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WO1994020521A1 - Process for synthesizing and selecting sequences of covalently bound components - Google Patents

Process for synthesizing and selecting sequences of covalently bound components Download PDF

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WO1994020521A1
WO1994020521A1 PCT/DE1994/000281 DE9400281W WO9420521A1 WO 1994020521 A1 WO1994020521 A1 WO 1994020521A1 DE 9400281 W DE9400281 W DE 9400281W WO 9420521 A1 WO9420521 A1 WO 9420521A1
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synthesis
peptides
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Jens Schneider-Mergener
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Jerini Bio Chemicals Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for the synthesis of peptide libraries (peptide libraries) or saccharide libraries; a method for the synthesis and selection of peptides or saccharides for the determination of sequences; furthermore processes for the preparation of sequences which have been obtained using the synthesis and selection process and peptides or saccharides, the structure of which have been determined using the synthesis and selection process.
  • peptide banks (peptide library) are produced, which are then tested.
  • peptide library (peptide library) on phage surfaces
  • J. SCOTT and GP SMITH, (1990) Science 249: 386 The phages which are positive in the selection process are analyzed with regard to their DNA, as a result of which the amino acid structure expressed on the surface is determined. It is disadvantageous that the phages in host cells have to be replicated and that the selection methods must be suitable for recognizing the peptides on the cell surface.
  • the peptide to be selected is a peptide on the cells in addition to many other expressed proteins. This selection therefore has a system-related uncertainty. Furthermore, only the twenty natural amino acids can be used in the process for the production and selection of the desired sequences.
  • peptide coupling sites are arranged on a solid planar carrier, which can be excited with the aid of light energy to react with another building block.
  • the light energy can come from a laser that shines on points.
  • peptides are composed of amino acids which are either certain amino acids in the respective position or are variable, that is to say indefinite amino acids.
  • a mixture of amino acids is used in the reaction of the variable amino acids. The sum of the amino acids present in the mixture is in excess compared to the coupling sites, that is to say to the growing peptide sequences.
  • the different types of amino acids in the respective mixture should be present in an equimolar amount to one another.
  • variable amino acids should also be arranged in the sequence.
  • a mixture of activated amino acids reacts with the acceptor peptide bound to the carrier.
  • the various amino acids are present in the mixture in concentrations which correspond to the relative coupling constants.
  • the concentration of the slow-reacting amino acids is correspondingly higher than the concentration of the fast-reacting amino acids. Since all peptides are located in one reaction vessel, the following selection is used.
  • the mixture of the most varied peptides is passed over a column on which the molecules, for example receptors, are located which are intended to bind the desired peptide. All unbound peptides are eluted. The bound peptides are analyzed to determine the sequence of the amino acids. The analysis of the peptide sequences is cumbersome, it is still fraught with uncertainty, since similar amino acids can sometimes lead to a comparable binding constant.
  • the sequences should have certain desirable properties. These properties enable a targeted selection process, the desired properties consisting of the specific recognition of predetermined molecules, for example receptor molecules.
  • the sequences obtained by this process are then to be used as templates for molecules (pharmacological lead structures) that are produced in the classic chemical manner.
  • a method for producing 'of peptide libraries (Peptide libraries) of peptides which process consists of the following features: the peptides have per position in the peptide sequence is either a fixed or an indefinite amino acid on; the peptides are produced on or in a carrier material after the solid phase synthesis or in separate reaction vessels after the liquid phase synthesis; spatially separate reaction sites are located on or in the support material or in the reaction vessels; every reaction site has
  • start amino acids or start peptides peptide coupling sites; the method consists of the following steps, each with its own procedure for the synthesis of the particular amino acid and the undetermined amino acid : If an activated certain amino acid is reacted at the intended position of the peptide sequence, this certain amino acid is present in excess compared to the peptide coupling sites; if an activated indefinite amino acid is reacted at the intended position of the peptide sequence, this undetermined amino acid lies in a mixture of amino acids, the sum of all undetermined amino acids in the mixture being at most equimolar to the peptide coupling sites, and after the coupling reaction a further amino acid is added for saturation.
