an den Gegenstand der 1b binden,
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6: Messungen zur Affinität der
erfindungsgemäßen Nukleinsäuren,
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7:
Ergebnisse zur Abhängigkeit der Bindung von der Konformation
der Zinkfinger Peptide,
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8:
Dissoziationskonstanten ausgewählter Nukleinsäuren,
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9:
Dissoziationskonstanten für eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure in Abhängig von der Länge,
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10:
Affinität einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure
in Abhängigkeit von der Anwesenheit von Zn, und
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11:
Ergebnisse einer Abtrennung von Zinkfinger Protein aus einer Probe
mittels erfindungsgemäßer Nukleinsäure.
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In
der 1 sind die beiden verwendeten Zinkfinger Peptide
dargestellt. In der 1a ist ein Zinkfinger
Peptid dargestellt, welches einem Zinkfinger Motiv des Human Male
Associated Protein (CZF) entspricht und als Repräsentant
einer Vielzahl von Zinkfinger Motiven dienen kann. Es handelt sich
um eine klassische Konsensus Sequenz. Dieses Peptid wird folgend
auch ZFY genannt. In der 1b ist das
verwendete Zinkfinger Motiv des humanen Glioblastom Onkogen Proteins
dargestellt. Gegen diese beiden Peptide wurden aus einer Nukleinsäurebibliothek
bindende Nukleinsäuren auf fachübliche Weise selektiert.
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Anhand
der Ergebnisse der 2 und 3 erkennt
man, dass die Sekundär- und/oder Tertiärstruktur
des ZFY Peptids stark von dem Redox Zustand des Zinkatoms bzw. dessen
Anwesenheit abhängt. In der 2 sieht
man dass eine Oxidation des ZFY Peptids mit Zinkatom mittels Tris(2-Carboxyethyl)phosphin (TCEP)
zu deutlich unterschiedlichen Retentionszeiten in einer HPLC Trennung
führen. Das oxidierte Dimer hat eine Retentionszeit von
14.0 min., während die reduzierte Form eine Retentionszeit
von 14,3 min. aufweist. Ausweislich der CD-Messungen der 3 weist
das Metall-freie ZFY Peptid ein unstrukturiertes Polypeptid Gerüst
auf, während mit der Zugabe von Zink sich Minima bei 208
nm und 220 nm ausbilden, welche indikative für eine alpha-Helix
sind.
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In
der 4 sind erfindungsgemäße
Nukleinsäuren eines Pools I dargestellt, welche an ZFY
binden. Links sind den Klonen Bezeichnungen zugeordnet. Der rechte
Klammerausdruck gibt die Anzahl der identischen Sequenzen im Pool
an. Konservierte Nukleotide sind unter jeder Gruppe angegeben.
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In
der 5 sind erfindungsgemäße Nukleinsäuren
eines Pools II dargestellt, welche an GLI binden. Links sind den
Klonen Bezeichnungen zugeordnet. Der rechte Klammerausdruck gibt
die Anzahl der identischen Sequenzen im Pool an. Konservierte Nukleotide
sind unter jeder Gruppe angegeben.
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Alle
die genannten Nukleinsäuren binden an die jeweiligen Zinkfinger
Protein in Anwesenheit von Zink.
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In
der 6a sieht man, dass erfindungsgemäße
Nukleinsäuren an ZFY binden, nicht jedoch an ein Kontrollpeptid,
BSA oder die Matrix. In der 6b erkennt
man entsprechende Ergebnisse für Nukleinsäuren, die
an GLI binden.
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In
der 7 sind Ergebnisse dargestellt, welche zeigen,
dass eine Bindung erfindungsgemäßer Nukleinsäuren
(hier Pool I) an Zinkfinger Proteine (hier ZFY) recht stark von
der Konformation des ZFY Peptids abhängt. Bei Anwesenheit
von Zink im ZFY Peptid ist die Bindung am höchsten, während
die Bindung bei Abwesenheit von Zink oder Ersatz des Zinks durch
Kobalt oder Cadmium vergleichsweise geringer ist.
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In
der 8 sind einige Werte für Dissoziationskonstanten
einiger Nukleinsäuren der 4 angegeben.
In der 9 ist für eine der Nukleinsäuren
aus der 4, nämlich R18, gezeigt,
dass auch trunkierte Varianten binden. Dies belegt die Relevanz
der Konservierten Bereiche der 4,
wobei die Bereiche a einerseits und die am gegenüberliegenden
Ende liegenden Bereiche für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren
relativ irrelevant sind. Der 9 sind des
Weiteren die Sekundärstrukturen der erfindungsgemäßen
Nukleinsäuren entnehmbar.
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In
der 10 ist die Affinität der Bindung der
Nukleinsäure B15 aus der 4 an
das ZFY Peptid entnehmbar, und zwar insbesondere auch in Hinblick
auf die Anwesenheit von Zn, und folglich der natürlichen Konformation
des Zinkfinger Proteins. Man erkennt, dass zum ZFY Peptid mit Zink
eine hohe Affinität besteht, in Vergleich zum ZFY Peptidohne
Zn. Des Weiteren ist dieser Figur auch die Sekundärstruktur
der Nukleinsäure B15 entnehmbar.
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Schließlich
sind der 10 Ergebnisse zur Affinitäts-Bindung
von Zinkfinger Proteinen aus einem nukleären Extrakt von
Hela Zellen zu entnehmen. Als erfindungsgemäße
Nukleinsäure wurde B15 (I) aus der 4 eingesetzt.
Poly(dI-dC) wurde als unspezifischer Kompetitor eingesetzt. Spuren
1 bis 3 sind das erste, zweite und dritte Eluat des an B15 gebundenen
Proteins, Spur 4 ist das nukleäre Extrakt der Hela Zellen
und Spuren 5 bis 7 sind das erste, zweite und dritte Eluat gebundenen
Proteins an die Negativkontrolle. Bei den Pfeilen A und B wurden
die Banden ausgeschnitten und mittels MALDI-MS als die Zinkfinger
Proteine RBP56 und FUS identifiziert. Banden an den gleichen Stellen
in der Kontrolle (Pfeile C und D) wurde entsprechend gemessen. Die
Bande C konnte nicht identifiziert werden, die Bande bei D ist Serum
Albumin.
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Es folgt ein
Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2006-0128649
A1 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Zhai, G.,
et al, Biochemistry 40(7): 2032–2040 (2001) [0008]