DD285114A5 - Verfahren zur herstellung monoklonaler antikoerper gegen die humane cu/zn-superoxiddismutase (cu/zn-sod) - Google Patents

Verfahren zur herstellung monoklonaler antikoerper gegen die humane cu/zn-superoxiddismutase (cu/zn-sod) Download PDF

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Sigbert Jahn
Roland Gruenow
Tomas Porstmann
Roselotte Wietschke
Elke Effenberger
Ruediger Von Baehr
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Humboldt-Universitaet Zu Berlin,Direktorat Fuer Forschung,Dd
Humboldt-Universitaet,Bereich Medizin (Chariete),Dd
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung monoklonaler Antikoerper gegen Epitope der humanen Cu/Zn-Superoxiddismutase (Cu/Zn-SOD). Durch Immunisierung von Maeusen mit Rekombinanten-Cu/Zn-SOD und Immortalisierung ihrer Milzlymphozyten mit einer murinen Myelomzellinie werden die Hybridomzellinien H-CB-SOD1 bis H-CB-SOD11 (ZIM 0384 bis 0394) und daraus die entsprechenden murinen monoklonalen Antikoerper CB-SOD1 bis CB-SOD11 erhalten. Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die medizinische Diagnostik.{Antikoerper; monoklonale Antikoerper; Epitope; Antigen; Human-Cu/Zn-Superoxiddismutase; Cu/Zn-SOD; Immunisierung; Maeuse; Hybridzellen; Hybridomzellinien; Medizin; Diagnostik}

Description

50μ9 des gereinigten Rekombinanten-Cu/Zn-SOD-Materials in komplettem Freundschen Adjuvons intraperitoneal über einen Zeitraum von 8 bis 12 Monaten appliziert bekamen. Die letzte Immunisierung erfolgte erfindungsgemäß mit 100-150μρ des Antigens, in Phosphatpuffer intravenös. Aus den Milzen derart hyperimmunisierter Mäuse wurde 5 Tage nach der letzten Immunisierung durch Gewebe-Homogenisierung eine Einzel-Zell-Suspension hergestellt.
Als Fusionspartner für diese Zellen wurden Maus-Myelomzellen der Linie P3X63 Ag8/653 (J. KEARNEY et al., J. Immunol. 123, 1979,548) verwendet, die in RPM11640 Zellzuchtmedium, ergänzt mit 10% fetalem Kälberst rum (FKS), kultiviert wurden. Nach Mischen der Zellsuspensionen (Milzlymphozyten:Myelomzellen im Verhältnis 5:1) und ihrer Sedimentation erfolgte die Zellfusion durch PEG (50%) in Gegenwart von DMSO (6%). Anschließend wurden die Zellen in Subkulturen (mehrere Hundert pro Fusion zu je 200μΙ Volumen) aufgeteilt und in einem HAT-Selektionsmedium (Hypoxanthin, Aminopterin, Thymidin; LITTLEFIELD, Science, 145,1964,709) kultiviert. Damit konnten nicht fusionierte Zellen der permanenten Myelomlinie eliminiert und, erfindungsgemäß, Hybridzellen selektioniert werden, die Antikörper gegen humane Cu/Zn-SOD produzieren. Die Detektion spezifischer Zellkulturen erfolgte im ELISA. Primärzellinien mit spezifischer Antikörper-Produktion wurden nach dem Grenzverdünnungsprinzip (CTASWELL; J. Immunol. 126,1981,1614) kloniert und subkloniert, bis mit statistischer Sicherheit Hybridoma erhalten wurden, die äußerst stabil und mit bisher nicht beschriebener, hoher Effizienz monoklonale Antikörper gegen humane Cu/Zn-SOD sezernieren. Diese Hybridoma wurden als H-CB-SOD bezeichnet. Etabliert wurden die Hybridoma-Klone H-CB-SOD-1 bis H-CB-SOD-11. Diese 11 Hybridoma sind in der Hinterlegungsstelle des Zentralinstitutes für Molekularbiologie der AdW der DDR, Berlin-Buch, unter den Nummern ZIM-0384 bis ZIM-0394 registriert, Bei den beschriebenen Hybridoma handelt es sich um Zellinien mit hoher Produktivität (nur wenige vergleichbare Daten aus dem internationalen Schrifttum sind bekannt). Die Hybridomzellkulturen eignen sich für die Massenproduktion von mAk in vitro und in vivo.