  • saccharide libraries saccharide libraries
  • the saccharides have either a specific or an undetermined monosaccharide per position in the saccharide sequence; the saccharides are on or in a carrier material after the solid phase synthesis or produced in separate reaction vessels after liquid phase synthesis; spatially separate reaction sites are located on or in the support material or in the reaction vessels; every reaction site has
  • this particular monosaccharide is in excess of the saccharide coupling sites; if an activated indefinite monosaccharide is reacted at the intended position of the saccharide sequence, this indefinite monosaccharide is present in a mixture of monosaccharides, the sum of all indefinite monosaccharides in the mixture being at most equimolar to the saccharide coupling sites, and after that Coupling reaction is another monosaccharide
  • the mixture of the undetermined amino acids or monosaccharides in the mixture compared to the peptide coupling sites or saccharide coupling sites can be at most in a 0.9-fold excess.
  • One of the advantages of this method according to the invention is that structures of, for example, peptide ligands can be determined in a very short time and can bind specifically to, for example, the extracellular domains of receptors. With the help of this random principle, all theoretically conceivable structures are available during the step-by-step selection.
  • the Structures can be determined for each coupling point on the basis of the process protocol.
  • the results can be influenced differently only by determining which amino acids or which monosaccharides are determined first in the sequence and which ones are undetermined. Otherwise, the process is characterized by the fact that the peptides or saccharides to be obtained can be reworked in spite of a random process in the case of the not indefinite amino acids or monosaccharides by separate process approaches.
  • This invention is made possible by reaction conditions which are present in the synthesis of the undetermined amino acids or undefined monosaccharides. It is customary in the prior art to offer the mixture of the amino acids or monosaccharides to be synthesized in their sum in a molar excess compared to the coupling sites, since otherwise not all sequence chains come to reaction. A sequence that is not extended by another amino acid or another monosaccharide leads to defects, defects, occurring in the sequence.
  • acylation reagent a molar excess of the amino acid to be coupled (acylation reagent) is necessary when coupling the particular amino acid, since the coupling kinetics of the individual amino acids are different, but the coupling yield for a specific coupling step and a specific amino acid never changes lets predict.
  • a clear molar excess circumvents this problem. Two to eight-fold excesses are routine for peptide chemists. A six-fold excess is common. This is the excess when coupling a certain amino acid.
  • the undetermined amino acids or monosaccharides are offered at most in the equimolar amount in the process according to the invention.
  • almost all undetermined amino acids or monosaccharides will react equimolar with the sequence.
  • the individual building blocks will have reacted 99% at different times due to their different kinetics, but practically all activated amino acids or monosaccharides react.
  • the method according to the invention includes the at most equimolar use of undetermined amino acids or monosaccharides. If the person skilled in the art uses higher concentrations, he will nevertheless obtain results which, however, no longer correspond to the statistical distribution. A worsening of the process is then accepted. In terms of statistical distribution, this method works best when the sum of all amino acids or monosaccharides offered is at most equimolar. If the equimolar range is clearly undershot, only some of the synthesis chains are coupled with the undetermined amino acids or monosaccharides, others remain without reaction partners.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is that the peptide sequence or saccharide sequence (sequence) has three specific amino acids or three specific monosaccharides each at a specific position in the sequence, in that three specific amino acids or three specific monosaccharides are used in the synthesis can be synthesized at a particular position in the sequence.
  • the affinity of binding molecules increases approximately exponentially to the number of certain amino acids or monosaccharides. Three specific ones are possible.
  • Amino acids or monosaccharides allow a better preselection of the entire sequence than the use of only two specific amino acids or monosaccharides. Three specific amino acids or monosaccharides can also be applied without problems on an essentially pla ⁇ ar carrier material.
  • the sequence can also have four or five specific amino acids or monosaccharides at a particular position in the sequence, by synthesizing four or five specific amino acids or monosaccharides at a given position in the synthesis.
  • Another embodiment of the method according to the invention is that the sequence is branched or unbranched.
  • the method according to the invention is not limited to linear synthesis, branching is easily possible. Appropriate protective groups are to be used.
