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Konstruktion und Charakterisierung rekombinanter bispezifischer Antikörper-Fragmente zur experimentellen Therapie der Hodgkinschen Krankheit

Konstruktion und Charakterisierung rekombinanter bispezifischer Antikörper-Fragmente zur experimentellen Therapie der Hodgkinschen Krankheit
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Norman Woller
  • Abgabedatum: August 2002
  • Umfang: 104 Seiten
  • Dateigröße: 3,3 MB
  • Note: 1,0
  • Institution / Hochschule: Universität Bielefeld Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-6004-4
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-6004-4 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-6004-4 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Woller, Norman August 2002: Konstruktion und Charakterisierung rekombinanter bispezifischer Antikörper-Fragmente zur experimentellen Therapie der Hodgkinschen Krankheit, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Hodgkin Lymphon, bakterielle Proteinexpression, Immuntherapie, Antikörpertherapie, Diabody

Diplomarbeit von Norman Woller

Einleitung:

Ein CD30+-Hodgkin-Lymphom ist eine maligne Erkrankung, für die eine Antikörpertherapie sehr vielversprechend ist. Ziel der Arbeit war es, für einen solchen Therapieansatz aus den DNA-Sequenzen herkömmlicher rekombinanter bispezifischer Antikörper-Fragmente ein im Bezug auf Wirksamkeit und Stabilität optimiertes Format herzustellen und zu charakterisieren. Zur Optimierung der Expression sollten zwei bispezifische Diabodies anti-CD16/CD30 bakteriell exprimiert und aufgereinigt werden. Die verbesserten Expressionseigenschaften einer Variante des bsDb gegen CD30 (mCD30) sollte durch den Vergleich mit dem Wildtyp bsDb bestätigt werden.