Erstmalig ist es gelungen, in den beschriebenen Hybridomalinien mAk zu produzieren, die verschiedene Epitope der humanen Cu/Zn-SOD erkennen. Die überraschend hohe Antigen-Bindungsaffinität erlaubt den Einsatz der mAk zu diagnostischen und biotechnologischen Zwecken.
Es liegen experimentelle Erfahrungen bei der Bearbeitung der Hybridoma im Airlift-Bioreaktor (Kulturvolumen 501) in vitro sowie der Ascitesproduktion in Pristan behandelten Balb/c-Mäusen in vivo vor. Auf diese Weise wurden aus den beschriebenen Hybridomkulturen die monoklonalen Antikörper CB-SOD1 bis CB-SOD11 in großen Mengen gewonnen. Durch verschiedene Verfahren lassen sich die mAk bis zu einem hohen Reinheitsgrad anreichern. Für die Entwicklung bestimmter Testverfahren können die Ak mit Enzymen (z. B. Peroxidase) markiert werden. Sie können außerdem zur Anwendung bei Trennverfahren (positive Affinitätschromatographie) an bestimmte Trägermaterialien gekoppelt werden.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1
Über einen Zeitraum von 6 Monaten werden 5 Mäuse mit jeweils 50 pm gereinigter Rekombinaten-Cu/Zn-SOD (GRÜNTHAL-AG) in komplettem Freundschen Adjuvans immunisiert. Die Boosterungen erfolgen alle 6 Wochen. Nach der letzten Immunisierung mit 150 ..g Antigen intravenös werden pro Tier etwa 2 x 108 Milzzellen isoliert. Diese werden durch Polyethylengtykol 1 500 (unter Zusatz von 6% DMSO) mit 2 χ 107Myelomzellen P3X63Ag8.653 fusioniert. Nach entsprechenden Waschschritten werden die Zellen in 96-well-Flachboden-Zellkulturplatten mit 105 Milzzellen in 150μΙ pro well ausplattiert. Als Zellzuchtmedium wird RPM11640, ergänzt durch 10% hitzeinaktiviertes FKS verwendet. Am nächsten Tag werden pro well 50μΙ 4fach konzentriertes HAT-Selektionsmedium zugesetzt. Nach etwa 14 Tagen werden die Primärkulturen mit einem spezifischen ELISA hinsichtlich der Produktion spezifischer Antikörper gegen humane Cu/Zn-SOD geprüft. Nach dem angegebenen Verfahren können bis zu 20% der Primärkulturen spezifische Antikörper produzieren. Die positiven Primärkulturen werden auf Maus-Peritonealmakrophagen (104 pro well) nach dem Grenzverdünnungsverfahren kloniert und rekloniert. Auf diese Weise werden monoklonale Zellinien mit spezifischer Antikörperproduktion gegen humane Cu/Zn-SOD erhalten.
Beispiel 2
Die klonierten Zellinien mit spezifischer Antikörperproduktion gegen humane Cu/Zn-SOD werden in RPM11640 Kulturmedium, ergänzt durch 10% fetales Kälberserum, gezüchtet in einer feuchten Atmosphäre mit 5% COi-Anteil. Durch schrittweise Adaptation lassen sich diese Zellen auch in Medien mit 2-5% FKS-Anteil züchten. Die Zellen werden in Zellkulturflaschen vermehrt. Mit Verdünnungsraten von bis zu 1:10 kann das Kulturvolumen expandiert werden. Die Massenproduktion der Antikörper erfolgt in Rollerflaschen und anschließend im Airlift-Bioreaktor mit 50 Litern Volumen. Eine Beschreibung der In-vitro-Zellkultureigenschaften der Hybridoma erfolgt in Tabelle 1.