  • the branched molecules have the advantage that they can also cover flat areas. This opens up a further field of application of the method according to the invention. Cyclic designs are also possible, which increase the conformational stability of the molecule.
  • the carrier material Various substances can be used as the carrier material, the cellulose carrier material being particularly suitable. It has the advantage that there is a carrier which is more useful for the synthesis and on which the amino acids or monosaccharides and their mixtures can easily be applied. The flat surface and the high absorbency make handling easier.
  • the invention further comprises a method wherein the amino acid is (i) a natural amino acid or (ii) a derivative of the natural amino acid.
  • the method according to the invention looks as follows: Synthesis of peptide banks from natural amino acids and / or their derivatives (amino acids) with the coupling of amino acids, the amino acids each occupying a sequence position in the sequence, before the coupling to form the covalent bond on Carboxyl end are activated, and consist of two types of amino acids, on the one hand (i) certain amino acids and on the other (ii) undetermined amino acids, using a solid phase synthesis on or in a carrier material, or using a liquid phase synthesis in solutions, wherein the sequence (i) has at least one specific amino acid, its structure and
  • Sequence position is determined in the peptide synthesis, and (ii) has at least one undetermined amino acid which can only be determined statistically and which, at a certain sequence position, reacted randomly from an amino acid mixture with structurally known amino acids, whereby on or in the carrier material or in separate reaction vessels for the application of the activated amino acids, the reaction sites have at least in the solid phase synthesis peptide coupling sites for binding the amino acid activated during synthesis in the peptide sequence, which is the first amino acid in the peptide sequence
  • the method consists of the following steps: continuous synthesis of the peptide sequence with coupling of the first amino acid in the peptide sequence to the peptide coupling site or by starting with the first amino acid protected at the carboxyl end and with coupling of the one in the peptide sequence further amino acids at the N-terminal end of the partially synthesized peptide, each with its own procedure for coupling the specific amino acid and the undetermined amino acid, (aa) where, if a specific amino acid is to be
  • the mixture of the undetermined amino acids in the mixture compared to the peptide coupling sites or the sequences to be synthesized can be used at most in a 0.9-fold excess.
  • the building blocks are D- or L-amino acids and / or their derivatives.
  • L-amino acids there is a large number of amino acid derivatives, which are described, for example, in the catalog of the company BACHEM, Bubendorf, Baselischen, Switzerland.
  • Such peptides which contain modified amino acids, often display different types of pharmacokinetics. They behave differently in the organism than the peptides, which consist exclusively of natural amino acids. They are more stable towards proteases, they penetrate the cell membranes more poorly, making the synthetic peptide used as a drug more suitable for action in the extracellular region than a sequence of L-amino acids.
  • Suitable carrier material is polystyrene beads, on which the solid phase synthesis of the peptide library (peptide library) can also be carried out by means of simultaneous synthesis using amino acid mixtures.
  • the simultaneous synthesis of individual components (for example in the case of a hexapeptide with the Sequence X-
  • 48 approaches can be synthesized simultaneously using a previously mentioned device. With the help of this method, larger amounts of free peptides can be obtained, which can be used, for example, for cell tests.
  • a further embodiment of the invention is that the peptide coupling sites are ⁇ -alanine residues which are covalently linked to the carrier material. ⁇ -alanine is coupled to the cellulose material via an ester bond. A defined number of peptide coupling sites is required in order to know what amounts of amino acids have to be offered in each synthesis step. It is also possible to detach the sequences from the support at the peptide coupling sites.
  • Glycine other amino carboxylic acids (apart from ⁇ -alanine), polyethylene glycol (RAPP et al. In Peptides 1988; Ed. G. JUNG, E. BAYER, Walter deGRUYTER, Berlin 1989, pages 199 are suitable as further pepeptide coupling sites - 201) and all linker groups for peptide synthesis that are commercially available and from which the peptide can be split off again after synthesis (see catalog of NOVABIOCHEM 93).
  • the mixture can consist of natural amino acids which are present in essentially the same molar proportions.
