WO2003016512A1 - Method for improving methods of immunotherapy - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for improving immunotherapeutic methods. Areas of application of the invention are medicine and molecular biology.
- MHC class I and MHC class II molecules are receptor molecules whose task is to present short protein fragments on the cell surface.
- peptide antigens which in conjunction with the MHC molecules form the target structure of the T cells and, after binding of the T cell receptor, initiates the antigen-specific activation of the T cells.
- the MHC-associated peptide antigens are therefore causally responsible for triggering cellular immune responses. Depending on the origin of these peptide antigens, they can be divided into different groups. Pathogen-specific peptide antigens occur, for example, in the course of infections. They originate directly from pathogens (e.g. virus proteins) and trigger the pathogen-specific immune defense accordingly. Tumor-associated peptide antigens can appear after cell transformation. They are specific for the transformed cell and can trigger immune responses that are directed against tumors. A third group of peptide antigens form autoantigens. Autoantigens are peptide antigens that are derived from the body's own self-proteins and can trigger autoimmune reactions. These can e.g. B. manifest in diseases such as multiple sclerosis (MS), diabetes or rheumatoid arthritis (RA).
- MS multiple sclerosis
- RA rheumatoid arthritis
- the type and maturation of the antigen-presenting factors also play a role in the extent and direction of the immune response Cell matter.
- Antigens, presented in "mature" (matured) dendritic cells induce productive immune responses, such as those required for fighting infections or eliminating tumor cells.
- 'Immature' (unripe) dendritic cells tend to trigger suppressive immune responses, which leads to the suppression of existing or emerging productive immune responses. The latter is of importance for the treatment of autoimmune diseases (Hackstein et al., 2001).
- most antigen-specific immunotherapies are still in the experimental stage and cannot yet be used routinely.
- the antigen-presenting cells suitable for the respective purpose must be loaded with sufficient amounts of antigen.
- the invention has for its object to find a simple way to influence the ligand exchange of MHC molecules, in order to build up therapeutic methods.
- the invention is implemented according to the claims. It is based on the surprising finding that the ligand exchange on MHC molecules (MHC class II molecules and MHC class I molecules) is influenced by H-bridge donors or acceptors.
- the ligand exchange is preferably influenced by low molecular weight H-bridge donors or acceptors.
- the invention relates to a method for improving immunotherapeutic methods by influencing the ligand exchange of MHC molecules by H-bridge donors or acceptors.
- the invention also relates to a method for targeted antigen loading of cells by ligand exchange on MHC molecules, which is characterized in that H-bond donors or acceptors are used to influence the exchange of ligands, which also include large ligands, large ones being used
- Ligands preferably act as whole proteins, protein mixtures and / or complex protein mixtures.
- the invention also relates to the antigen-loaded (antigen-presenting) cells, possibly MHC molecules, and their use for the treatment of diseases, especially cancer (such as colon carcinomas, melanomas, kidney carcinomas, lymphomas) or infectious diseases (such as Influenza, malaria), as well as autoimmune diseases (such as multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes) or to weaken aggressive immune reactions.
- antigen-representing cells such as dendritic cells (matured and unmatured), B cells, macrophages and others are loaded.
- the method according to the invention brings about an enormous improvement in immunotherapeutic methods by the targeted increase or decrease in the load.
- H-bridge donors in the sense of the invention are lower aliphatic alcohols, preferably ethanol, propanol or butanol. Phenols, anilines or their derivatives, preferably parachlorophenol, are equally suitable.
- well-known pharmaceuticals such as diprivan (2,6-diisopropylphenol) are also used as donors. The latter is particularly advantageous because these pharmaceuticals do not have to be approved separately. According to the invention, it is also possible to use combinations of the compounds mentioned as H-bridge donors.
- the body's own dendritic cells are loaded with tumor- or pathogen-specific antigens by H-bridge donors or acceptors, after which the Cells are then reinjected to trigger the immune response to the patient.
- diseases especially cancer (such as colon carcinomas, melanomas, lymphomas) or infectious diseases (such as influenza, malaria)
- the body's own dendritic cells are loaded with tumor- or pathogen-specific antigens by H-bridge donors or acceptors, after which the Cells are then reinjected to trigger the immune response to the patient.
- the body's own immature dendritic cells can be loaded with tissue-specific self-antigens by means of H-bridge donors or acceptors, after which the cells are then reinjected to trigger a suppressive immune response to the patient.
- tissue-specific self-antigens such as multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes
- mature dendritic cells can also be used if necessary.
- An advantage of the new method is that both antigen components and whole proteins, protein mixtures and even relatively complex protein mixtures, such as myelin-containing spinal cord homogenate, can be loaded onto preferably MHC class II molecules. It is possible that, for. B. to trigger a tumor response, the antigen-representing cells ex vivo with tumor-associated tumor cell lysates can be loaded and reinforce this loading according to the invention by the small molecules (H-bridge donors or acceptors).
- Ethanol is one of the simplest small molecules with the ability to form an H bond (Peoples et al., 1996).
- soluble HLA-DR1 molecules were incubated with a high-affinity peptide ligand (HA306-318) in the absence or presence of ethanol. After 8 h the complex formation was analyzed by SDS-PAGE. As shown in Fig. 1, the presence of ethanol has significantly increased the amount of peptide complex. Visible by silver staining, the band representing the SDS-stable HA306-318 / HLA-DR1 complex was clearly visible in the ethanol-containing sample (Fig. 1, lane 4), while the corresponding band was far paler if no ethanol was included (lane 3). Quantification of the loading efficiency by ELISA showed that the amount of complex formed in the presence of 5% ethanol was about 5 times higher than in the absence (data not given).
- HLA-DM molecules are known to have little or no catalytic activity at pH 7.0 (Busch et al., 1998) and according to these reports (Jensen et al., 1999) was at a pH Value of 7.3 almost no release of biotinylated CLIP peptide from HLA To observe DR2 molecules.
- HLA-DM approximately 80% of the CLIP / HLA-DR2 complex was therefore still detectable after the incubation.
- the ligand exchange capacity of ethanol was only slightly reduced at neutral pH. Less than 12% of the HLA-DR2 molecules were still loaded with CLIP after incubation with ethanol. This effect is probably due to the unchanged dipole moment of the hydroxyl group of ethanol, which, in contrast to the HLA-DM activity, is not influenced by the increased pH.
- Aromatic compounds tended to be more effective ligand exchangers than aliphatic molecules.
- the activity of 2 aromatic compounds is shown in the lower image of Fig. 4B. Phenol triggered a 50% release at a concentration of about 30 mM.
- aniline which has an uncharged amino group due to its mesomer structure (Fig. 4B, bottom picture).
- No release was found with ethanolamine or amino acids such as tyrosine.
- the presence of charged substituents prevents the catalytic activity even if they are removed from the H bond donor group (no data given).
- the most important result of these studies was that the compound was found to have a functional group that can act as an H bond donor.
- Fig. 4C the removal of the hydroxyl group or the blocking of the H donor function by substitution of the hydrogen completely abolished the catalytic effect.
- n-propanol is able to generate functional, empty MHC class II molecules on the surface of antigen-presenting cells, which can be effectively loaded with high-affinity peptide ligands.
- the peptide loading was further analyzed with biotinylated peptides.
- Staining with streptavidin labeled with phycoerythrin allowed the amount of peptide bound to the cell surface to be determined directly by FACS analysis.
- fibroblast cells expressing either HLA-DR1 or HLA-DR2 were incubated with titrated amounts of biotin HA306-318 or biotin MBP86-100 peptide (Fig. 7A).
- the staining of HA306-318 on fibroblast cells expressing HLA-DR1 was approximately 10-fold, while for MBP86-100 and HLA-DR2 the amplification was even 20-fold.
- With no surface staining was observed with either peptide with non-transfected fibroblast cells that do not express MHC class II molecules, which confirms that MHC class II molecules were actually loaded with the peptides.
- FIG. 7B-C T-cell experiments were carried out to check whether the increase in loading efficiency was also translated into improved T-cell responses.
- Fibroblast cells expressing HLA-DR were loaded with peptide antigens in the absence or presence of n-propanol, and the immune response was charged with CH7CH17 T cells, a Jurkat cell line that expresses a T cell receptor specific for HLA-DR1 / HA306-318 (Wedderburn and et al ., 1995), or the mouse T cell hybridoma 08073 (Fig. 7B) specific for HLA-DR2 / MBP86-100.
- the HLA-DR1 restricted T cell response was triggered at about 10 times lower peptide concentrations if 2% n-propanol was present during the incubation of the antigen presenting cell with the HA306-318 peptide.
- the HLA-DR2 restricted T cells even required less than 1/20 of the peptide concentration to be stimulated when loading MBP86-100 in the presence of n-propanol.
- n-propanol in the T cell reaction was particularly evident in a kinetic experiment in which 0.1 ⁇ g / ml MBP86-100 peptide was used to stimulate the 08073 T cells (Fig. 7C). After loading for 8 hours in the absence of n-propanol, the IL-2 release of the T cell hybridoma only reached a value of 0.4 U / ml. The peptide loading in the presence of 2% n-propanol, on the other hand, led to a much faster and stronger T cell reaction.
- the T cell experiments show that the presence of n-propanol significantly enhances the T cell response to foreign antigens such as the virus-derived HA306-318 peptide or self-epitopes such as the encephalitogenic MBP86-100 peptide .
- Small molecular H-bond donors can effectively reduce the threshold concentration of the (auto) antigens in order to trigger antigen-specific T cell reactions.
- p-Chlorophenol is one of the compounds that work at 200 times lower concentrations than n-propanol.
- Fig. 8A shows a direct comparison of these two substances.
- HLA-DR2 The influence of parachlorophenol (pCP) on the binding of MBP to HLA-DR2 was first tested in an ELISA with soluble MHC class II molecules (Fig. 1). HLA-DR2 molecules were loaded with biotinylated CLIP peptide (BiotinCLIP) in order to determine the binding of unbiotinylated ligands in a pCP-mediated exchange reaction (7).
- BiotinCLIP biotinylated CLIP peptide
- the binding of the peptides MBP 86-100 and HA306-318 and the purified MBP protein was indicated by the amount of BiotinCLIP that was released after incubation of the HLA-DR2 / biotinCLIP complex with these ligands.
- MBP 86-100 (Fig. 1, left panel) binds to HLA-DR2 with high affinity, but the peptide alone only released about 15% of the CLIP peptide. In the presence of 10 mM pCP, however, more than 98% of the CLIP peptide dissociated from the HLA-DR2 complex (pCP alone had no effect). HA 306-318 has only a low affinity for the HLA-DR2 molecule. No significant CLIP release was observed despite the presence of pCP (Fig. 1, middle panel), since H-bridge donor compounds only catalyze a peptide exchange if the free ligand has a high affinity for the MHC molecule (7).
- Example 6 pCP-mediated binding of MBP to MHC class II molecules on the cell surface
- pCP can be used for the catalysis of peptide exchange on soluble HLA-DR molecules as well as on MHC class II molecules on the cell surface (7).
- EBV-transformed B cells were incubated with biotinylated MBP protein and then stained with streptavidin-PE. The amount of MBP bound to the cell surface was then determined by a FACS analysis (Fig. 2). Three different EBV-transformed B-cells were used: HLA-DR1 ⁇ expressing 721.221 (Fig.
- MBP86-100 binds to HLA-DR2 with high affinity, but only with low affinity to HLA-DR1. Therefore, no pCP-mediated increase in binding at 721.221 or 721.174 was observed (a pCP-independent signal of ⁇ 16, which was discovered at 721.221, is probably due to the binding of MBP 86-100 to HLA-DP or - Attributed to DQ). However, a pCP-mediated improvement in binding was observed when HLA-DR2-expressing MGAR cells were incubated with the peptide.
- the geometric mean of fluorescence was determined to be 4, while in the presence of pCP the fluorescence increased from 8 (0.5 mM pCP), 13 (1, 0 mM pCP) to 19 (2.0 mM pCP) ) increased.
- HA306-318 binds to HLA-DR1 with high affinity and to HLA-DR2 with medium affinity. Binding experiments with biotinylated HA306-318 showed pCP-mediated improvement in binding to both MGAR and 721.221 cells, but was more pronounced in the case of 721.221 Cells. For 721,221 the fluorescence signal increased from 3 (no pCP), 8 (0.5 mM pCP), 13 (1, 0 mM pCP) to 20 (2.0 mM), whereas in MGAR cells an increase of 2 ( no pCP), 3 (0.05 mM pCP), 5 (1, 0 mM pCP) except 7 (2.0 mM). No signal was confirmed on 721.174 cells confirming the specificity of binding to HLA-DR molecules.
- a pCP-dependent increase in binding was also observed for purified MBP protein (lower panel). It is known that MBP can bind HLA-DR1 and HLA-DR2 to some degree. In HLA-DR2-expressing MGAR cells, the fluorescence, which was determined in the absence of pCP, was 10 and increased in the presence of pCP from 17 (05, mM pCP) to 22 (1, 0 mM pCP) to 29 ( 2.0 mM). In contrast to the MBP 86-100 peptide, a pCP-dependent increase was also observed in 721,221 cells (14 (no pCP), 24 (0.5 mM pCP), 32 (1, 0 pCP) and 39 (2 mM pCP)).
- the HLA-DR1 restricted epitope is MBP 151-170 while the HLA-DR2 restricted epitope is MBP 86-100. This is probably why different areas of the MBP protein bind to HLA-DR1 and HLA-DR2. In both HLA-DR1 and HLA-DR2, however, the binding is clearly improved by the presence of pCP. No or a very small signal ( ⁇ 3) was detected on 721.174 cells, which confirms that MBP protein specifically binds MHC class II molecules to the cell surface.
- MGAR cells were incubated with the antigen in the absence or presence of pCP and used in an assay to stimulate MBP 86-100 specific T cells.
- Fig. 3A shows a comparison of the T cell response after the addition of the MPB86-100 peptide (left panel) or the MBP protein (right field) was measured. Without pCP, a concentration of 1 ⁇ M MBP86-100 peptide was not sufficient to trigger a detectable T cell reaction.
- MBP myelin-containing tissue homogenate
- Fig. 3B myelin-containing tissue homogenate
- MGAR cells were incubated with 500 ⁇ g / ml of this homogenate in the absence or presence of pCP, as described above, and in a T cell experiment with the MBP-specific T cell (left field) and with a control T cell, which does not react to MBP, tested (right field).
- MBP-specific T cell an IL-2 release of only 0.1 U / ml was found in the absence of pCP.
- MHC class II molecules therefore not only have an immediate function in antigen presentation, they are also receptors that take up proteins from the extracellular space, mediate their internalization and transport the processed peptide antigens back onto the membrane.