Aus den scFv gegen CD30 und CD16 sollten anschließend zwei bispezifische und tetravalente Tandemdiabodies mit unterschiedlichen Aminosäure-Linkern generiert werden. Die Konstrukte der TandDb sollten ebenfalls exprimiert und aufgereinigt werden. Die Antikörper-Fragmente mit der Spezifität anti-CD30/CD16 dirigiert NK-Zellen an H-RS-Zellen, initiieren die ADCC der NK-Zellen und führt zu einer spezifischen Lyse der H-RS-Zellen. Ein weiteres Ziel war es, die im Rahmen dieser Arbeit hergestellten rekombinanten Antikörper-Fragmente zu charakterisieren und im Rahmen eines in vitro-Cytotoxizitätstests gegen eine etablierte Hodgkin Zelllinie die therapeutischen Wirksamkeit zu überprüfen. Auf diese Weise sollten neuartige Formen rekombinanter Antikörper-Fragmente generiert und getestet werden, um die Grundlage für eine effektive Antikörper-basierte Therapie für die Hodgkinsche Krankheit zu etablieren.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung 1
1.1 Die Hodgkinsche Krankheit 1
1.2 Molekularbiologische Eigenschaften von Hodgkin-und Reed-Sternberg-Zellen 3
1.3 Das CD30-Antigen 5
1.4 Cytotoxische Mechanismen von natürlichen Killerzellen 7
1.5 Struktur und Funktion von Immunglobulinen und bispezifischen Antikörper-Fragmenten (Diabodies/Tandemdiabodies) 9
2. Aufgabenstellung 14
3. Zusammenfassung 15
4. Material 16
4.1 Laborbedarf 16
4.2 Geräte 16
4.3 Chemikalien 17
4.4 Puffer, Medien und andere Lösungen 18
4.5 Enzyme 21
4.6 Antikörper 21
4.7 Bakterienstämme 22
4.8 Zelllinien 22
4.9 Oligonucleotide 23
4.10 Vektoren 24
5. Methoden 26
5.1 Molekularbiologische Methoden 26
5.1.1 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 26
5.1.2 Splice overlap extension-PCR 26
5.1.3 Restriktionsspaltung von DNA 27
5.1.4 Agaroseelektrophorese von DNA-Fragmenten 27
5.1.5 Dephosphorylierung von 5’-Enden der linearisierten Vektoren 28
5.1.6 Ligation von DNA-Fragmenten 28
5.1.7 Transformation von kompetenten Bakterien 28
5.1.8 Isolierung von Plasmid-DNA aus E. Coli 29
5.1.9 Konservierung der Bakterienklone 29
5.2 Proteinbiochemische Methoden 29
5.2.1 Präparation von periplasmatischen Extrakten 29
5.2.2 Großexpression von Antikörper-Fragmenten in E. Coli 30
5.2.3 Isolierung von Antikörper-Fragmenten aus dem periplasmatischen Raum 30
5.2.4 Dialysemembranen 31
5.2.5 Ammoniumsulfatpräzipitation der Antikörper-Fragmente 31
5.2.6 Immobilisierte Metall-Chelat-Chomatographie (IMAC) 31
5.2.7 SDS-PAGE 32
5.2.8 Westernblot-Analyse 32
5.2.9 Überprüfung des Klonierungserfolgs 33
5.2.10 Ionenaustauschchromatographie 33
5.2.11 Bestimmung der Protein-Konzentration 34
5.2.12 Bestimmung des Antikörper-Formats 35
5.3 Zellkultur-Methoden 35
5.3.1 Kultivierung eukaryontischer Zellen 35
5.3.2 PBMC-/Granulozyten-Präparation 36
5.3.3 BsAk-vermittelter in vitro-Cytotoxizitätstest 37
5.4 Durchflusscytometrie 38
5.4.1 Bindungstest von periplasmatischen Extrakten und aufgereinigten Antikörper-Fragmenten 39
5.4.2 Titration der bsAk auf CD16+- bzw. CD30+-Zellen 39
5.4.3 Cell-surface-retention-Test 40
5.4.4 Messung der in vitro-Stabilität der Antikörper-Fragmente 41
6. Ergebnisse 42
6.1 Klonierung von Antikörper-Fragmenten 42
6.1.1 Klonierung eines Konstrukts für einen bispezifischen anti mCD30/C16-TandDbscFv10-SL-scFv10 42
6.1.2 Klonierung eines Konstrukts für einen bispezifischen anti-mCD30/CD16-TandDb scFv6-SL-scFv6 44
6.2 Test des TandDb-Konstrukts zur Auswahl des Klons für die Expression in der Großkultur 46
6.3 Aufreinigung der in Großkulturen exprimierten Antikörper-Fagmente 47
6.4 Bestimmung der Proteinkonzentration 51
6.5 Bestimmung des Antikörper-Formats 52
6.6 Überprüfung der Reinheit der Antikörper-Fragmente 54
6.7 Charakterisierung der isolierten PBMC/Granulozyten 54
6.8 Bindungstest und Titration der Antikörper-Fragmente auf diversen Zelllinien 55
6.9 Cell-surface-retention-Test 58
6.10 Antikörper-vermittelter in vitro-Cytotoxizitätstest mittels PBMC gegen die Hodgkinzelllinie L540CY 60
6.11 Messung der in vitro-Stabilität der bsAk 62
7. Diskussion 64
7.1 Mutagenese der anti-CD30-scFv-Domäne 64
7.2 Auswahl der Peptide für die kovalente Verbindung von Fv-Domänen 65
7.3 Großexpression und Aufreinigung der Antikörper-Fragmente in E. Coli 66
7.4 Charakterisierung der rekombinanten Antikörper-Fragmente 65
7.5 Vermittlung einer NK-Zell-induzierten Tumorzelllyse durch anti-mCD30/CD16-bsDb/scDb in vitro 68
7.6 Vergleich der anti-mCD30/CD16-bsDb/scDb 70
8. Ausblick 71
9. Literaturverzeichnis 72
10. Anhang 79
10.1 Klonierungsschema für die Herstellung von anti-CDm30/CD16-TandDb 79
10.2 Vektorkarten und Sequenzen 85
Abkürzungsverzeichnis 95

Automatisiert erstellter Textauszug:

Eine IMAC-Säule wurde mit 5 ml-Iminodiacetat-Sepharose gefüllt, mit 200 ml ddH2O gewaschen, mit etwa 20 ml einer 0,1 M Kupfersulfat-Lösung beladen, anschließend mit 300 ml ddH2O zur Entfernung von überschüssigem CuII gespült und dann mit 200 ml Dialysepuffer äquilibriert. Mit dem Dialysat der Ammoniumsulfatpräzipitation wurde die Säule beladen, mit 300 ml Dialysepuffer und 300 ml Waschpuffer gewaschen und abschließend mit Elutionspuffer mit Hilfe der FPLC-Anlage eluiert. Die Fraktionen wurden zu je 1 ml aufgefangen und anhand des Elutionsprofils im Westernblot oder im Coomassie-gefärbten SDS-PAGE analysiert. Vor Wiederverwendung der Säule wurde das CuII mit etwa 10 ml 0,1 M EDTA-Lösung entfernt, die Sepharose in ~25 ml 0,5 M NaOH-Lösung [...]

Zur Anreicherung des bsAk wurden die Proteine mit Ammoniumsulfat gefällt. Dazu wurden langsam (über 60-90 Minuten) fein zerriebenes Ammoniumsulfat (70 % der Sättigung, entsprechend 472 g/l Lösung) unter Rühren bei 4 °C zugegeben, danach wurde noch für mindestens 2 Stunden weitergerührt. Das Proteinpräzipitat wurde zentrifugiert (SLA3000, 40 Minuten, 9000 rpm und 4 °C), der Überstand verworfen, das Sediment in 0,5 Vol Dialysepuffer aufgenommen und drei mal für mindestens 4 Stunden bei 4 °C gegen Dialysepuffer dialysiert. Die Präzipitate der Dialyse wurden durch Zentrifugation (SLA3000, 4 °C, 9000 rpm, 40 Minuten) entfernt. Der Überstand wurde danach für die Beladung der IMAC-Säule zur weiteren Aufreinigung verwendet. [...]

Zur bakteriellen Expression wurden die Expressionsvektoren pSKID (bsDb) und pSKK (TandDb) verwendet. Geeignete Bakterien für die Expression sind die E.Coli Stämme XL1-Blue und RV308. Da jedoch bei RV308 im Vergleich zu XL1-Blue keine Freisetzung der Antikörper in den Überstand beobachtet werden konnte, ist der robuste und schnell wachsende Wirt RV308 optimal [Kipriyanov, 2002]. 100 ml 2YTGA (100 mM Glukose, 100 µg/ml Ampicillin) wurden mit E. Coli RV 308 angeimpft. Die Vorkultur wurde üN bei 26 °C und 180 rpm inkubiert und davon ein 4-8 l-Expressionsansatz hergestellt. Von der Vorkultur wurde so viel in 2 l 2YTGAMedium überführt, bis die OD600 0,1 betrug (zur optimalen Belüftung wurden 2l Kultur in einen 5 l-Erlenmeyerkolben gefüllt). Anschließend wurde die Kultur bei 26 °C und 180 rpm etwa 3,5 bis 4 Stunden herangezogen, bis die OD600 einen Wert von 0,6-0,8 erreichte. Die anschließende Zentrifugation erfolgte bei 8000 rpm mit dem SLA 3000-Rotor für 20 Minuten bei 20 °C und der Überstand wurde nach der Zentrifugation verworfen. Die Sedimente wurden in 1 Vol YTBS (100 µg/ml Ampicillin) resuspendiert und die Proteinexpression mit 0,2 mM IPTG induziert. Bei 21 °C und 180 rpm wurde die Kultur üN inkubiert, anschließend bei 9000 rpm (SLA 3000-Rotor, 45 Minuten, 4 °C) abzentrifugiert und das Kulturmedium dekantiert. [...]

Arbeit zitieren:
Woller, Norman August 2002: Konstruktion und Charakterisierung rekombinanter bispezifischer Antikörper-Fragmente zur experimentellen Therapie der Hodgkinschen Krankheit, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Hodgkin Lymphon, bakterielle Proteinexpression, Immuntherapie, Antikörpertherapie, Diabody

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