Beispiel 3
In Zellkulturflaschen (Volumen 275ml; NUNCLON, Kamstrup, Dänemark) werden die monoklonalen Hybridoma auf eine Zellmenge von 107-2,5 χ 107 gezüchtet. Die Zellen werden abzentrifugiert und in Phosphat gepufferter isotonischer Kochsalzlösung resuspendiert. Je 1 ml Suspension mit einer bestimmten (optimierten) Zellzahl wird Balb/c-Mäusen intraperitoneal appliziert, die 8 Tage zuvor mit 1 ml Pristan behandelt worden waren. Nach 5-14 Tagen zeigt die Bauchschwellung den Beginn der Ascitesproduktion. Die Hybridomklone unterscheiden sich hinsichtlich optimaler Bedingungen und Effektivität in der In-vivo-Gewinnung von mAk gegen humane Cu/Zn-SOD (Tabelle 2). Die Reinigung der monoklonalen Antikörper erfolgt nach bekannten Verfahren.
Beispiel 4
Nach dem beschriebenen Schema werden Hybridomzellinien mit Antikörperproduktion gegen mindestens 3 verschiedene Epitope der Cu/Zn-SOD gewonnen, die mit CB-SOD-I bis CB-SOD-11 bezeichnet werden. Die Antikörper reagieren mit hoher Affinität mit den entsprechenden bpitopen auf dem Molekül der humanen Cu/Zn-SOD.
Tabelle 1 Maus-Hybridorna mit Antikörperproduktion gegenhumane Cu/Zn-SOD.
Hybridom Verdopplungszeit nAk-Produktion in vitro
(Std.) Mgper24Std.per10*
Zellen
154 133
80
34
62 168 141
Tabelle 2 Produktion muriner monoklonaler Antikörper gegen humane Cu/Zn-SOD in vivo (Ascitesflüssigkeit)
H-CB-SOD1 15
H-CB-SOD2 18
H-CB-SOD3 22
H-CB-SOD4 28
H-CB-SOD5 28
H-CB-SOD10 36
H-CB-SOD11 34
Hybridom Ig-Konzentration in Ascites-
Flüssigkeit (mg/ml)
H-CB-SOD1 50
H-CB-SOD2 20
H-CB-SOD3 40
H-CB-SOD4 12
H-CB-SOD5 30
H-CB-SOD10 10
H-CB-SOD11 20
Tabelle 3 Murine monoklonale Antikörper gegen humane Cu/Zn-SOD.
Antikörper Ig-Subklasse Bindungsaffinität (l/Mol)
CB-3OD1 IgGI 1,5 χ 1010
CB-SOD2 IgGI 4,7x10'°
CB-SOD5 IgGI 1,2 x1010
CB-SOD11 IgGI 1,0x10t0

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung monoklonaler Antikörper, die verschiedene Epitope der humanen Cu/Zn-Superoxiddismutase (Cu/Zn-SOD) mit unterschiedlicher Bindungsaffinität erkennen, durch Immunisierung von Balb/c-Mäusen mit Rekombinanten-Cu/Zn-SOD und Immortalisierung von Milzlymphozyten mit einer murinen Myelomzellinie,"dadurch gekennzeichnet, daß daraus die Hybridomzellinien H-CB-SOD1 (ZIM0384) bis H-CB-SOD11 (ZIM 0394) selektiert, zur Züchtung eingesetzt und aus dem zellfreien Überstand die moncklonalen Antikörper CB-SOD1 bis CB-SOD11 isoliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung der Milzlymphozyten erfolgt, nachdem als Antigen gereinigte Rekombinanten-Cu/Zn-SOD derart verwendet wird, daß alle 6 Wochen über einen Zeitraum von 8 bis 12 Monaten Boosterungen durch Gabe von 50pg Antigen erfolgen und die letzte Immunisierung, die zu einer Hyperimmunisierung führt, mit 100 bis 150|ig Antigen 5 Tage vor Entnahme der Milzlymphozyton vorgenommen wird.