  • amino acids can consist of the D configurations of the natural amino acids, which are essentially in the same molar proportions.
  • the amino acids can also be amino acid derivatives. Such derivatives are listed, for example, in the catalog of BACHEM, Bubendorf, Basel Liste, Switzerland.
  • the further embodiment of the invention relates to saccharides. These are described in detail in the literature, (for example R ⁇ MPPS, Chemistry lexicon, ed. NEUMÜLLER, O.-A. (1983) 8th edition, pages 2147 to 2152). It is known that the different sugar units have different reaction kinetics. own techniques (see: PAULSEN, H. (1990) Angew Chem 102: 851; KUNZ, H. (1987) Angew Chem 99: 297; PLEWE, M. et al. (1992) Carbohydr Res 235: 151; and OGAWA, T. et al.
  • a process according to the invention is preferred in which the saccharides are a cyclic pentose or hexose or their derivatives.
  • Typical pentoses are described in the standard work R ⁇ MPPS.
  • Biologically relevant monosccharides are, for example, glucose, galactose, mannose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine or N-acetylneuraminic acid.
  • the method of synthesis of the particular amino acids or monosaccharides is effective when the particular amino acids or monosaccharides are present in at least a three-fold excess. Good results can be expected in a range from three to eight times the excess.
  • the invention further comprises a method according to the invention for the synthesis and selection of peptides or saccharides, after the synthesis of the sequence, the desired sequences are selected with the aid of binding tests or specific reactions, the selected sequences optionally being represented by indicators.
  • a simple selection process is used to find, for example, a single peptide from the millions of different molecules that has a certain desired property, such as the effect as a therapeutic substance or the binding and elimination of toxic heavy metals.
  • reaction types 400 reaction types (“spots”) are created in an arrangement of 20 ⁇ 20 fields.
  • Each of these reaction sites contains a mixture of over 100,000 individual peptides, for example of the composition X-, X 2 B3B 4 X 5 X 6 .
  • B 3 and B 4 are certain amino acids.
  • X- ⁇ X 2 ; Xs ; and X 6 are simultaneously installed every 20 amino acids with the same probability.
  • the first step is to find the reaction sites ("spots") that show the best binding.
  • the first two amino acids are thus determined and in the next reaction sequence these two determined amino acids are retained unchanged.
  • the next two amino acid positions are determined and the remaining two are varied freely. Again 400 reaction sites are tested for binding and the best ones are identified. Now there are 4 positions.
  • hexapeptides define all peptides in their sequence and identify the peptides with the best binding. This whole process of searching for a specific connection among billions or even billions of connections takes significantly less time than the conventional methods required. The search for peptides with the desired properties can be successfully completed in a few days.
  • Natural and non-natural amino acids, D-amino acids, sugar, deaminated amino acids or peptoids can be used. Branches can be introduced via side chains or conformations stabilized via side chain crosslinking or cyclization of oligomers. Longer oligomers can be synthesized, in which several positions remain constant, but which form spatially defined conformations. The method can thus be used to specifically produce active substances and analytical molecules of comparable monoclonal antibodies without the numerous disadvantages of these natural molecules (animal experiments, production costs).
  • the method according to the invention represents an essential, quickly executable and practicable way in synthetic biology without using genetic engineering methods.
  • the variety of organic compounds known so far only from nature itself can be far exceeded with the present method. From this diversity, the method enables a targeted search for the molecule best suited for a specific application.
  • Biological molecules with completely new properties can be constructed in this way. The biological process of mutation and selection in a certain time interval is exceeded in speed by the present method, since the number of mutants of the different molecules to be tested is significantly higher than in nature.
  • mice No immunization of mice, no month-long production process for antibodies, no bio-technological production of proteins (antibodies), no more 95% unused expensive protein is required. (In the case of antibodies, only the binding sites are of interest, which only make up a few percent of the total mass.)
  • the method opens up the possibility of developing rapid detection systems for environmental pollutants, which enable quantitative determination with minimal expenditure of material and time.
  • compounds can be shown that selectively bind toxic substances (heavy metals, dioxins, furans) and render them harmless.