- MBP protein-binds to MHC class II molecules
- other proteins such as chicken egg lysozyme and influenza hemagglutinin, which are known to follow this path.
- Empty MHCKIasse II molecules which can naturally mediate the uptake of these proteins, can be found on immature DC and on microglia. The MHC-mediated uptake of protein therefore appears to be part of the general antigen presentation pathway.
- Soluble HLA-DR1 molecules were incubated with HA306-318 peptide in the absence (lane 3) or in the presence of 5% ethanol (lane 4). HLA-DR1 incubated without peptide were used as controls (lane 2). After an 8-hour incubation at 37 ° C. (pH 7.3), the reaction mixtures were separated by SDS-PAGE and the bands were visualized by silver staining. Loaded MHC class II molecules are visible as 60kD bands (SDS-stable HLA-DR1 / peptide complex), unloaded, empty HLA-DR1 molecules dissociate and are isolated as individual chains with Mw ap of about 25kD ( ⁇ chain) and 20kD ( ß chain) detected.
- Fig. 2 Effect of ethanol on the exchange of CLIP peptide from
- HLA-DR1 and HLA-DR2 are HLA-DR1 and HLA-DR2
- Fig. 3 Comparison of the CLIP release by HLA-DM and ethanol
- Biotin-CLIP / HLA-DR2 was titrated with methanol (CH 3 -OH), ethanol (CH 3 -CH 2 -OH), n-propanol (CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH) and n-butanol (CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH) incubated. The data shown in the figure were obtained in the presence of 20 ⁇ g / ml MBP86-100.
- the release reaction of biotin-CLIP / HLA-DR2 complexes was at pH 7.3 for three hours and the amount of CLIP-HLA-DR2 remaining after incubation was determined by an ELISA as shown in Fig. 2 described, determined.
- Dendritic cells derived from bone marrow were incubated with a 2% n-propanol. After incubation, the amount of empty MHC molecules was determined by FACS analysis using the conformation-specific KL304 antibody. The dendritic cells were isolated from SJL / -J mice (H2 S ).
- Fig. 7 Improved antigen loading and increased sensitivity of the T cell response after treatment with n-propanol
- the loading of the surface MHC class II molecules of the antigen presenting cells with peptide antigens and the T cell reaction triggered by these cells were determined. Antigen was loaded in the absence (circles) or presence (triangles) of 2% n-propanol.
- the amount of peptide loading was determined by FACS analysis after staining the cells with streptavidin labeled with phycoerythrin. L cells that do not express HLA-DR (open symbols) were used to control specific peptide binding.
- B. T cell response Fibroblast cells expressing HLA-DR1 or -DR2 were exposed to titrated amounts of HA306-318 (upper picture) or MBP86-100 (lower picture) in the absence (full circles) or presence (full triangles) of 2% n -Propanol incubated. After the incubation, the cells were washed and used for the T cell assay.
- T cell response was determined using CH7C17, TCR-transfected Jurkat cells (HLA-DR1 / HA306-3 8), and T cell hybridoma 08073 (HLA-DR2 / MBP86-100). The response was measured by determining IL-2 release.
- C. Kinetics of Antigen Loading Fibroblast cells expressing HLA-DR2 were in the specified time with 0.1 ⁇ g / ml MBP86-100 peptide in the absence (circles) or presence (triangles) of 2% n-propanol or alone with 2% n-propanol ( open squares). After the incubation, the cells were washed and used for the assay with the MBP86-100-specific T cell hybridoma 08073.
- Fibroblast cells (A) and splenic lymphocytes from HLA-DR1 transgenic mice (B) expressing MHC class II were incubated with biotinylated peptide antigens for three hours and the loading subsequently determined with phycoerythrin-labeled streptavidin in the FACS.
- Binding was determined in an exchange experiment with biotinylated CLIP peptide ligands. Biotinylated the CLIP was loaded onto soluble HLA-DR2 molecules and the HLA-DR2 / biotinCLIP complex in the presence or absence of 10 mM parachlorophenol (pCP) with 70 ⁇ M unbiotinylated MBP 86-100 (left panel), HA 306-318 ( middle field) or MBP protein (right field). The exchange reaction was carried out at pH 7.4 and the amount of biotinylated CLIP which was still bound to HLA-DR2 after the incubation was determined in an ELISA reaction.
- pCP parachlorophenol
- the bars represent the relative amount of the BiotinCLIP / HLA-DR2 complex, which after incubation without pCP or a free ligand (control), only with pCP, only with a free ligand (MBP or HA), or with a free ligand and pCP was measured.
- EBV-transformed B cells 721.221 HLA-DR1; left fields
- MGAR HLA-DR2; middle fields
- 721.174 no MHC class II molules; right fields
- the incubation was carried out for 4 hours in a DMEM / 5% FCS medium under cell culture conditions.
- the binding of peptide or protein to the antigen presenting cell was determined by FACS analysis after staining with streptavidin-PE. The values shown on the ordinate represent the geometric mean of streptavidin-PE fluorescence.
- MGAR cells were incubated for 4 hours with 500 ⁇ g / ml spinal cord homogenate in the presence of the indicated amounts of pCP. After washing the MGAR cells, they were used to stimulate the MBP-specific 08073-T cell hybridomas (left panel) and a control T cell (right panel). The experiment was carried out as described above and the bars represent the amount of IL-2 released by the T cells after 24 hours incubation with the MGAR cells.
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Abstract
Description
Verfahren zur Verbesserung von immuntherapeutischen VerfahrenMethods for improving immunotherapeutic methods
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung von immuntherapeutischen Verfahren. Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Medizin und die Molekularbiologie.The invention relates to a method for improving immunotherapeutic methods. Areas of application of the invention are medicine and molecular biology.
Immuntherapeutische Verfahren haben im letzten Jahrzehnt eine immer größere Bedeutung bei der Bekämpfung verschiedener Erkrankungen gewonnen. Für diese Verfahren spielen Proteine des MHC-Genkomplexes (Major Histocompartibility Complex) eine erhebliche Rolle. Die wichtigsten Moleküle sind die MHC Klasse I- und MHC Klasse Il-Moleküle. Sie sind Rezeptormoleküle, deren Aufgabe es ist, kurze Proteinfragmente auf der Zelloberfläche zu präsentieren. Dabei werden u.a. auch Peptidantigene präsentiert, welche in Verbindung mit den MHC Molekülen die Zielstruktur der T Zellen bilden und nach der Bindung des T Zellrezeptors die antigenspezifische Aktivierung der T Zellen einleitet.Immunotherapy methods have become increasingly important in the fight against various diseases in the past decade. Proteins of the MHC gene complex (Major Histocompartibility Complex) play a significant role in these processes. The most important molecules are the MHC class I and MHC class II molecules. They are receptor molecules whose task is to present short protein fragments on the cell surface. Among other things, also presented peptide antigens, which in conjunction with the MHC molecules form the target structure of the T cells and, after binding of the T cell receptor, initiates the antigen-specific activation of the T cells.
Die MHC-assoziierten Peptidantigene sind somit ursächlich für die Auslösung zellulärer Immunantworten verantwortlich. Je nach Ursprung dieser Peptidantigene können sie dabei in verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Pathogenspezifische Peptidantigene treten beispielsweise im Verlauf von Infektionen auf. Sie stammen direkt von Pathogen (z.B. Virusproteinen) ab und lösen entsprechend die pathogenspezifische Immunabwehr aus. Tumorassoziierte Peptidantigene können nach einer Transformation von Zellen auftreten. Sie sind spezifisch für die transformierte Zelle, und können zur Auslösung von Immunantworten führen, welche gegen Tumore gerichtet sind. Eine dritte Gruppe von Peptidantigenen bilden Autoantigene. Autoantigene sind Peptidantigene, welche von körpereigenen Selbstproteinen abstammen und zur Auslösung von Autoimmunreaktionen führen können. Diese können sich z. B. in Erkrankungen wie Multiple Sklerose (MS), Diabetes oder Rheumatoide Arthritis (RA) manifestieren.The MHC-associated peptide antigens are therefore causally responsible for triggering cellular immune responses. Depending on the origin of these peptide antigens, they can be divided into different groups. Pathogen-specific peptide antigens occur, for example, in the course of infections. They originate directly from pathogens (e.g. virus proteins) and trigger the pathogen-specific immune defense accordingly. Tumor-associated peptide antigens can appear after cell transformation. They are specific for the transformed cell and can trigger immune responses that are directed against tumors. A third group of peptide antigens form autoantigens. Autoantigens are peptide antigens that are derived from the body's own self-proteins and can trigger autoimmune reactions. These can e.g. B. manifest in diseases such as multiple sclerosis (MS), diabetes or rheumatoid arthritis (RA).
Neben den Antigenen, welche an der Zelloberfläche von den MHC Molekülen präsentierten werden, spielt für das Ausmaß und die Richtung der Immunantwort zudem noch die Art und Reifung der antigenpräsentierenden Zelle eine Rolle. Antigene, präsentiert bei .reifen' (maturierten) dendritischen Zellen, induzieren produktive Immunantworten, wie sie z.B. für die Bekämpfung von Infektionen oder die Eliminierung von Tumorzellen erforderlich ist. .Unreife' (nicht maturierte) dendritische Zellen tendieren eher zur Auslösung suppressiver Immunantworten, welche zu einer Unterdrückung bereits existierender oder entstehender produktiver Immunantworten führt. Letztere besitzt z.B. Bedeutung für die Behandlung von Autoimmunerkrankungen (Hackstein u.a., 2001 ). Zum jetzigen Zeitpunkt befinden sich die meisten antigenspezifischen Immuntherapien noch im experimentellen Stadium und können noch nicht routinemäßig eingesetzt werden. Einer der Gründe hierfür ist, dass zur Auslösung der spezifischen Immunantwort die für den jeweiligen Zweck geeigneten antigenpräsentierenden Zellen mit ausreichenden Mengen an Antigen beladen werden müssen.In addition to the antigens that are presented on the cell surface by the MHC molecules, the type and maturation of the antigen-presenting factors also play a role in the extent and direction of the immune response Cell matter. Antigens, presented in "mature" (matured) dendritic cells, induce productive immune responses, such as those required for fighting infections or eliminating tumor cells. 'Immature' (unripe) dendritic cells tend to trigger suppressive immune responses, which leads to the suppression of existing or emerging productive immune responses. The latter is of importance for the treatment of autoimmune diseases (Hackstein et al., 2001). At the present time, most antigen-specific immunotherapies are still in the experimental stage and cannot yet be used routinely. One of the reasons for this is that in order to trigger the specific immune response, the antigen-presenting cells suitable for the respective purpose must be loaded with sufficient amounts of antigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit zur Beeinflussung des Ligandenaustauschs von MHC-Molekülen zu finden, um damit therapeutische Verfahren aufzubauen. Zur Erweiterung des Spektrums der Verbesserung der Immuntherapien ist es wünschenswert, auch größere Moleküle, wie z.B. ganze Proteine, als Antigene nutzen zu können.The invention has for its object to find a simple way to influence the ligand exchange of MHC molecules, in order to build up therapeutic methods. In order to expand the spectrum of the improvement of the immunotherapies, it is desirable to also use larger molecules, e.g. whole proteins to be used as antigens.
Die Erfindung wird gemäß den Ansprüchen realisiert. Sie geht von dem überraschenden Befund aus, daß der Ligandenaustausch an MHC-Molekülen (MHC Klasse Il-Moleküle und MHC Klasse I-Moleküle) durch H- Brückendonoren oder -akzeptoren beeinflußt wird. Bevorzugt wird der Ligandenaustausch durch niedermolekulare H-Brückendonoren oder - akzeptoren beeinflußt .The invention is implemented according to the claims. It is based on the surprising finding that the ligand exchange on MHC molecules (MHC class II molecules and MHC class I molecules) is influenced by H-bridge donors or acceptors. The ligand exchange is preferably influenced by low molecular weight H-bridge donors or acceptors.
Überraschend war weiterhin, dass auch durch H-Brückendonoren oder - akzeptoren, bevorzugt durch niedermolekulare H-Brückendonoren oder - akzeptoren, der Austausch größerer Liganden (bevorzugt > 3.000 Dalton, auch > 10.000 Dalton) wie z.B. Proteine oder komplexe Proteingemische, an MHC- Molekülen (MHC Klasse Il-Moleküle und MHC Klasse I-Moleküle) beeinflußt wird. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung von immuntherapeutischen Verfahren durch Beeinflussung des Ligandenaustauschs von MHC-Molekülen durch H-Brückendonoren oder -akzeptoren. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur gezielten Antigenbeladung von Zellen durch Ligandenaustausch an MHC-Molekülen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Beeinflussung des Austausches von Liganden, wozu auch große Liganden zählen, H-Brückendonoren oder -akzeptoren verwendet werden, wobei als große Liganden bevorzugt ganze Proteine, Proteingemische und/oder komplexe Proteingemische fungieren. Gegenstand der Erfindung sind auch die so hergestellten Antigen-beladenen (Antigenpräsentierenden) Zellen, ggf. MHC-Moleküle, und deren Verwendung zur Behandlung von Krankheiten, speziell von Krebs- (wie z.B. Kolonkarzinome, Melanome, Nierenkarzinome, Lymphome) oder Infektionskrankheiten (wie z.B. Influenza, Malaria), sowie von Autoimmunerkrankungen (wie z.B. Multiple Sklerose, Rheumatoide Arthritis, Diabetes) oder zur Abschwächung von aggressiven Immunreaktionen.It was also surprising that the exchange of larger ligands (preferably> 3,000 Daltons, also> 10,000 Daltons), such as proteins or complex protein mixtures, on MHC molecules, also by H-bridge donors or - acceptors, preferably by low-molecular H-bridge donors or - acceptors (MHC class II molecules and MHC class I molecules) is influenced. The invention relates to a method for improving immunotherapeutic methods by influencing the ligand exchange of MHC molecules by H-bridge donors or acceptors. The invention also relates to a method for targeted antigen loading of cells by ligand exchange on MHC molecules, which is characterized in that H-bond donors or acceptors are used to influence the exchange of ligands, which also include large ligands, large ones being used Ligands preferably act as whole proteins, protein mixtures and / or complex protein mixtures. The invention also relates to the antigen-loaded (antigen-presenting) cells, possibly MHC molecules, and their use for the treatment of diseases, especially cancer (such as colon carcinomas, melanomas, kidney carcinomas, lymphomas) or infectious diseases (such as Influenza, malaria), as well as autoimmune diseases (such as multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes) or to weaken aggressive immune reactions.
