Konstruktion und Charakterisierung rekombinanter bispezifischer Antikörper-Fragmente zur experimentellen Therapie der Hodgkinschen Krankheit
- 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
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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 |
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. [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832460044
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