  • the method opens up the possibility of making toxic and ecotoxicological assessments of pollutants using in vitro methods. This is done by identifying the pollutant-binding sequences with the aid of the method and then searching for their occurrence in proteins in protein sequence databases. These proteins can then be specifically examined for receptor-specific toxicity. This is a completely new approach that was previously not possible without the method. The development of ecologically compatible substances is facilitated. Since the investigation can be carried out very early, directly after a first synthesis, the method reduces the number of undesirable developments in new products in the chemical industry.
  • An advantage of the synthesis and selection method according to the invention is that after the sequences have been synthesized, known and proven indicator methods can be used to determine which sequences have the properties to be selected.
  • the binding test consists in adhering marked test substances and making the marking visible.
  • the label consists of radioactive material or of biotin or of covalently linked enzymes.
  • Other methods consist of measuring fluorescence or luminescence.
  • the method according to the invention in particular also includes the molecules which trigger a function. This is done by measuring the reactions using, for example, allosteric enzymes.
  • the peptide library (peptide library) can also be used to test the substrate specificity of proteases or to find possible inhibitors. For the substrate specificity, the peptides should e.g. B. be fluorescent labeled. Then the individual coupling sites have to be cut out, treated with protease and the release of fragments measured photometrically. Inhibitors can be found in that certain sequences to which the protease binds but which the protease cannot cleave can be identified at the corresponding coupling sites.
  • metal atoms are also suitable for the selection process, for example technetium, gadolinium, nickel and calcium. Technetium complexing peptides can be used as, for example, tumor diagnostics. Nickel complexing sequences can be used as a tool for protein purification using nickel columns.
  • Peptides should also be able to bind organic chemical molecules. Peptides that bind transition analogues of certain organic chemical reactions may be the precursors for new catalysts.
  • More complex interactions can also be measured, whereby the reaction can consist of a cell-cell interaction.
  • sequences are also claimed, namely unbranched or branched peptides made from D- or L-amino acids and / or amino acid derivatives, which have a structure which uses the previously mentioned synthesis and Selection procedure was obtained. If a sequence has been determined with the aid of the method according to the invention, it is easy for a person skilled in the art to be able, for example, to synthesize the peptide on the basis of this sequence. The technique of peptide synthesis has previously been described in detail. The invention thus provides a technical teaching that reveals the way to the sequence. The sequence thus determined can then be prepared on the basis of the standard knowledge of the person skilled in the art. With the help of this teaching, sequences can be found which have the desired specific functions.
  • the invention further comprises a method for the peptide synthesis of unbranched or branched peptides from D- or L-amino acids and / or amino acid derivatives, the sequence having the peptide structure being synthesized using the synthesis according to the invention - And selection process was obtained.
  • AMINO ACIDS The amino acids and their derivatives can belong to the group of
  • L or D amino acids belong. Mixed forms are also possible within a sequence. Derivatives of amino acids are characterized in that the side chains are substituted. Sequence chains over side chains are also possible, e.g. B. ⁇ -glutamine.
  • All reactive side chains can be used for the synthesis of branched peptide banks (peptide library), such as lysine.
  • Amino groups can be reacted via the reaction of carboxylic acids such as glutamic acid and aspartic acid, for example Argini ⁇ with dions.
  • the sequences can have branches, the branch being connected to the main strand of the sequence via a functional group. It is important that the building blocks are all soluble and reactive in at least one reaction medium.
  • ACTIVATED AMINO ACID OR ACTIVATED MONOSACCHARIDE A building block in a sequence that has an activated, functional group with which it can bind to existing amino acids / monosaccharides or peptide / saccharide coupling sites. Furthermore, the amino acid or the monosaccharide must have protective groups which permit a reaction of the desired functional groups, but shields those which are not desired.
  • LIQUID-PHASE SYNTHESIS Liquid-phase synthesis or solution technology is described in methods of organic chemistry (HOUBEN / WEYL), vol. 15 / no. 1 and 2, E. WÜNSCH (editor), Thieme Verlag Stuttgart, 1974.