Diese Beeinflussung kann zu einer Erhöhung oder zu einer Erniedrigung der Antigenbeladung von MHC -Molekülen führen, wofür im praktischen Teil Beispiele angegeben werden. Zur Auslösung tumorspezifischer, pathogen- spezifischer oder autoreaktiver Immunantworten ist eine Erhöhung der Beladung mit Antigen wünschenswert. Zur Auslösung der Immunantworten erfolgt eine Beladung von antigenrepräsentierenden Zellen, wie dendritischen Zellen (maturierte und nichtmaturierte), B-Zellen, Makrophagen und anderen.This influence can lead to an increase or a decrease in the antigen loading of MHC molecules, of which examples are given in the practical part. In order to trigger tumor-specific, pathogen-specific or autoreactive immune responses, an increase in the loading of antigen is desirable. To trigger the immune responses, antigen-representing cells such as dendritic cells (matured and unmatured), B cells, macrophages and others are loaded.
Zur Abschwächung von aggressiven Immunreaktionen ist eine Erniedrigung der Beladung mit niedrigaffinen Antigenen erforderlich.In order to weaken aggressive immune reactions, the load with low-affinity antigens must be lowered.
Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt durch die gezielte Erhöhung bzw. Erniedrigung der Beladung eine enorme Verbesserung von immuntherapeutischen Verfahren.The method according to the invention brings about an enormous improvement in immunotherapeutic methods by the targeted increase or decrease in the load.
Niedermolekulare H-Brückendonoren im Sinne der Erfindung sind niedere aliphatische Alkohole, bevorzugt Ethanol, Propanol oder Butanol. Gleichermaßen geeignet sind Phenole, Aniline oder deren Derivate, bevorzugt Parachlorphenol. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung werden als Donoren auch bereits bekannte Pharmazeutika wie z.B. Diprivan (2,6-Diisopropylphenol) eingesetzt. Letzteres ist besonders vorteilhaft, weil diese Pharmazeutika nicht gesondert zugelassen werden müssen. Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, Kombinationen der genannten Verbindungen als H-Brückendonoren einzusetzen.Low molecular weight H-bridge donors in the sense of the invention are lower aliphatic alcohols, preferably ethanol, propanol or butanol. Phenols, anilines or their derivatives, preferably parachlorophenol, are equally suitable. In a further preferred embodiment of the invention, well-known pharmaceuticals such as diprivan (2,6-diisopropylphenol) are also used as donors. The latter is particularly advantageous because these pharmaceuticals do not have to be approved separately. According to the invention, it is also possible to use combinations of the compounds mentioned as H-bridge donors.
Mit dem neuen Verfahren eröffnen sich die vielfältigsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Immuntherapie. Eine spezielle Variante „ex vivo" soll nachfolgend besonders aufgeführt werden.The new procedure opens up a wide range of options for improving immunotherapy. A special variant "ex vivo" is to be specifically listed below.
Zur Behandlung von Krankheiten, speziell von Krebs- (wie Koloncarcinome, Melanome, Lymphome) oder Infektionskrankheiten (wie Influenza, Malaria), erfolgt eine Beladung von körpereigenen dendritischen Zellen mit tumor- bzw. pathogenspezifischen Antigenen durch H-Brückendonoren oder -akzeptorent, wonach die Zellen anschließend zur Auslösung der Immunantwort dem Patienten reinjiziert werden.For the treatment of diseases, especially cancer (such as colon carcinomas, melanomas, lymphomas) or infectious diseases (such as influenza, malaria), the body's own dendritic cells are loaded with tumor- or pathogen-specific antigens by H-bridge donors or acceptors, after which the Cells are then reinjected to trigger the immune response to the patient.
Weiterhin kann zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen (wie Multiple Sklerose, Rheumatoide Arthritis, Diabetes), eine Beladung von körpereigenen unreifen dendritischen Zellen mit gewebsspezifischen Selbstantigenen durch H- Brückendonoren oder -akzeptoren erfolgen, wonach die Zellen anschließend zur Auslösung einer suppressiven Immunantwort dem Patienten reinjiziert werden. Alternativ können ggf. auch reife dendritische Zellen verwendet werden.Furthermore, for the treatment of autoimmune diseases (such as multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, diabetes), the body's own immature dendritic cells can be loaded with tissue-specific self-antigens by means of H-bridge donors or acceptors, after which the cells are then reinjected to trigger a suppressive immune response to the patient. Alternatively, mature dendritic cells can also be used if necessary.
Ein Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, dass sowohl Antigenkomponenten als auch ganze Proteine, Proteingemische und sogar relativ komplexe Proteingemische, wie z.B. myelinhaltiges Rückenmark- homogenat, auf vorzugsweise MHC Klasse II Moleküle geladen werden können. Damit ist es möglich, dass z. B. zum Auslösen einer Tumorantwort die antigenrepräsentierenden Zellen ex vivo mit tumorassoziierten Tumorzellysaten beladen werden können und diese Beladung erfindungsgemäß durch die Kleinmoleküle (H-Brückendonoren oder -akzeptoren) zu verstärken.An advantage of the new method is that both antigen components and whole proteins, protein mixtures and even relatively complex protein mixtures, such as myelin-containing spinal cord homogenate, can be loaded onto preferably MHC class II molecules. It is possible that, for. B. to trigger a tumor response, the antigen-representing cells ex vivo with tumor-associated tumor cell lysates can be loaded and reinforce this loading according to the invention by the small molecules (H-bridge donors or acceptors).
Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele und Abbildungen näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below by means of exemplary embodiments and illustrations
Ausführungsbeispiel 1 :Example 1:
Äthanol ist eins der einfachsten kleinen Moleküle mit der Fähigkeit, eine H- Bindung zu bilden (Peoples u.a., 1996). Um den Einfluss auf die Peptidbeladung zu prüfen, wurden lösliche HLA-DR1 -Moleküle mit einem hochaffinen Peptidliganden (HA306-318) in Abwesenheit oder Anwesenheit von Äthanol inkubiert. Nach 8 h wurde die Komplexbildung durch SDS-PAGE analysiert. Wie auf Abb. 1 gezeigt wird, hat die Anwesenheit von Äthanol die Peptidkomplexmenge bedeutend erhöht. Sichtbar gemacht durch Silberfärbung war die Bande, die den SDS-stabilen HA306-318/HLA-DR1 -Komplex darstellt, in der äthanolhaltigen Probe (Abb. 1 , Bahn 4) klar sichtbar, während die entsprechende Bande weitaus blasser war, wenn kein Äthanol enthalten war (Bahn 3). Eine Quantifizierung der Beladungswirksamkeit durch ELISA zeigte, dass die Komplexmenge, die sich in Anwesenheit von 5 %-igem Äthanol bildete, etwa um ein 5-faches höher war, als in Abwesenheit (Daten nicht angegeben).Ethanol is one of the simplest small molecules with the ability to form an H bond (Peoples et al., 1996). In order to examine the influence on the peptide loading, soluble HLA-DR1 molecules were incubated with a high-affinity peptide ligand (HA306-318) in the absence or presence of ethanol. After 8 h the complex formation was analyzed by SDS-PAGE. As shown in Fig. 1, the presence of ethanol has significantly increased the amount of peptide complex. Visible by silver staining, the band representing the SDS-stable HA306-318 / HLA-DR1 complex was clearly visible in the ethanol-containing sample (Fig. 1, lane 4), while the corresponding band was far paler if no ethanol was included (lane 3). Quantification of the loading efficiency by ELISA showed that the amount of complex formed in the presence of 5% ethanol was about 5 times higher than in the absence (data not given).
In der nächsten Versuchsreihe wurde der Einfluss von Äthanol auf die Freisetzung des .Invariant Chain'-CLIP-Peptids untersucht (Abb. 2). Das .Invariant Chain'-Molekül bindet auf frühen Biosynthesestufen an MHC Klasse Il-Proteine und leitet sie in den endosomalen MIIC-Teil, wo die durch HLA-DM vermittelte Peptidbeladung erfolgt (Busch u. a., 2000). Nach dem proteolytischen Abbau des .Invariant Chain'-Proteins verbleibt das CLIP-Peptid (IC106-120) gewöhnlich an der Bindestelle, bis es durch Liganden höherer Affinität ausgetauscht wird. Die Versuche mit Äthanol haben gezeigt, dass für HLA-DR2 eine dosisabhängige Freisetzung von CLIP in Anwesenheit von 10 μg/ml freien MBP86-100 Peptid zu beobachten war. In Abwesenheit von freiem hochaffinen Peptid hat Äthanol kein CLIP freigesetzt, was zeigt, dass Äthanol tatsächlich die Austauschreaktion von CLIP katalysiert hat. Im Gegensatz zu HLA-DR2 wurde keine Auswirkung auf HLA-DR1 festgestellt. Selbst wenn ein 10 Mal höher affiner Ligand (HA306-318) anwesend war, als im Fall von HLA- DR2, war Äthanol nicht in der Lage, den Austausch zu katalysieren. Offensichtlich verhindert die höhere Affinität von CLIP gegenüber HLA-DR1 die Freisetzung aus diesem MHC Klasse Il-Molekül durch Äthanol.In the next series of experiments, the influence of ethanol on the release of the .Invariant Chain'-CLIP peptide was examined (Fig. 2). The 'invariant chain' molecule binds to MHC class II proteins at early biosynthesis stages and directs them to the endosomal MIIC part, where the peptide loading mediated by HLA-DM takes place (Busch et al., 2000). After proteolytic degradation of the "invariant chain" protein, the CLIP peptide (IC106-120) usually remains at the binding site until it is replaced by ligands of higher affinity. The tests with ethanol have shown that for HLA-DR2 a dose-dependent release of CLIP was observed in the presence of 10 μg / ml free MBP86-100 peptide. In the absence of free high affinity peptide, ethanol did not release CLIP, which shows that ethanol did catalyze the exchange reaction of CLIP. In contrast to HLA-DR2 was found to have no effect on HLA-DR1. Even when a 10-fold higher affinity ligand (HA306-318) was present than in the case of HLA-DR2, ethanol was unable to catalyze the exchange. Apparently, the higher affinity of CLIP for HLA-DR1 prevents the release from this MHC class II molecule by ethanol.
Der frühere Versuch zeigte Ähnlichkeiten mit der von HLA-DM katalysierten Austauschreaktion. Für eine weitere Einschätzung des durch Äthanol vermittelten Ligandenaustausches wurde die Freisetzung des CLIP-Peptids durch Äthanol direkt mit der CLIP-Freisetzung, die durch lösliche HLA-DM ausgelöst wurde, verglichen. Für beide, HLA-DM (Abb. 3, mittlere Reihe) und Äthanol (untere Reihe) wurde die Freisetzungsreaktion in Anwesenheit titrierter Mengen von freien Peptiden mit hoher Affinität (MBP86-100), mit mittlerer Affinität (IC 106-120) und mit niedriger Affinität (HA306-318) zum HLA-DR2- Molekül durchgeführt und mit der CLIP-Freisetzung der nichtkatalysierten Austauschreaktion (obere Reihe) verglichen. Da HLA-DM einen endosomalen pH-Wert benötigt, um eine optimale katalytische Aktitvität zu zeigen, wurde der erste Teil des Versuchs bei einem pH-Wert von 5,0 (Abb. 3A) durchgeführt. Gemäß früheren Berichten (Sloan u.a., 1995) wurde der Einfluss von HLA-DM nur in Anwesenheit eines hochaffinen Bindungspeptides offensichtlich. Eine nahezu vollständige Freisetzung des biotinylierten CLIP-Peptides wurde bei einer Konzentration von nur 10 μg/ml MBP-Peptid festgestellt, während im wesentlichen kein Unterschied zur Kontrollreaktion in Anwesenheit von CLIP 106-120- bzw. HA306-318-Peptid zu beobachten war. Genau das gleiche Ergebnis wurde jedoch auch mit Äthanol erzielt. In Anwesenheit von 5 %-igem Äthanol wurde CLIP durch 10 μg/ml MBP86-100, jedoch nicht durch IC 106-120 bzw. HA306-318, aus der Bindestelle von HLA-DR2 verdrängt. Äthanol vermittelt somit am HLA-DR2 Molekül einen Austausch der Peptide entsprechend ihrer Affinität. Im zweiten Teil dieses Versuchs wurde die Wirksamkeit von HLA-DM und Äthanol bei der Ligandenfreisetzung unter physiologischen Bedingungen (Abb. 3B) getestet. Bekanntlich zeigen HLA-DM-Moleküle eine geringe bzw. keine katalytische Aktivität bei einem pH-Wert von 7,0 (Busch u. and., 1998) und entsprechend diesen Berichten (Jensen u. and., 1999) war bei einem pH-Wert von 7,3 nahezu keine Freisetzung von biotinyliertem CLIP-Peptid aus HLA- DR2-Molekülen zu beobachten. In Anwesenheit von HLA-DM waren deshalb nach der Inkubation noch etwa 80 % des CLIP/HLA-DR2-Komplexes detektierbar. Im Gegensatz zu HLA-DM war die Ligandenaustauschkapazität von Äthanol bei neutralem pH-Wert nur leicht vermindert. Weniger als 12 % der HLA-DR2-Moleküle waren nach der Inkubation mit Äthanol noch mit CLIP beladen. Diese Wirkung ist wahrscheinlich auf das unveränderte Dipolmoment der Hydroxylgruppe von Äthanol zurückzuführen, die im Gegensatz zur HLA- DM Aktivität durch den erhöhten pH-Wert nicht beeinflusst wird.The previous experiment showed similarities to the exchange reaction catalyzed by HLA-DM. For a further assessment of the ethanol-mediated ligand exchange, the release of the CLIP peptide by ethanol was compared directly with the CLIP release, which was triggered by soluble HLA-DM. For both HLA-DM (Fig. 3, middle row) and ethanol (bottom row), the release reaction was in the presence of titrated amounts of free peptides with high affinity (MBP86-100), with medium affinity (IC 106-120) and with low affinity (HA306-318) for the HLA-DR2 molecule and compared with the CLIP release of the uncatalyzed exchange reaction (top row). Since HLA-DM needs an endosomal pH to show optimal catalytic activity, the first part of the experiment was carried out at a pH of 5.0 (Fig. 3A). According to previous reports (Sloan et al., 1995), the influence of HLA-DM was only evident in the presence of a high-affinity binding peptide. An almost complete release of the biotinylated CLIP peptide was found at a concentration of only 10 μg / ml MBP peptide, whereas essentially no difference to the control reaction in the presence of CLIP 106-120 or HA306-318 peptide was observed. Exactly the same result was achieved with ethanol. In the presence of 5% ethanol, CLIP was displaced from the HLA-DR2 binding site by 10 μg / ml MBP86-100, but not by IC 106-120 or HA306-318. Ethanol thus mediates an exchange of the peptides on the HLA-DR2 molecule according to their affinity. In the second part of this experiment, the effectiveness of HLA-DM and ethanol in ligand release under physiological conditions was tested (Fig. 3B). HLA-DM molecules are known to have little or no catalytic activity at pH 7.0 (Busch et al., 1998) and according to these reports (Jensen et al., 1999) was at a pH Value of 7.3 almost no release of biotinylated CLIP peptide from HLA To observe DR2 molecules. In the presence of HLA-DM, approximately 80% of the CLIP / HLA-DR2 complex was therefore still detectable after the incubation. In contrast to HLA-DM, the ligand exchange capacity of ethanol was only slightly reduced at neutral pH. Less than 12% of the HLA-DR2 molecules were still loaded with CLIP after incubation with ethanol. This effect is probably due to the unchanged dipole moment of the hydroxyl group of ethanol, which, in contrast to the HLA-DM activity, is not influenced by the increased pH.