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung monoklonaler Antikörper (mAk) gegen humane Cu/Zn-Superoxiddismutase (Cu/Zn-SOD). Anwendungsbeispiele bestehen beim Einsatz der mAk zum Nachweis von Cu/Zn-SOD in menschlichen Körperflüssigkeiten (z. B. pränatale Diagnostik des M. Langdon-Down, der Trisomie 21) sowie der Möglichkeit der Reinigung von humaner Cu/Zn-SOD durch positive Affinitätschromatographie. Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die medizinische Diagnostik.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Die Herstellung muriner monoklonaler Antikörper (mAk) ist als technisches Problem gelöst. Das Prinzip wurde erstmalig durch G. KÖHLER und C. MILSTEIN publiziert (NATURE 1975,256,495), die Ak-bildtnde Zellen aus der Milz immunisierter Mäuse mit Zellen einer permanent wachsenden Plasmozytomzellinie hybridisierten, Ak-produzierende Hybridoma erhielten und nach entsprechenden Klonierungsschritten monoklonal (von einem Zell-Klon gebildete) Ak erhielten. Dieses bictechnologische Prinzip wird (modifiziert) bis heute breit angewendet. Auch die Anwendung des Verfahrens auf die Herstellun j von murinen mAk gegen humane Cu/Zn-SOD ist bekannt (T. Porstmann, R. Wietschke, H. Schmechta, R. Grunow, B. Porstmann, R. Bleiber, M.Pergande, S.Stachat, R. von Baehr, Clin. Chim. Acta 171 (19881,1-10; A.A.Khan, R.E.Warrington b'P 279705). Die Cu/Zn-SOD schützt Zellen vor der Akkumulation toxischer Superoxidradikale (0 2~), in dem sie die Reaktion 02" + 02" + 2H* ->H202 + 02 katalysiert. Damit stellt die Cu/Zn-SOD ein Markerenzym für entzündliche Prozesse dar, an denen sie regulativ als Zellschutz mitwirkt (J. FRIDOVICH: in Advances in Enzymology, ed. H. Rister, Vol.41,39-97,1974). Der Nachweis von Cu/Zn-SOD bei entzündlichen Reaktionen (z. B. Rheumatoider Arthritis) ist von diagnostischer Wertigkeit (H. RISTER and K.BAUERMEISTER; Klin. Wochenschr.60,1982,561-565). Von besonderer klinisch-diagnostischer Bedeutung jedoch ist die Lokalisation des Gens für Cu/Zn-SOD auf Chromosom 21, das beim M. Langdon-Down (Trisomie 21) in den Körperzellen dreimal vorliegt. Die somit verstärkte Genexpression führt zur Erhöhung der intrazellulären Cu/Zn-SOD-Konzentration und wird zum diagnostischen Nachweis der Erkrankung genutzt (P.SINET; in: Altzheimer's Disease, Down's Syndrome and Aging. Ann. NY. Acad. Sei. 396,83-94, New York, USA).
Zum Nachweis humaner Cu/Zn-SOD wurden bisher u.a. ELISA-Techniken genutzt, die ausschließlich auf polyklonalen anti-Cu/Zn-SOD-Antiseren basieren (S.IIZUKA,N.TANIGUCHI,A.MAKITA; JNCI. 72,5,1984,1043-1048). Diese Testsysteme sind schwer zu standardisieren und gewährleisten nicht die geforderte Sensitivität, wie sie zum Beispiel für den intrazellulären Nachweis von humaner Cu/Zn-SOD in intrauterinem Material gefordert wird.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, monoklonale Antikörper gegen humane Cu/Zn-SOD zum Einsatz für diagnostische Zwecke zu entwickeln.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur effektiven Erzeugung von murinen Hybridomzellinien, von denen in anschließenden methodischen Schritten monoklonale Antikörper gegen Cu/Zn-SOD isoliert werden können. Die Hybridomzellen sollen im optimalen ökonomischen Aufwand/Nutzen-Verhältnis in vitro (bis zum Large-Scaling im Bioreaktor) und in vivo (Ascites-Flüssigkeit der Maus) kultivierbar sein und durch hohe Antikörper-Sekretionsleistung die Reinigung begünstigen.
Die Aufgabe wurde derart gelöst, daß zunächst Mäuse vom Stamm Balb/c mit einem gereinigten Rekombinanten-Präparat der humanen Cu/Zn-SOD nach einem bestimmten, der Erfindung gemäßen, Schema immunisiert werden. Als vorteilhaft erwies sich die Verwendung von 8 bis 10 Wochen alten weiblichen Balb/c-Mäusen. Die Immunisierung erfolgte durch mehrmalige Applikation des Antigens. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Mäuse zunächst etwa alle 6 Wochen eine Dosis von
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