Ausführungsbeispiel 2:Example 2:
Um noch wirksamere Verbindungen identifizieren zu können, wurde eine Reihe organischer Kleinmoleküle mit verschiedenen funktionellen Gruppen getestet (Ein Manuskript wird erstellt). Am wirksamsten erwiesen sich dabei hydrophobe Verbindungen, die Hydroxylgruppen aufwiesen. Für aliphatische Alkohole wurde festgestellt, daß sich die katalytische Tätigkeit mit der Kettenlänge erhöht (Abb. 4A). Methanol (C-i) hat praktisch keine Auswirkungen, Äthanol hat eine 50 %-ige Freisetzung des CLIP-Peptids bei einer Konzentration von 600 mM ausgelöst, n-Propanol bei 140 mM und n-Butanol (C4) bei einer Konzentration von 40 mM. Der Ersatz der Hydroxylgruppe durch (positiv geladene) Aminogruppen führte zu einem vollständigen Verlust der katalytischen Aktivität. Daher war mit n-Propylamin (Abb. 4B, oberes Bild) keine Freisetzung zu beobachten. Aromatische Verbindungen tendierten dazu, wirksamere Ligandenaustauscher zu sein als aliphatische Moleküle. Die Aktivität von 2 aromatischen Verbindungen wird im unteren Bild von Abb. 4B gezeigt. Phenol löste eine 50 %-ige Freisetzung bei einer Konzentration von etwa 30 mM aus. Eine ähnliche Wirkung wurde auch mit Anilin festgestellt, das auf Grund seiner Mesomeriestrukturen eine ungeladene Aminogruppe aufweist (Abb. 4B, unteres Bild). Keine Freisetzung wurde mit Äthanolamin oder Aminosäuren wie Tyrosin festgestellt. Offenbar verhindert die Anwesenheit geladener Substituenten die katalytische Wirkung, selbst wenn sie von der H-Bindungs-Donorgruppe entfernt sind (keine Daten angeführt). Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchungen war jedoch, dass festgestellt wurde, dass die Verbindung eine funktioneile Gruppe aufzuweisen hat, die als H-Bindungsdonor fungieren kann. Wie auf Abb. 4C gezeigt wird, hat die Beseitigung der Hydroxylgruppe bzw. der Blockade der H-Donor-Funktion durch eine Substitution des Wasserstoffs die katalytische Wirkung völlig aufgehoben.In order to identify even more effective compounds, a number of small organic molecules with different functional groups were tested (a manuscript is created). The most effective proved to be hydrophobic compounds that had hydroxyl groups. For aliphatic alcohols it was found that the catalytic activity increases with the chain length (Fig. 4A). Methanol (Ci) has practically no effects, ethanol triggered a 50% release of the CLIP peptide at a concentration of 600 mM, n-propanol at 140 mM and n-butanol (C 4 ) at a concentration of 40 mM. Replacing the hydroxyl group with (positively charged) amino groups led to a complete loss of catalytic activity. Therefore no release was observed with n-propylamine (Fig. 4B, top picture). Aromatic compounds tended to be more effective ligand exchangers than aliphatic molecules. The activity of 2 aromatic compounds is shown in the lower image of Fig. 4B. Phenol triggered a 50% release at a concentration of about 30 mM. A similar effect was also found with aniline, which has an uncharged amino group due to its mesomer structure (Fig. 4B, bottom picture). No release was found with ethanolamine or amino acids such as tyrosine. Apparently, the presence of charged substituents prevents the catalytic activity even if they are removed from the H bond donor group (no data given). However, the most important result of these studies was that the compound was found to have a functional group that can act as an H bond donor. As shown in Fig. 4C, the removal of the hydroxyl group or the blocking of the H donor function by substitution of the hydrogen completely abolished the catalytic effect.
Für alle folgenden Experimente wurden die wirksameren Kleinmoleküle n- Propanol und Phenol anstatt Äthanol verwendet. Ihr Einfluss auf die Bindung hochaffiner Liganden an HLA-DR/CLIP-Komplexe wird auf Abb. 5 gezeigt. In Abwesenheit dieser Alkohole wurden nur relativ niedrige Bindegeschwindigkeiten gemessen. Nach einer 3-stündigen Inkubation wurden deshalb weniger als 10 % von HLA-DR1 mit HA306-318 beladen und etwa 38 % der HLA-DR2-Moleküle wurden mit MBP86-100 beladen. Im Gegensatz dazu hat die Anwesenheit von 75 mM Phenol die Zeit für die Erreichung der halben Maximalbeladung (tι/2) auf wenige Minuten reduziert. Mit HA306-318 und HLA- DR1 wurde tι/2 mit etwa 15 Min. ermittelt, während mit MBP86-100 und HLA- DR2 t-ι/2 nur 5 Min. betrug. Eine derart schnelle Beladung zeigt die Bildung peptidrezeptiver Formen von MHC Klasse II-Molekülen an (Rabinowitz und and., 1998). Verglichen mit Phenol zeigte n-Propanol nur eine leicht reduzierte Wirkung für HLA-DR2, jedoch war für HLA-DR1 ein beachtlicher Rückgang der Beladungswirksamkeit, zu beobachten. Es wurde berichtet, dass die rezeptiven Formen nach dem Freisetzen der Peptidliganden auftreten (Natarajan und and., 1999, Rabinowitz und and., 1998). Daher könnte der Unterschied in der Beladungskapazität von Phenol und n-Propanol auf die höhere Stabilität der HLA-DR1/CLIP-Komplexe zurückzuführen sein, das gegenüber der CLIP- Freisetzung durch das schwächere n-Propanol weniger empfindlich ist (s. Abb.For all subsequent experiments, the more effective small molecules n-propanol and phenol were used instead of ethanol. Their influence on the binding of high affinity ligands to HLA-DR / CLIP complexes is shown in Fig. 5. In the absence of these alcohols, only relatively low binding rates were measured. Therefore, after a 3 hour incubation less than 10% of HLA-DR1 was loaded with HA306-318 and about 38% of the HLA-DR2 molecules were loaded with MBP86-100. In contrast, the presence of 75 mM phenol reduced the time to reach half the maximum load (tι / 2 ) to a few minutes. With HA306-318 and HLA-DR1 tι / 2 was determined to be about 15 minutes, while with MBP86-100 and HLA-DR2 t-ι / 2 was only 5 minutes. Such a rapid loading indicates the formation of peptide-receptive forms of MHC class II molecules (Rabinowitz and others, 1998). Compared to phenol, n-propanol showed only a slightly reduced effect for HLA-DR2, however a considerable decrease in the loading efficiency was observed for HLA-DR1. The receptive forms have been reported to occur after the release of the peptide ligands (Natarajan et al., 1999, Rabinowitz and et al., 1998). The difference in the loading capacity of phenol and n-propanol could therefore be due to the higher stability of the HLA-DR1 / CLIP complexes, which is less sensitive to the CLIP release due to the weaker n-propanol (see Fig.
2). Da kleinmolekulare H-Bindungsdonoren die Wirksamkeit bei einem neutralen pH-Wert aufrechterhalten, konnten sie unter physiologischen Bedingungena lebenden Zellen getestet werden. Im Gegensatz zu dem stärkeren Phenol hat n-Propanol die Lebensfähigkeit der Zellen nicht beeinträchtigt. Es wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, bei denen der Einfluss von n-Propanol auf die Geschwindigkeit des Ligandenaustausches an der Zelloberfläche ermittelt wurde. Zunächst wurde die Freisetzung natürlicher Liganden von MHC Klasse II-Molekülen an der Zelloberfläche durch Messung der Menge "leerer" MHC-Moleküle nach der Einwirkung von n-Propanol auf dentritische Zellen getestet. Die Analyse wurde durch Verwendung des konformationsspezifischen KL304 Antikörpers (LaPan und and., 1992) durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass sich dieser Antikörper ausschließlich an leere MHC Klasse Il-Moleküle bindet (Santambrogio und and., 1999a, Santambrogio und and., 1999b). Eine FACS-Analyse mit dendritischer Zellen (entwickelt aus Mausknochenmarkzellen) ergab, dass die Menge leerer MHC Klasse Il- Moleküle nach einer 4-stündigen Inkubation mit 2%-igem n-Propanol tatsächlich wesentlich höher war (Abb. 6A). Die Medianfluoreszenz der KL304-Färbung betrug 81 , während in Abwesenheit von n-Propanol ein Wert von nur 38 gemessen wurde. Um sicherzustellen, dass die Inkubation mit n-Propanol peptidrezeptive MHC Klasse Il-Moleküle erzeugt, wurde die Einwirkung auf dendritische Zellen in Anwesenheit hochaffiner Peptide wiederholt (Abb. 6B). Für diese Experimente wurden dendritische Zellen mit enzephalitogenem PLP139-151 -Peptid in Abwesenheit oder Anwesenheit von 2 %-igem n-Propanol inkubiert. Die KL304- Färbung zeigte, dass in Abwesenheit von n-Propanol die Menge leerer MHC- Moleküle nur leicht vermindert war. Nur bei der höchsten angewendeten Peptidkonzentration (10 μg/ml) wurde eine 26 %-ige Abnahme der KL304- Färbung von 38 auf 28 festgestellt. Im Gegensatz dazu hat sich in Anwesenheit von 2 %-igem n-Propanol die Menge feststellbarer leerer MHC Klasse II- Moleküle um nahezu 85 % vermindert. Die Medianfluoreszenz der KL304- Färbung dentritischer Zellen hat sich bei n-Propanol-Einwirkung von 81 (festgestellt in Abwesenheit des Peptides) auf 12 bei einer Konzentration von 10 μg/ml Peptid vermindert. Somit ist n-Propanol in der Lage, funktioneile leere MHC-Klasse Il-Moleküle an der Oberfläche Antigen präsentierender Zellen zu erzeugen, die mit hochaffinen Peptidliganden wirksam beladen werden können. Die Peptidbeladung wurde mit biotinylierten Peptiden weiter analysiert. Die Färbung mit Phycoerythrin markiertem Streptavidin ermöglichte die direkte Bestimmung der Peptidmenge, die an die Zelloberfläche gebunden war, durch die FACS-Analyse. Für diese Experimente wurden Fibroblastzellen, die entweder HLA-DR1 oder HLA-DR2 exprimieren, mit titrierten Mengen von Biotin-HA306-318- bzw. Biotin-MBP86-100-Peptid inkubiert (Abb. 7A). In Anwesenheit von n-Propanol verstärkte sich die Färbung von HA306-318 auf HLA-DR1 exprimierenden Fibroblastzellen um etwa das 10-fache, während für MBP86-100 und HLA-DR2 die Verstärkung sogar das 20-fache betrug. Mit beiden Peptiden wurde keine Oberflächenfärbung mit nichttransfizierten Fibroblastzellen, die keine MHC-Klasse Il-Moleküle exprimieren, festgestellt, was bestätigt, dass MHC Klasse Il-Moleküle tatsächlich mit den Peptiden beladen waren.2). Because small molecular H-bond donors maintain activity at a neutral pH, they could be tested under living cell physiological conditions. In contrast to the stronger phenol, n-propanol did not affect cell viability. A number of experiments were carried out in which the influence of n-propanol on the rate of ligand exchange on the cell surface was determined. First, the release of natural ligands of MHC class II molecules on the cell surface was tested by measuring the amount of "empty" MHC molecules after the action of n-propanol on dentritic cells. The analysis was performed using the conformation-specific KL304 antibody (LaPan et al., 1992). It was found that this antibody only binds to empty MHC class II molecules (Santambrogio et al., 1999a, Santambrogio et al., 1999b). A FACS analysis with dendritic cells (developed from mouse bone marrow cells) showed that the amount of empty MHC class II molecules was actually significantly higher after a 4-hour incubation with 2% n-propanol (Fig. 6A). The median fluorescence of the KL304 staining was 81, while in the absence of n-propanol a value of only 38 was measured. In order to ensure that the incubation with n-propanol produces peptide-receptive MHC class II molecules, the action on dendritic cells was repeated in the presence of high-affinity peptides (Fig. 6B). For these experiments, dendritic cells were incubated with encephalitogenic PLP139-151 peptide in the absence or presence of 2% n-propanol. The KL304 staining showed that the amount of empty MHC molecules was only slightly reduced in the absence of n-propanol. Only at the highest peptide concentration used (10 μg / ml) was there a 26% decrease in KL304 staining from 38 to 28. In contrast, in the presence of 2% n-propanol, the amount of detectable empty MHC class II molecules decreased by almost 85%. The median fluorescence of the KL304 staining of dendritic cells decreased with n-propanol exposure from 81 (found in the absence of the peptide) to 12 at a concentration of 10 μg / ml peptide. Thus, n-propanol is able to generate functional, empty MHC class II molecules on the surface of antigen-presenting cells, which can be effectively loaded with high-affinity peptide ligands. The peptide loading was further analyzed with biotinylated peptides. Staining with streptavidin labeled with phycoerythrin allowed the amount of peptide bound to the cell surface to be determined directly by FACS analysis. For these experiments, fibroblast cells expressing either HLA-DR1 or HLA-DR2 were incubated with titrated amounts of biotin HA306-318 or biotin MBP86-100 peptide (Fig. 7A). In the presence of n-propanol, the staining of HA306-318 on fibroblast cells expressing HLA-DR1 was approximately 10-fold, while for MBP86-100 and HLA-DR2 the amplification was even 20-fold. With no surface staining was observed with either peptide with non-transfected fibroblast cells that do not express MHC class II molecules, which confirms that MHC class II molecules were actually loaded with the peptides.
Schließlich wurden T-Zellenexperimente durchgeführt, um zu überprüfen, ob die Erhöhung der Beladungswirksamkeit auch in verbesserte T-Zellenantworten umgesetzt wurde (Abb. 7B-C). HLA-DR exprimierende Fibroblastzellen wurden mit Peptidantigenen in Abwesenheit oder Anwesenheit von n-Propanol beladen und die Immunantwort mit CH7CH17 T-Zellen, einer Jurkat-Zellinie, welche einen für HLA-DR1/HA306-318 spezifischen T-Zellenrezeptor exprimiert (Wedderburn und and., 1995), oder dem für HLA-DR2/MBP86-100 spezifischen Maus-T-Zellen-Hybridom 08073 (Abb. 7B) getestet. Entsprechend der Peptidbeladung wurde die HLA-DR1 restringierte T-Zellantwort bei etwa 10 fach niedrigeren Peptidkonzentrationen ausgelöst, wenn 2 %-iges n-Propanol während der Inkubation der antigenpräsentierenden Zelle mit dem HA306-318- Peptid anwesend war. Die HLA-DR2 restringierten T-Zellen benötigten sogar weniger als 1/20 der Peptidkonzentration, um stimuliert zu werden, wenn das Beladen von MBP86-100 in Anwesenheit von n-Propanol erfolgte.Finally, T-cell experiments were carried out to check whether the increase in loading efficiency was also translated into improved T-cell responses (Fig. 7B-C). Fibroblast cells expressing HLA-DR were loaded with peptide antigens in the absence or presence of n-propanol, and the immune response was charged with CH7CH17 T cells, a Jurkat cell line that expresses a T cell receptor specific for HLA-DR1 / HA306-318 (Wedderburn and et al ., 1995), or the mouse T cell hybridoma 08073 (Fig. 7B) specific for HLA-DR2 / MBP86-100. According to the peptide loading, the HLA-DR1 restricted T cell response was triggered at about 10 times lower peptide concentrations if 2% n-propanol was present during the incubation of the antigen presenting cell with the HA306-318 peptide. The HLA-DR2 restricted T cells even required less than 1/20 of the peptide concentration to be stimulated when loading MBP86-100 in the presence of n-propanol.
Ausführungsbeispiel 3:Example 3:
Die Verbesserung von n-Propanol bei der T-Zellen-Reaktion wurde besonders deutlich bei einem Kinetikexperiment bei dem 0,1 μg/ml MBP86-100 Peptid für die Stimulierung der 08073 T-Zellen verwendet wurden (Abb. 7C). Nach 8- stündiger Beladung in Abwesenheit von n-Propanol erreichte die IL-2- Freisetzung des T-Zellhybridoms nur einen Wert von 0,4 U/ml. Die Peptidbeladung in Anwesenheit von 2 %-igem n-Propanol führte hingegen zu einer wesentlich schnelleren und stärkeren T-Zellenreaktion. Bereits nach 2- stündigem Beladen der APC wurde eine Antigendichte erreicht, die Freisetzung von 1 ,2 U/ml auslöste und die Beladezeit von 8 h erhöhte die IL-2-Freisetzung auf 2,1 U/ml. Die hyperbolische Form der Reaktionskurve lässt eine Zweiphasenkinetik vermuten. Nach der ursprünglich raschen Bindung des Peptids an die vorhandenen MHC-Moleküle an der Zelloberfläche geht die Geschwindigkeit zurück und die Lieferung von rückgeführten bzw. neu gebildeten MHC Klasse Il-Komplexen vom endosomalen Weg geschwindigkeitsbegrenzend zu werden.The improvement in n-propanol in the T cell reaction was particularly evident in a kinetic experiment in which 0.1 μg / ml MBP86-100 peptide was used to stimulate the 08073 T cells (Fig. 7C). After loading for 8 hours in the absence of n-propanol, the IL-2 release of the T cell hybridoma only reached a value of 0.4 U / ml. The peptide loading in the presence of 2% n-propanol, on the other hand, led to a much faster and stronger T cell reaction. After loading the APC for 2 hours, an antigen density was reached, the release of 1.2 U / ml was triggered and the loading time of 8 h increased the IL-2 release to 2.1 U / ml. The hyperbolic shape of the reaction curve suggests two-phase kinetics. After the originally rapid binding of the peptide to the existing MHC molecules on the cell surface, the Speed back and the delivery of recirculated or newly formed MHC class II complexes from the endosomal way to speed limiting.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass die T-Zellenexperimente zeigen, dass die Anwesenheit von n-Propanol die T-Zellenreaktion gegenüber fremden Antigenen, wie dem aus dem Virus hergeleiteten HA306-318-Peptid oder Eigenepitopen wie dem enzephalitogenen MBP86-100-Peptid erheblich verstärkt. So können kleinmolekulare H-Bindungsdonoren die Schwellenkonzentration der (Auto-)-Antigene effektiv vermindern, um antigenspezifische T-Zellenreaktionen auszulösen.In summary, the T cell experiments show that the presence of n-propanol significantly enhances the T cell response to foreign antigens such as the virus-derived HA306-318 peptide or self-epitopes such as the encephalitogenic MBP86-100 peptide , Small molecular H-bond donors can effectively reduce the threshold concentration of the (auto) antigens in order to trigger antigen-specific T cell reactions.
Ausführungsbeispiel 4:Example 4:
In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wurden noch effektivere Ligandenaustauschkatalysatoren identifiziert. p-Chlorphenol (pCP) ist eine der Verbindungen, welche verglichen mit n-Propanol bereits in 200fach niedrigeren Konzentrationen wirken. Abb. 8A zeigt einen direkten Vergleich dieser beiden Substanzen. Bei der Beladung HLA-DR2 exprimierender Fibroblastenzellen mit biotinyliertem MBP86-100 Peptid wird eine Fluoreszenz von 10 bereits bei einer pCP-Konzentration von 1mM erreicht, während mit n-Propanol zur Erzielung dieses Wertes dagegen eine Konzentration von 200mM nötig ist. Ähnlich drastische Ergebnisse lassen sich auch mit HLA-DR1 exprimierende Mausmilzzellen erzielen. Die FACS Analyse in Abb. 8B zeigt die Beladung dieser Zellen mit biotinyliertem HA306-318 Peptid. Bei den Zellen, welche in Anwesenheit von 2mM pCP mit den Peptiden inkubiert wurden, ist eine deutliche Verschiebung der Zellpopulation zu erkennen (unten rechts). Bei Zellen, bei denen die Beladung in Abwesenheit von pCP stattfand, ist dagegen fast überhaupt keine Verschiebung zu erkennen (unten links). Neben der Streptavidinfärbung (Bestimmung der Peptidbeladung) ist in diesem Experiment auch eine Färbung der HLA-DR Moleküle mit anti-HLA-DR-FITC Antikörpern durchgeführt worden. Die Spezifität der pCP vermittelten Beladung mit biotinylierten Peptiden sehr deutlich daran zu erkennen, das nur die HLA-DR positiven Zellen mit Streptavidin-PE angefärbt werden. Ausführungsbeispiel 5:In the further embodiment of the invention, even more effective ligand exchange catalysts have been identified. p-Chlorophenol (pCP) is one of the compounds that work at 200 times lower concentrations than n-propanol. Fig. 8A shows a direct comparison of these two substances. When loading HLA-DR2 expressing fibroblast cells with biotinylated MBP86-100 peptide, a fluorescence of 10 is already achieved at a pCP concentration of 1mM, whereas with n-propanol a concentration of 200mM is necessary to achieve this value. Similar drastic results can also be achieved with mouse spleen cells expressing HLA-DR1. The FACS analysis in Fig. 8B shows the loading of these cells with biotinylated HA306-318 peptide. A clear shift in the cell population can be seen in the cells which were incubated with the peptides in the presence of 2mM pCP (bottom right). In contrast, for cells in which the loading took place in the absence of pCP, there is almost no shift at all (bottom left). In addition to streptavidin staining (determination of the peptide loading), the HLA-DR molecules were also stained with anti-HLA-DR-FITC antibodies in this experiment. The specificity of the pCP-mediated loading with biotinylated peptides can be seen very clearly from the fact that only the HLA-DR positive cells are stained with streptavidin-PE. Example 5:
Verbesserte Bindung von MBP an lösliche HLA-DR2 durch Parachlorphenol (pCP)Improved binding of MBP to soluble HLA-DR2 by parachlorophenol (pCP)
Der Einfluss von Parachlorphenol (pCP) auf die Bindung von MBP an HLA-DR2 wurde zunächst in einem ELISA mit löslichen MHC Klasse II-Molekülen getestet (Abb. 1). HLA-DR2-Molekülen wurden mit biotinyliertem CLIP-Peptid (BiotinCLIP) beladen, um damit die Bindung von unbiotinylierten Liganden in einer durch pCP-vermittelten Austauschreaktion (7) zu bestimmen. In diesem Versuch wurde die Bindung der Peptide MBP 86-100 und HA306-318 sowie des gereinigten MBP Proteins durch die Menge an BiotinCLIP angezeigt, die nach der Inkubation des HLA-DR2/biotinCLIP Komplexes mit diesen Liganden freigesetzt wurde.The influence of parachlorophenol (pCP) on the binding of MBP to HLA-DR2 was first tested in an ELISA with soluble MHC class II molecules (Fig. 1). HLA-DR2 molecules were loaded with biotinylated CLIP peptide (BiotinCLIP) in order to determine the binding of unbiotinylated ligands in a pCP-mediated exchange reaction (7). In this experiment, the binding of the peptides MBP 86-100 and HA306-318 and the purified MBP protein was indicated by the amount of BiotinCLIP that was released after incubation of the HLA-DR2 / biotinCLIP complex with these ligands.
MBP 86-100 (Abb. 1 , linkes Feld) bindet zwar mit hoher Affinität an HLA-DR2, jedoch löste das Peptid allein lediglich eine Freisetzung von etwa 15 % des CLIP-Peptids aus. In Anwesenheit von 10 mM pCP dissoziierte jedoch mehr als 98 % des CLIP-Peptids aus dem HLA-DR2-Komplex (pCP allein zeigte keine Wirkung). HA 306-318 weist lediglich eine niedrige Affinität zum HLA- DR2-Molekül auf. Es war keine wesentliche CLIP-Freisetzung trotz der Anwesenheit von pCP zu beobachten (Abb. 1 , mittleres Feld), da H- Brückendonorverbindungen einen Peptidaustausch nur dann katalysieren, wenn der freie Ligand eine hohe Affinität zum MHC-Molekül aufweist (7). Eine von der pCP Menge abhängige Zunahme der CLIP-Freisetzung war auch zu beobachten, wenn freies MBP Protein eingesetzt wurde (Abb. 1 , rechtes Feld). 35 % der CLIP-Freisetzung war in Abwesenheit von pCP zu beobachten, und nahezu 99 % des CLIP-Peptids dissoziierte, wenn der Komplex mit beiden, dem gereinigten MBP und pCP, inkubiert wurde. pCP vermittelt also nicht nur die Bindung von kurzen Peptiden an lösliches HLA-DR2 sondern auch die Bindung von großen Proteinen wie MBP.MBP 86-100 (Fig. 1, left panel) binds to HLA-DR2 with high affinity, but the peptide alone only released about 15% of the CLIP peptide. In the presence of 10 mM pCP, however, more than 98% of the CLIP peptide dissociated from the HLA-DR2 complex (pCP alone had no effect). HA 306-318 has only a low affinity for the HLA-DR2 molecule. No significant CLIP release was observed despite the presence of pCP (Fig. 1, middle panel), since H-bridge donor compounds only catalyze a peptide exchange if the free ligand has a high affinity for the MHC molecule (7). An increase in CLIP release depending on the pCP amount was also observed when free MBP protein was used (Fig. 1, right panel). 35% of the CLIP release was observed in the absence of pCP, and nearly 99% of the CLIP peptide dissociated when the complex was incubated with both the purified MBP and pCP. So pCP mediates not only the binding of short peptides to soluble HLA-DR2 but also the binding of large proteins such as MBP.
Ausführungsbeispiel 6: pCP-vermittelte Bindung von MBP an MHC Klasse II-Molekülen an der ZelloberflächeExample 6: pCP-mediated binding of MBP to MHC class II molecules on the cell surface
pCP kann für die Katalyse des Peptidaustausches auf löslichen HLA-DR- Molekülen ebenso wie auf MHC Klasse II-Molekülen an der Zelloberflächen verwendet werden (7). Um zu testen, ob pCP die Beladung von Antigenpräsentierenden Zellen mit MBP vermittelt, wurden EBV-transformierte B-Zellen mit biotinylierten MBP Protein inkubiert und danach mit Streptavidin- PE gefärbt. Die an der Zelloberfläche gebundene Menge an MBP wurde anschließend durch eine FACS-Analyse bestimmt (Abb. 2). Es wurden drei verschiedene, EBV transformierte B-Zellen verwendet: HLA-DR1~exprimierende 721.221 (Abb. 2, linke Felder), HLA-DR2-exprimierende MGAR (mittlere Felder) und 721.174 (rechte Felder), die - aufgrund einer größeren Deletion in dem MHC-Genbereich - keine MHC-Moleküle der Klasse II exprimieren (22). Die Auswirkung von pCP auf die Bindung von biotinyliertem MBP (unteres Feld) wurde mit der Bindung von biotinyliertem MBP 86-100 (oberes Feld) und biotinyliertem HA 306-318 (mittleres Feld) verglichen.pCP can be used for the catalysis of peptide exchange on soluble HLA-DR molecules as well as on MHC class II molecules on the cell surface (7). In order to test whether pCP mediates the loading of antigen-presenting cells with MBP, EBV-transformed B cells were incubated with biotinylated MBP protein and then stained with streptavidin-PE. The amount of MBP bound to the cell surface was then determined by a FACS analysis (Fig. 2). Three different EBV-transformed B-cells were used: HLA-DR1 ~ expressing 721.221 (Fig. 2, left panel), HLA-DR2 expressing MGAR (middle panel) and 721.174 (right panel), which - due to a larger deletion in the MHC gene region - do not express class II MHC molecules (22). The effect of pCP on the binding of biotinylated MBP (lower panel) was compared to the binding of biotinylated MBP 86-100 (upper panel) and biotinylated HA 306-318 (middle panel).
MBP86-100 bindet mit hoher Affinität an HLA-DR2, jedoch nur mit einer niedrigen Affinität an HLA-DR1. Daher war keine durch pCP vermittelte Zunahme bei der Bindung bei 721.221 bzw. 721.174 zu beobachten (Ein von pCP unabhängiges Signal von ~ 16, das an 721.221 entdeckt wurde, ist wahrscheinlich auf die Bindung von MBP 86-100 an HLA-DP bzw. -DQ zurückzuführen). Eine durch pCP-vermittelte Verbesserung der Bindung war jedoch zu beobachten, wenn HLA-DR2-exprimierende MGAR-Zellen mit dem Peptid inkubiert wurden. In Abwesenheit von pCP wurde das geometrische Mittel der Fluoreszenz mit 4 bestimmt, während sich in Anwesenheit von pCP die Fluoreszenz von 8 (0,5 mM pCP), 13 (1 ,0 mM pCP) auf bis zu 19 (2,0 mM pCP) erhöhte.MBP86-100 binds to HLA-DR2 with high affinity, but only with low affinity to HLA-DR1. Therefore, no pCP-mediated increase in binding at 721.221 or 721.174 was observed (a pCP-independent signal of ~ 16, which was discovered at 721.221, is probably due to the binding of MBP 86-100 to HLA-DP or - Attributed to DQ). However, a pCP-mediated improvement in binding was observed when HLA-DR2-expressing MGAR cells were incubated with the peptide. In the absence of pCP, the geometric mean of fluorescence was determined to be 4, while in the presence of pCP the fluorescence increased from 8 (0.5 mM pCP), 13 (1, 0 mM pCP) to 19 (2.0 mM pCP) ) increased.
HA306-318 bindet mit hoher Affinität an HLA-DR1 und mit mittlerer Affinität an HLA-DR2. Die Bindungsexperimente mit biotinyliertem HA306-318 zeigten eine durch pCP vermittelte Verbesserung bei der Bindung sowohl an MGAR- als auch an 721.221 -Zellen, jedoch war sie ausgeprägter im Falle von 721.221- Zellen. Für 721.221 verstärkte sich das Fluoreszenzsignal von 3 (kein pCP), 8 (0,5 mM pCP), 13 (1 ,0 mM pCP) bis auf 20 (2,0 mM), während bei MGAR- Zellen eine Erhöhung von 2 (kein pCP), 3 (0,05 mM pCP), 5 (1 ,0 mM pCP) bis auf 7 (2,0 mM) festgestellt wurde. An 721.174-Zellen wurde kein Signal gemessen, das die Spezifizität der Bindung an HLA-DR Molekülen bestätigt.HA306-318 binds to HLA-DR1 with high affinity and to HLA-DR2 with medium affinity. Binding experiments with biotinylated HA306-318 showed pCP-mediated improvement in binding to both MGAR and 721.221 cells, but was more pronounced in the case of 721.221 Cells. For 721,221 the fluorescence signal increased from 3 (no pCP), 8 (0.5 mM pCP), 13 (1, 0 mM pCP) to 20 (2.0 mM), whereas in MGAR cells an increase of 2 ( no pCP), 3 (0.05 mM pCP), 5 (1, 0 mM pCP) except 7 (2.0 mM). No signal was confirmed on 721.174 cells confirming the specificity of binding to HLA-DR molecules.
Auch für gereinigtes MBP Protein (unteres Feld) wurde eine pCP-abhängige Erhöhung der Bindung beobachtet. Es ist bekannt, dass MBP zum gewissen Grade HLA-DR1 und HLA-DR2 binden kann. Bei HLA-DR2-exprimierenden MGAR-Zellen betrug die Fluoreszenz, die in Abwesenheit von pCP bestimmt wurde, 10 und erhöhte sich in Anwesenheit von pCP von 17 (05, mM pCP) auf 22 (1 ,0 mM pCP) bis auf 29 (2,0 mM). Im Gegensatz zum MBP 86-100-Peptid war eine pCP-abhängige Erhöhung auch an 721.221-Zellen zu beobachten (14 (kein pCP), 24 (0,5 mM pCP), 32 (1 ,0 pCP) und 39 ( 2 mM pCP)). Der HLA- DR1 -restringierte Epitop ist MBP 151-170 während das HLA-DR2-restringierte Epitop MBP 86-100 ist. Wahrscheinlich binden deshalb verschiedene Bereiche des MBP-Proteins an HLA-DR1 und HLA-DR2. Sowohl bei HLA-DR1 wie auch bei HLA-DR2 wird jedoch die Bindung eindeutig durch die Anwesenheit von pCP verbessert. Keins oder ein sehr kleines Signal (~3) wurde an 721.174- Zellen entdeckt, was bestätigt, dass MBP-Protein spezifisch MHC Klasse II - Molekülen an der Zelloberflächen binden.A pCP-dependent increase in binding was also observed for purified MBP protein (lower panel). It is known that MBP can bind HLA-DR1 and HLA-DR2 to some degree. In HLA-DR2-expressing MGAR cells, the fluorescence, which was determined in the absence of pCP, was 10 and increased in the presence of pCP from 17 (05, mM pCP) to 22 (1, 0 mM pCP) to 29 ( 2.0 mM). In contrast to the MBP 86-100 peptide, a pCP-dependent increase was also observed in 721,221 cells (14 (no pCP), 24 (0.5 mM pCP), 32 (1, 0 pCP) and 39 (2 mM pCP)). The HLA-DR1 restricted epitope is MBP 151-170 while the HLA-DR2 restricted epitope is MBP 86-100. This is probably why different areas of the MBP protein bind to HLA-DR1 and HLA-DR2. In both HLA-DR1 and HLA-DR2, however, the binding is clearly improved by the presence of pCP. No or a very small signal (~ 3) was detected on 721.174 cells, which confirms that MBP protein specifically binds MHC class II molecules to the cell surface.
Ausführungsbeispiel 7:Example 7:
Verbesserte MBP-spezifische T-Zellenreaktion durch pCPImproved MBP-specific T cell response through pCP
Die Bindungsexperimente mit EBV-transformierten B-Zellen zeigten, dass pCP in der Lage war, die Bindung von MBP-Protein an HLA-DR auf der Zelloberfläche zu verbessern. Um zu testen, ob die verbesserte Bindung auch zu verbesserte T-Zellenreaktionen führt, wurden /n-v/fro-Versuche durchgeführt. MGAR-Zellen wurden mit dem Antigen in Abwesenheit oder Anwesenheit von pCP inkubiert und in einem Assay verwendet, um MBP 86-100-spezifische T- Zellen zu stimmulieren. Abb. 3A zeigt einen Vergleich der T-Zellenreaktion, die nach dem Zusatz des MPB86-100-Peρtids (linkes Feld) oder des MBP-Proteins (rechtes Feld) gemessen wurde. Ohne pCP reichte eine Konzentration von 1 μM MBP86-100-Peptid nicht aus, um eine nachweisbare T-Zellenreaktion auszulösen. Selbst nach 8 Stunden war nahezu keine IL-2-Freisetzung festzustellen. Eine eindeutige Reaktion wurde jedoch gemessen, wenn die Bindung in Anwesenheit von pCP erfolgte. Nach 8-stündiger Inkubation erhöhte sich die IL-2-Freisetzung allmählich von 0,6 U/ml (0,5 mM pCP) auf 3,3 U/ml (1 mM pCP) und bis auf 9,8 U/ml (2 mM pCP). Eine ähnliche, von pCP abhängige Verbesserung war auch mit gereinigtem MBP-Protein zu beobachten. Nach 8- stündiger Inkubation mit 0,5 μM MBP-Protein erhöhte sich die IL-2-Menge von 2,5 U/ml (kein pCP) auf 5,9 U/ml (0,5 mM pCP), 8,6 U/ml (1 mM pCP) bis auf 11 ,6 U/ml (2 mM pCP). Die Hyperbelform der Kurve bei Beladung in Anwesenheit von 2 mM pCP zeigt eine biphasische Kinetik. Dies ist noch ausgeprägter bei höheren Antigenkonzentrationen (Daten nicht angegeben) und lässt vermuten, dass, nach der anfänglichen raschen Bindung, für die Bindung weitere Liganden die Zufuhr neu synthetisierter oder rezyklisierter HLA-DR-Moleküle geschwindigkeitsbegrenzend wird.The binding experiments with EBV-transformed B cells showed that pCP was able to improve the binding of MBP protein to HLA-DR on the cell surface. To test whether the improved binding also leads to improved T cell responses, / nv / fro experiments were carried out. MGAR cells were incubated with the antigen in the absence or presence of pCP and used in an assay to stimulate MBP 86-100 specific T cells. Fig. 3A shows a comparison of the T cell response after the addition of the MPB86-100 peptide (left panel) or the MBP protein (right field) was measured. Without pCP, a concentration of 1 μM MBP86-100 peptide was not sufficient to trigger a detectable T cell reaction. Even after 8 hours, there was almost no IL-2 release. However, a clear response was measured when the binding was in the presence of pCP. After 8 hours of incubation, the IL-2 release gradually increased from 0.6 U / ml (0.5 mM pCP) to 3.3 U / ml (1 mM pCP) and up to 9.8 U / ml ( 2 mM pCP). A similar improvement dependent on pCP was also observed with purified MBP protein. After 8 hours of incubation with 0.5 μM MBP protein, the amount of IL-2 increased from 2.5 U / ml (no pCP) to 5.9 U / ml (0.5 mM pCP), 8.6 U / ml (1 mM pCP) to 11.6 U / ml (2 mM pCP). The hyperbolic shape of the curve when loaded in the presence of 2 mM pCP shows biphasic kinetics. This is even more pronounced at higher antigen concentrations (data not given) and suggests that, after the initial rapid binding, additional ligands for the binding become speed-limiting for the supply of newly synthesized or recycled HLA-DR molecules.
Gereinigtes MBP ist frei von Lipiden und zudem teilweise denaturiert. Um Sicherzustellen, dass die Verbesserung der Bindung durch pCP auch bei der natürlichen lipidgebundenen Form stattfindet, wurde das Experiment unter Verwendung eines myelinhaltigen Gewebshomogenates, welches aus dem Rückenmark von Mäusen hergestellt wurde, wiederholt (Abb. 3B). MGAR- Zellen wurden mit 500 μg/ml dieses Homogenates in Abwesenheit oder Anwesenheit von pCP, wie oben beschrieben, inkubiert und in einem T- Zellenversuch mit der MBP-spezifischen T-Zelle (linkes Feld) sowie mit einer Kontroll-T-Zelle, welche nicht gegen MBP reagiert, (rechtes Feld) getestet. Mit der MBP-spezifischen T-Zelle wurde eine IL-2-Freisetzung von nur 0,1 U/ml in Abwesenheit von pCP festgestellt. In Anwesenheit von pCP jedoch erhöhte sich diese Menge von 0,2 U/ml (0,5 mM pCP) auf 0,4 U/ml (1 mM pCP) auf 0,7 U/ml (2 mM pCP). Mit der Kontroll-T-Zelle wurde keine pCP-abhängige Erhöhung festgestellt, was anzeigt, dass die Reaktion tatsächlich MBP-spezifisch ist.Purified MBP is free of lipids and also partially denatured. To ensure that the improvement in binding by pCP also takes place in the natural lipid-bound form, the experiment was repeated using a myelin-containing tissue homogenate, which was produced from the spinal cord of mice (Fig. 3B). MGAR cells were incubated with 500 μg / ml of this homogenate in the absence or presence of pCP, as described above, and in a T cell experiment with the MBP-specific T cell (left field) and with a control T cell, which does not react to MBP, tested (right field). With the MBP-specific T cell, an IL-2 release of only 0.1 U / ml was found in the absence of pCP. In the presence of pCP, however, this amount increased from 0.2 U / ml (0.5 mM pCP) to 0.4 U / ml (1 mM pCP) to 0.7 U / ml (2 mM pCP). No pCP-dependent increase was detected with the control T cell, which indicates that the reaction is actually MBP-specific.
Sowohl das gereinigte (partiell denaturierte) MBP ebenso wie die natürliche lipidgebundene Form kann direkt am HLA-DR binden. Während MHC- assoziiertes gereiniges MBP von T-Zellen direkt erkannt wird, muss die lipidgebundene Form zuvor aufgenommen und endosomal prozessiert werden. MHC Klasse Il-Moleküle besitzen deshalb nicht nur eine unmittelbare Funktion bei der Antigenpräsentation, sie sind auch Rezeptoren, die Proteine aus dem extrazellulären Raum aufnehmen, ihre Internalisierung vermitteln und die prozessierten Peptidantigene auf die Membran zurücktransportieren. Außer MBP sind auch noch andere Proteine bekannt, wie z.B. Hühnereilysozym und Influenzahemagglutinin, von denen bekannt ist, dass sie diesem Weg folgen. Leere MHCKIasse Il-Moleküle, welche natürlicherweise die Aufnahme dieser Proteine vermitteln können, sind auf unreifem DC sowie auf Mikroglia zu finden. Die MHC-vermittelte Aufnahme von Protein scheint deshalb Teil des allgemeinen Antigenpräsentationswegs zu sein.Both the purified (partially denatured) MBP and the natural lipid-bound form can bind directly to the HLA-DR. During MHC If associated associated MBP is recognized directly by T cells, the lipid-bound form must first be taken up and processed endosomally. MHC class II molecules therefore not only have an immediate function in antigen presentation, they are also receptors that take up proteins from the extracellular space, mediate their internalization and transport the processed peptide antigens back onto the membrane. In addition to MBP, other proteins are known, such as chicken egg lysozyme and influenza hemagglutinin, which are known to follow this path. Empty MHCKIasse II molecules, which can naturally mediate the uptake of these proteins, can be found on immature DC and on microglia. The MHC-mediated uptake of protein therefore appears to be part of the general antigen presentation pathway.
Diese neue Untersuchung zeigte jetzt, dass die Effizienz der Antigenaufnahme über diesen Weg mit durch niedermolekulare Verbindungen beeinflusst werden kann. Die Tatsache, dass auch Proteine durch pCP auf MHC Klasse II Moleküle übertragen werden können, erweitert auch erheblich den Bereich der potentiellen therapeutischen Anwendung für H-Donormoleküle. Zum Beispiel scheint jetzt mit ihrer Hilfe der E -v/Vo-Beladung von DC mit tumorassoziierten Proteinen oder sogar Tumorzellysaten durchführbar zu sein.This new study has now shown that the efficiency of antigen uptake can be influenced by small-molecule compounds. The fact that proteins can also be transferred to MHC class II molecules by pCP also significantly extends the range of potential therapeutic use for H donor molecules. For example, the E-v / Vo loading of DC with tumor-associated proteins or even tumor cell lysates now seems to be feasible.
Im Rahmen der Immuntherapien könnten sie deshalb wertvolle Mittel für die kontrollierte Beladung antigenpräsentierender Zellen mit definierten Proteinantigenen sein. In the context of immunotherapy, they could therefore be valuable means for the controlled loading of antigen-presenting cells with defined protein antigens.
AbbildungslegendenFigure legends
Abb. 1 Einfluss von Äthanol auf die Beladungswirksamkeit vonFig. 1 Influence of ethanol on the loading efficiency of
HA306-318 auf lösliche HLA-DR1HA306-318 on soluble HLA-DR1
Lösliche HLA-DR1 -Moleküle wurden mit HA306-318-Peptid in Abwesenheit (Spur 3) oder Anwesenheit von 5 %-igem Äthanol (Spur 4) inkubiert. Ohne Peptid inkubierte HLA-DR1 wurden als Kontrolle verwendet (Spur 2). Nach einer 8-stündigen Inkubation bei 37°C (pH-Wert 7,3) wurden die Reaktionsgemische durch SDS-PAGE abgetrennt und die Banden durch Silberfärbung, sichtbar gemacht. Beladene MHC Klasse Il-Moleküle sind sichtbar als 60kD Banden (SDS-stabiler HLA-DR1/Peptidkomplex), unbeladene, leere HLA-DR1 -Moleküle dissoziieren und werden als einzelne Ketten mit Mwap von etwa 25kD (α-Kette) und 20kD (ß-Kette) nachgewiesen.Soluble HLA-DR1 molecules were incubated with HA306-318 peptide in the absence (lane 3) or in the presence of 5% ethanol (lane 4). HLA-DR1 incubated without peptide were used as controls (lane 2). After an 8-hour incubation at 37 ° C. (pH 7.3), the reaction mixtures were separated by SDS-PAGE and the bands were visualized by silver staining. Loaded MHC class II molecules are visible as 60kD bands (SDS-stable HLA-DR1 / peptide complex), unloaded, empty HLA-DR1 molecules dissociate and are isolated as individual chains with Mw ap of about 25kD (α chain) and 20kD ( ß chain) detected.
Abb. 2: Wirkung von Äthanol auf den Austausch von CLIP-Peptid vonFig. 2: Effect of ethanol on the exchange of CLIP peptide from
HLA-DR1 und HLA-DR2HLA-DR1 and HLA-DR2
Die Freisetzung von biotinyliertem CLIP aus löslichen HLA-DR1- (oberer Teil) und HLA-DR2-Molekülen (unterer Teil) wurde nach der Inkubation mit titrierten Äthanolmengen ermittelt. Es wurden vorgeformte CLIP-Komplexe löslicher HLA-DR1- und HLA-DR2-Moleküle durch Beladen der MHC Klasse Il-Moleküle mit biotinyliertem CLIP-Peptid erzeugt. Diese Komplexe wurden mit titrierten Äthanolmengen in Abwesenheit oder Anwesenheit der hochaffinen Peptidliganden HA306-318 bzw. MBP86-100 inkubiert. Nach 3-stündiger Inkubation wurde die nichtdissoziierte Biotin-CLIP/HLA-DR-Komplexmenge in einem Sandwich-ELISA bestimmt bei Verwendung eines α-HLA-DR ,Capture'- Antikörpers (L243) und Avidin-Peroxidase für die Feststellung des CLIP- Peptids. Das Experiment wurde bei einem pH-Wert von 7,3 durchgeführt.The release of biotinylated CLIP from soluble HLA-DR1 (upper part) and HLA-DR2 molecules (lower part) was determined after incubation with titrated amounts of ethanol. Preformed CLIP complexes of soluble HLA-DR1 and HLA-DR2 molecules were generated by loading the MHC class II molecules with biotinylated CLIP peptide. These complexes were incubated with titrated amounts of ethanol in the absence or presence of the high affinity peptide ligands HA306-318 or MBP86-100. After 3 hours of incubation, the undissociated amount of biotin-CLIP / HLA-DR complex was determined in a sandwich ELISA using an α-HLA-DR, Capture 'antibody (L243) and avidin-peroxidase to detect the CLIP peptide , The experiment was carried out at pH 7.3.
Abb. 3: Vergleich der CLIP-Freisetzung durch HLA-DM und ÄthanolFig. 3: Comparison of the CLIP release by HLA-DM and ethanol
Die Freisetzung von biot. CLIP aus löslischen biot. CLIP/HLA-DR2-Komplexen wurde entweder ohne Katalysator (oberer Teil), mit 0,1 mg/ml löslichem HLA- DM (mittlerer Teil) bzw. mit 5 %-igem Äthanol (unterer Teil) getestet. Die Freisetzung wurde bei einem pH-Wert von 5,0 und einem pH-Wert von 7,3 verglichen. A. Ligandenaustausch bei einem pH-Wert von 5,0. Die Freisetzung von CLIP erfolgte 3 Stunden lang bei 37°C in Anwesenheit titrierter Peptidemengen unterschiedlicher Affinität zum HLA-DR2-Molekül: hochaffines MBP86-100 (linker Teil), mittelaffines IC106-120 (mittlerer Teil) bzw. niedrigaffines HA306-318 (linker Teil). B. Austausch bei einem pH-Wert von 7,3. Die Wirkung von HLA-DM und Äthanol wurde bei einem pH-Wert von 7,3 in Anwesenheit des hochaffinen MBP86-100-Peptides verglichen. Die auf die Ordinate aufgetragenen Werte wurden durch ELISA bestimmt, wie auf Abb. 2 beschrieben, und stellen die relative Menge von Biotin-CLIP/HLA-DR2 nach der Freisetzungsreaktion dar.The release of biot. CLIP from soluble biot. CLIP / HLA-DR2 complexes were either without catalyst (upper part), with 0.1 mg / ml soluble HLA- DM (middle part) or tested with 5% ethanol (lower part). The release was compared at pH 5.0 and pH 7.3. A. Ligand exchange at pH 5.0. The release of CLIP took place for 3 hours at 37 ° C in the presence of titrated amounts of peptides of different affinity for the HLA-DR2 molecule: high affinity MBP86-100 (left part), medium affinity IC106-120 (middle part) or low affinity HA306-318 (left Part). B. Exchange at pH 7.3. The effects of HLA-DM and ethanol were compared at pH 7.3 in the presence of the high affinity MBP86-100 peptide. The values plotted on the ordinate were determined by ELISA as described in Fig. 2 and represent the relative amount of biotin-CLIP / HLA-DR2 after the release reaction.
Abb. 4: Strukturelle Anforderungen kleinmolekularer Verbindungen für die CLIP-FreisetzungFig. 4: Structural requirements of small molecules for the release of CLIP
Die Freisetzung von Biotin-CLIP aus löslichem Biotin-CLIP/HLA-DR2 wurde mit verschiedenen aliphatischen und aromatischen Verbindungen getestet. A. Einfluss der Kettenlänge aliphatischer Alkohole. Biotin-CLIP/HLA-DR2 wurde mit titrierten Mengen von Methanol (CH3-OH), Äthanol (CH3-CH2-OH), n- Propanol (CH3-CH2-CH2-OH) und n-Butanol (CH3-CH2-CH2-CH2-OH) inkubiert. Die auf der Abbildung angegebenen Daten wurden in Anwesenheit von 20 μg/ml MBP86-100 erzielt. In Abwesenheit des Peptids wurde nur eine geringe Freisetzung bzw. keine Freisetzung festgestellt (Daten werden nicht angegeben). B. Auswirkung von Hydroxyl- bzw. Aminogruppen, die mit Alkyl- bzw. Aryl-Resten verbunden sind. Die Peptidfreisetzung durch funktioneile Hydroxyl- (linke Seite) und Aminogruppen (rechte Seite) in Verbindung aliphatischer n-Propyl- (oberer Teil) bzw. aromatische Benzylreste (unterer Teil) ist gezeigt. Die Experimente wurden in Abwesenheit (offene Symbole) bzw. Anwesenheit von 20 μg/ml MBP86-100 (geschlossene Symbole) durchgeführt. C. Einfluss der H-Donorfunktionsgruppe. Die Auswirkungen von Benzol, Phenol und Anisol auf CLIP/HLA-DR2 wurden verglichen. Die Freisetzung erfolgte bei einer Konzentration von 60mM des Kleinmoleküls in Abwesenheit (offene Querstriche) oder Anwesenheit (gefüllte Querstriche) von 20 μg/ml MBP86-100. Bei allen Experimenten erfolgte die Freisetzungsreaktion von Biotin-CLIP/HLA- DR2-Komplexen drei Stunden lang bei einem pH-Wert von 7,3 und die nach der Inkubation verbleibende CLIP-HLA-DR2-Menge wurde durch einen ELISA, wie in Abb. 2 beschrieben, bestimmt.The release of biotin-CLIP from soluble biotin-CLIP / HLA-DR2 has been tested with various aliphatic and aromatic compounds. A. Influence of the chain length of aliphatic alcohols. Biotin-CLIP / HLA-DR2 was titrated with methanol (CH 3 -OH), ethanol (CH 3 -CH 2 -OH), n-propanol (CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH) and n-butanol (CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH) incubated. The data shown in the figure were obtained in the presence of 20 μg / ml MBP86-100. In the absence of the peptide, little or no release was observed (data are not reported). B. Effect of hydroxyl or amino groups which are linked to alkyl or aryl radicals. The peptide release by functional hydroxyl (left side) and amino groups (right side) in combination with aliphatic n-propyl (upper part) or aromatic benzyl residues (lower part) is shown. The experiments were carried out in the absence (open symbols) or in the presence of 20 μg / ml MBP86-100 (closed symbols). C. Influence of the H donor functional group. The effects of benzene, phenol and anisole on CLIP / HLA-DR2 were compared. The release occurred at a concentration of 60mM of the small molecule in the absence (open crossbars) or presence (filled crossbars) of 20 μg / ml MBP86-100. In all experiments, the release reaction of biotin-CLIP / HLA-DR2 complexes was at pH 7.3 for three hours and the amount of CLIP-HLA-DR2 remaining after incubation was determined by an ELISA as shown in Fig. 2 described, determined.
Abb. 5 Bindung von Peptiden an MHC-Molekülen in Anwesenheit vonFig. 5 Binding of peptides to MHC molecules in the presence of
Phenol oder n-PropanolPhenol or n-propanol
Die Kinetik der Bindung von biotinyliertem HA306-318 und biotinyliertem MBP86-100 an lösliche HLA-DR1- (linke Seite), bzw. lösliche HLA-DR2-The kinetics of the binding of biotinylated HA306-318 and biotinylated MBP86-100 to soluble HLA-DR1- (left side) and soluble HLA-DR2-
Moleküle (rechte Seite) wurde analysiert. Die Bindung wurde mit HLA-DR-Molecules (right side) was analyzed. The binding was with HLA-DR-
Molekülen getestet, die durch 48-stündige Inkubation mit CLIP-Peptiden vorbeladen wurden. Die Bindung erfolgte in Anwesenheit von 75 mM PhenolTested molecules pre-loaded with CLIP peptides by incubation for 48 hours. The binding took place in the presence of 75 mM phenol
(gefülltes Quadrat), 300 mM n-Propanol (gefülltes Dreieck) oder ohne ein zugesetztes H-Donormolekül (offener Kreis). Die Menge der Peptid/HLA-DR-(filled square), 300 mM n-propanol (filled triangle) or without an added H donor molecule (open circle). The amount of peptide / HLA-DR
Komplexe, die mit biotinylierten Peptiden gebildet wurden, wurde zu den angegebenen Zeitpunkten durch ELISA unter Verwendung von Eu3+- markiertem Streptavidin bestimmt. Die Menge an gebildetem Peptidkomplex wurde als cpm angegeben.Complexes formed with biotinylated peptides were determined at the indicated times by ELISA using Eu 3+ -labeled streptavidin. The amount of peptide complex formed was reported as cpm.
Abb. 6 Ermittlung der leeren MHC-Klassse Il-Moleküle nach derFig. 6 Determination of the empty MHC class II molecules after the
Einwirkung von n-Propanol auf dendritische ZellenEffect of n-propanol on dendritic cells
Aus Knochenmark entstammende dendritische Zellen wurden mit einem 2 %- igen n-Propanol inkubiert. Nach der Inkubation wurde die Menge leerer MHC- Moleküle durch eine FACS-Analyse unter Verwendung des konformationsspezifischen KL304-Antikörpers bestimmt. Die dendritischen Zellen wurden aus SJL/-J-Mäusen (H2S) isoliert. A. Erzeugung von leeren MHC-Klasse II-Molekülen auf der Zelloberfläche. Die Abbildung zeigt ein FACS- Histogramm, das nach 4-stündiger Inkubation von dendritischen Zellen bei 37°C in Abwesenheit (dünne durchgehende Linie) oder Anwesenheit von 2 %-igem n- Propanol (dicke durchgehende Line) erzeugt wurde. Eine Isotyp-Kontrolle ist als gestrichelte Linie dargestellt. B. Laden der Oberflächen-MHC-Klasse Il- Moleküle mit hochaffinem Peptid. Die gleiche Inkubation erfolgte in Anwesenheit der angegebenen Mengen an l-As-restringierten PLP139-151 Peptid. Die Balken zeigen die Fluoreszenzintensität (Mediän) der KL304- Färbung nach der Inkubation in Abwesenheit (offene Balken) oder Anwesenheit von 2 %-igem n-Propanol (gefüllte Querstriche).Dendritic cells derived from bone marrow were incubated with a 2% n-propanol. After incubation, the amount of empty MHC molecules was determined by FACS analysis using the conformation-specific KL304 antibody. The dendritic cells were isolated from SJL / -J mice (H2 S ). A. Generation of empty MHC class II molecules on the cell surface. The figure shows a FACS histogram that was generated after 4 hours of incubation of dendritic cells at 37 ° C in the absence (thin solid line) or presence of 2% n-propanol (thick solid line). An isotype control is shown as a dashed line. B. Loading the surface MHC class II molecules with high affinity peptide. The same incubation took place in Presence of the indicated amounts of lA s -restricted peptide PLP139-151. The bars show the fluorescence intensity (median) of the KL304 staining after incubation in the absence (open bars) or presence of 2% n-propanol (filled cross bars).
Abb. 7 Verbesserte Antigenbeladung und erhöhte Empfindlichkeit der T-Zellantwort nach der Behandlung mit n-PropanolFig. 7 Improved antigen loading and increased sensitivity of the T cell response after treatment with n-propanol
Das Beladen der Oberflächen-MHC-Klasse Il-Moleküle der antigenpräsentierenden Zellen mit Peptidantigenen und die durch diese Zellen ausgelöste T-Zellenreaktion wurden bestimmt. Das Beladen mit Antigen erfolgte in Abwesenheit (Kreise) oder Anwesenheit (Dreiecke) von 2 %-igem n- Propanol. A. Beladen mit Antigen. Mit HLA-DR1 oder HLA-DR2 (feste Symbole) transfizierte Fibroblastzellen wurden 4 Stunden lang mit titrierten Mengen von biotinyliertem HA306-318 Peptid inkubiert (für HLA-DR1 ; oberes linkes Bild) oder biotinyliertem MBP86-100 (HLA-DR2; linkes unteres Bild). Die Menge der Peptidbeladung wurde durch eine FACS-Analyse nach der Färbung der Zellen mit mit Phycoerythrin markiertem Streptavidin bestimmt. L-Zellen, die HLA-DR nicht exprimieren (offene Symbole) wurden zur Kontrolle der spezifischen Peptidbindung verwendet. B. T-Zellantwort. HLA-DR1 bzw. -DR2 exprimierende Fibroblastzellen wurden 4 Stunden lang mit titrierten Mengen von HA306-318 (oberes Bild) oder MBP86-100 (unteres Bild) in Abwesenheit (volle Kreise) oder Anwesenheit (volle Dreiecke) von 2 %-igem n-Propanol inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Zellen gewaschen und für den T- Zellassay verwendet. Die spezifische T-Zellantwort wurde durch Verwendung von CH7C17, TCR-transfizierten Jurkat-Zellen (HLA-DR1/HA306-3 8), und T- Zellhybridom 08073 (HLA-DR2/MBP86-100) bestimmt. Die Reaktion wurde durch Bestimmung der IL-2-Freisetzung gemessen. C. Kinetik der Beladung mit Antigen. HLA-DR2 exprimierende Fibroblastzellen wurden in der angegebenen Zeit mit 0,1 μg/ml MBP86-100 Peptid in Abwesenheit (Kreise) oder Anwesenheit (Dreiecke) von 2 %-igem n-Propanol oder allein mit 2 %-igem n- Propanol (offene Quadrate) inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Zellen gewaschen und für den Assay mit dem MBP86-100-spezifischen T- Zellenhybridom 08073 verwendet. Abb. 8 Beladung von antigenpräsentierenden Zellen mit Peptiden inThe loading of the surface MHC class II molecules of the antigen presenting cells with peptide antigens and the T cell reaction triggered by these cells were determined. Antigen was loaded in the absence (circles) or presence (triangles) of 2% n-propanol. A. Loaded with antigen. Fibroblast cells transfected with HLA-DR1 or HLA-DR2 (solid symbols) were incubated for 4 hours with titrated amounts of biotinylated HA306-318 peptide (for HLA-DR1; top left image) or biotinylated MBP86-100 (HLA-DR2; bottom left) Image). The amount of peptide loading was determined by FACS analysis after staining the cells with streptavidin labeled with phycoerythrin. L cells that do not express HLA-DR (open symbols) were used to control specific peptide binding. B. T cell response. Fibroblast cells expressing HLA-DR1 or -DR2 were exposed to titrated amounts of HA306-318 (upper picture) or MBP86-100 (lower picture) in the absence (full circles) or presence (full triangles) of 2% n -Propanol incubated. After the incubation, the cells were washed and used for the T cell assay. The specific T cell response was determined using CH7C17, TCR-transfected Jurkat cells (HLA-DR1 / HA306-3 8), and T cell hybridoma 08073 (HLA-DR2 / MBP86-100). The response was measured by determining IL-2 release. C. Kinetics of Antigen Loading. Fibroblast cells expressing HLA-DR2 were in the specified time with 0.1 μg / ml MBP86-100 peptide in the absence (circles) or presence (triangles) of 2% n-propanol or alone with 2% n-propanol ( open squares). After the incubation, the cells were washed and used for the assay with the MBP86-100-specific T cell hybridoma 08073. Fig. 8 Loading of antigen-presenting cells with peptides in
Anwesenheit von Parachlorphenol (pCP).Presence of parachlorophenol (pCP).
MHC Klasse II exprimierende Fibroblastenzellen (A) und Milzlymphozyten von HLA-DR1 transgenen Mäusen (B) wurden für drei Stunden mit biotinylierten Peptidantigenen inkubiert und die Beladung anschließend mit Phycoerythrin markiertem Streptavidin im FACS bestimmt. A) Vergleich von n-Propanol und Parachlorphenol. HLA-DR2 exprimierende Fibroblastenzellen wurden mit 2,5 μg/ml biotinyliertem MPB86-100 in Anwesenheit titrierter Mengen an n-Propanol (offenen Kreise) oder Parachlorphenol (gefüllte Kreise) beladen. Aus den Kurvenverläufen ist ersichtlich, das mit Parachlorphenol etwa 200-fach geringere Konzentrationen benötigt wurden als mit n-Propanol um eine entsprechende Beladung zu erzielen. Als Messparameter der Beladung wurde hier auf der Ordinate der Mediän der Streptavidinfluoreszens aufgetragen. B. Spezifität der Beladung. Milzzellsuspensionen von HLA-DR1 transgenen Mäusen wurden in Abwesenheit von Parachlorphenol (linke Hälfte der Abb.) oder in Anwesenheit von 2 μg/ml Parachlorphenol (rechte Hälfte der Abb.) mit 10 μg/ml biotinyliertem HA306-318 (untere hälfte der Abb.) sowie als Kontrolle ohne Peptid (obere Hälfte der Abb.) für drei Stunden inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Zellen mit FITC-markiertem anti-HLA-DR Antikörper (Ordinate) und Phycoerythrin markiertem Streptavidin (Koordinate) gefärbt und anschließend im FACS gemessen. Die Dotplot Analyse zeigt eine deutliche Verstärkung der Streptavidinfärbung bei Zellen, bei denen die Beladung in Anwesenheit von Parachlorphenol durchgeführt wurde (unten rechts), während bei den Milzzellen, bei denen die Beladung in Abwesenheit von pCP durchgeführt wurde, keine oder nur eine geringe Verschiebung gemessen wurde (unten links). Darüber hinaus wurde die Parachlorphenol-vermittelte Beladung nur bei den HLA-DR positiven (unten rechts, obere Quadranten), nicht aber den HLA-DR negativen Zellen (unten rechts, untere Quadranten) gemessen. Dies unterstreicht, dass mit Parachlorphenol die spezifische Beladung der MHC Klasse II Moleküle katalysiert wird. Abb. 9 Bindung von MBP 86-100, HA306-318 und gereinigtem MBP an lösliche HLA-DR2-MoleküleFibroblast cells (A) and splenic lymphocytes from HLA-DR1 transgenic mice (B) expressing MHC class II were incubated with biotinylated peptide antigens for three hours and the loading subsequently determined with phycoerythrin-labeled streptavidin in the FACS. A) Comparison of n-propanol and parachlorophenol. Fibroblast cells expressing HLA-DR2 were loaded with 2.5 μg / ml biotinylated MPB86-100 in the presence of titrated amounts of n-propanol (open circles) or parachlorophenol (filled circles). From the curves, it can be seen that about 200 times lower concentrations were required with parachlorophenol than with n-propanol in order to achieve a corresponding loading. The streptavidin fluorescence was plotted on the ordinate of the medium as the measurement parameter for the loading. B. Specificity of loading. Spleen cell suspensions of HLA-DR1 transgenic mice were in the absence of parachlorophenol (left half of the figure) or in the presence of 2 μg / ml parachlorophenol (right half of the figure) with 10 μg / ml biotinylated HA306-318 (lower half of the figure. ) and as a control without peptide (upper half of the figure) for three hours. After the incubation, the cells were stained with FITC-labeled anti-HLA-DR antibody (ordinate) and phycoerythrin-labeled streptavidin (coordinate) and then measured in the FACS. Dotplot analysis shows a marked increase in streptavidin staining in cells in which the loading was carried out in the presence of parachlorophenol (bottom right), while in the spleen cells in which the loading was carried out in the absence of pCP, no or only a slight shift was measured was (bottom left). In addition, the parachlorophenol-mediated load was only measured in the HLA-DR positive (bottom right, upper quadrant), but not in the HLA-DR negative cells (bottom right, lower quadrant). This underlines that parachlorophenol catalyzes the specific loading of the MHC class II molecules. Fig. 9 Binding of MBP 86-100, HA306-318 and purified MBP to soluble HLA-DR2 molecules
Die Bindung wurde in einem Austauschexperiment mit biotinyliertem CLIP- Peptidliganden ermittelt. Biotinyliert.es CLIP wurde auf lösliche HLA-DR2- Moleküle geladen und der HLA-DR2/biotinCLIP Komplex in Anwesenheit oder Abwesenheit von 10 mM Parachlorphenol (pCP) mit 70 μM unbiotinyliertem MBP 86-100 (linkes Feld), HA 306-318 (mittleres Feld) oder MBP Protein (rechtes Feld) inkubiert. Die Austauschreaktion erfolgte bei einem pH-Wert von 7,4 durchgeführt, und die Menge von biotinyliertem CLIP, welches nach der Inkubation noch an HLA-DR2 gebunden war, wurde in einer ELISA-Reaktion bestimmt. Die Balken stellen die relative Menge des BiotinCLIP/HLA-DR2- Komplexes dar, die nach der Inkubation ohne pCP oder einen freien Liganden (Kontrolle), nur mit pCP, nur mit einem freien Liganden (MBP oder HA), oder mit einem freien Liganden und pCP gemessen wurde.Binding was determined in an exchange experiment with biotinylated CLIP peptide ligands. Biotinylated the CLIP was loaded onto soluble HLA-DR2 molecules and the HLA-DR2 / biotinCLIP complex in the presence or absence of 10 mM parachlorophenol (pCP) with 70 μM unbiotinylated MBP 86-100 (left panel), HA 306-318 ( middle field) or MBP protein (right field). The exchange reaction was carried out at pH 7.4 and the amount of biotinylated CLIP which was still bound to HLA-DR2 after the incubation was determined in an ELISA reaction. The bars represent the relative amount of the BiotinCLIP / HLA-DR2 complex, which after incubation without pCP or a free ligand (control), only with pCP, only with a free ligand (MBP or HA), or with a free ligand and pCP was measured.
Abb. 10 Beladung von MHC Klasse II-Molekülen an der Zelloberfläche von antigenpräsentierenden ZellenFig. 10 Loading of MHC class II molecules on the cell surface of antigen presenting cells
EBV-transformierte B-Zellen 721.221 (HLA-DR1 ; linke Felder), MGAR (HLA- DR2; mittlere Felder) und 721.174 (keine MHC Klasse Il-Molaküle; rechte Felder) wurden mit 0,5 μM biotinylierten MBP 86-100 (obere Felder), HA 306- 318 (mittlere Felder) oder gereinigtem MBP Protein (untere Felder) in Anwesenheit der angegebenen pCP-Mengen inkubiert. Die Inkubation erfolgte 4 Stunden lang in einem DMEM/ 5 % FCS-Medium unter Zellkulturbedingungen. Die Bindung von Peptid oder Protein an die antigenpräsentierende Zelle wurde durch FACS-Analyse nach Färbung mit Streptavidin-PE bestimmt. Die auf der Ordinate angegebenen Werte stellen das geometrische Mittel der Streptavidin-PE-Fluoreszenz dar.EBV-transformed B cells 721.221 (HLA-DR1; left fields), MGAR (HLA-DR2; middle fields) and 721.174 (no MHC class II molules; right fields) were treated with 0.5 μM biotinylated MBP 86-100 ( upper fields), HA 306-318 (middle fields) or purified MBP protein (lower fields) in the presence of the indicated amounts of pCP. The incubation was carried out for 4 hours in a DMEM / 5% FCS medium under cell culture conditions. The binding of peptide or protein to the antigen presenting cell was determined by FACS analysis after staining with streptavidin-PE. The values shown on the ordinate represent the geometric mean of streptavidin-PE fluorescence.
Abb. 11 T-Zellreaktion gegen MGAR-Zellen, welche mit gereinigtemFig. 11 T cell reaction against MGAR cells, which with purified
MBP oder Rückenmarkshomogenat beladen wurdenMBP or spinal cord homogenate were loaded
A. Kinetikexperiment mit gereinigtem MBP HLA-DR2-exprimierenden MGAR-Zellen wurde in den angegebenen Zeiträumen mit 1 μM MBP 86-100-Peptid (linkes Feld) oder 0,5 μM gereinigtes MBP (rechtes Feld) beladen. Die Beladung erfolgte in Anwesenheit von 2 mM pCP (geschlossener Kreis), 1 mM pCP (offener Kreis), 0,5 mM pCP (geschlossenes Dreieck) oder ohne pCP (offenes Dreieck) in einem DMEM/5 %-FCS-Medium unter Zellkulturbedingungen. Nach der Beladung wurden die MGAR-Zellen gewaschen und für die Stimmulierung der 08073-T- Zellhybridome, welche spezifisch auf das MBP 86-100-Antigen reagieren, verwendet. Die auf der Ordinate angegebenen Werte stellen die IL-2- Freisetzung der T-Zellen dar, die nach 24-stündiger Inkubation mit den MGAR Zellen gemessen wurde.A. Kinetic experiment with purified MBP MGAR cells expressing HLA-DR2 were loaded with 1 μM MBP 86-100 peptide (left field) or 0.5 μM purified MBP (right field) in the indicated periods. The loading was carried out in the presence of 2 mM pCP (closed circle), 1 mM pCP (open circle), 0.5 mM pCP (closed triangle) or without pCP (open triangle) in a DMEM / 5% FCS medium under cell culture conditions , After loading, the MGAR cells were washed and used to stimulate the 08073-T cell hybridomas that respond specifically to the MBP 86-100 antigen. The values shown on the ordinate represent the IL-2 release of the T cells, which was measured after 24 hours of incubation with the MGAR cells.
B. T-Zellenreaktion nach Inkubation der MGAR Zellen mit Rückenmarkhomogenat MGAR-Zellen wurde 4 Stunden lang mit 500 μg/ml Rückenmarkhomogenat in Anwesenheit der angegebenen pCP-Mengen inkubiert. Nach dem Waschen der MGAR Zellen wurden sie für die Stimmulierung der MBP-spezifischen 08073-T- Zellhybridome (linkes Feld) sowie einer Kontroll-T-Zelle (rechtes Feld) verwendet. Das Experiment wurde wie oben beschrieben durchgeführt, und die Balken stellen die IL-2-Menge dar, die von den T-Zellen nach 24-stündiger Inkubation mit den MGAR Zellen freigesetzt wurde. B. T cell reaction after incubation of the MGAR cells with spinal cord homogenate MGAR cells were incubated for 4 hours with 500 μg / ml spinal cord homogenate in the presence of the indicated amounts of pCP. After washing the MGAR cells, they were used to stimulate the MBP-specific 08073-T cell hybridomas (left panel) and a control T cell (right panel). The experiment was carried out as described above and the bars represent the amount of IL-2 released by the T cells after 24 hours incubation with the MGAR cells.
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