  • CARRIER MATERIALS A wide variety of carrier materials are described in the standard literature. All essentially planar supports that are easy to apply are particularly suitable in this process Allows amino acids or monosaccharides. Cellulose is particularly suitable. Here, materials from WHATMAN, type: Whatman paper 540 (hardened cellulose) have proven to be very useful.
  • carrier materials are also suitable which are located as spherical structures in reaction vessels.
  • Suitable carrier materials are polystyrene beads, on which the solid phase synthesis of the peptide library (peptide library) can also be carried out by means of simultaneous synthesis using amino acid mixtures.
  • the simultaneous synthesis of individual components (for example in the case of a hexapeptide with the sequence X-
  • 48 approaches can be synthesized simultaneously using a previously mentioned device. With the help of this method, larger amounts of free peptides can be obtained, which can be used for cell tests, for example.
  • Reaction location (also referred to as application location) is to be understood as a reaction space in which identical reaction conditions prevail. It is important that the reaction site makes it possible to understand which reactions have taken place on a support or in a reaction vessel.
  • a reaction site can thus be part of a cellulose support or else a separate reaction vessel.
  • the same specific amino acids or monosaccharides and the same undetermined amino acids or monosaccharides are reacted on the cellulose support per reaction site.
  • the one or two-dimensional or possibly three-dimensional definition of locations on or in the support material is necessary in order to avoid that the amino acids or monosaccharides become uncontrolled at the corresponding reaction sites with the amino acids or monosaccharides of others Can mix reaction sites.
  • reaction sites represent reaction vessels, the reaction can take place as a solid phase synthesis or as a liquid phase synthesis (solution technology). Liquid phase synthesis is currently preferred.
  • Coupling sites or saccharide coupling sites are used in solid phase synthesis. Not all carriers are suitable for being able to couple the desired amino acids or saccharides. Furthermore, the amino acids or saccharides must no longer be able to bind to the support material after the second synthesis cycle. It is therefore sensible to attach so-called anchor molecules on or in the carrier material. For this purpose, ß-alanine is suitable for cellulose.
  • the coupling sites define the amount of reactants and the amount of sequences synthesized.
  • the coupling site can be formed by a starter to which the first amino acid or the first monosaccharide can couple. This starter is removed again after synthesis. If there is no coupling site in the liquid phase synthesis, the synthesis is started with the first protected amino acid or with the first protected monosaccharide.
  • the method according to the invention allows new active substances to be found much more quickly and their development to market maturity. Numerous new products can be developed in diagnostics and therapy that could not be developed with the previous methods. Tissue-specific diagnostics in nuclear diagnostics, magnetic resonance imaging, ultrasound diagnostics and X-ray diagnostics have finally moved into the realm of feasibility. New methods, such as the use of lasers for diagnostics (laser-induced fluorescence) and therapy (photodynamic therapy), which have hitherto failed due to a lack of structure, cell- or tissue-specific (target-specific) dyes, are made possible by the present method.
  • the method according to the invention can also be used to find substances which are suitable for the treatment of AIDS (aquired immune definciency syndrome) (HIV antagonists, human immunodeficiency virus).
  • HIV antagonists human immunodeficiency virus
  • Two different ways can be labeled here: a) Enzymes essential for virus replication, e.g. the HIV protease or reverse transcriptase can be inhibited by antagonists determined using this method, which would block the spread of the virus.
  • the docking of the virus to the T lymphocytes, mediated by the CD4 receptor can be suppressed either by CD4 antagonists or by molecules which bind the CD4 binding site on the coat protein gp120 of the virus and thus prevent a viral infection.
  • the method can be used to determine HIV protease antagonists (M. Miller et al. (1989), Science 246: 1149) by adding fluorescent or radioactively labeled protease to the cellulose bank and determining the mixtures which bound by the protease but not hydrolyzed. The binding of the protease to the membrane can be determined by the quantification of the radioactivity.
  • the antagonistic properties of the peptides leave are determined by incubating the peptides in the presence of the HIV protease and natural substrates. If the peptides have an antagonistic effect, the cleavage of the natural substrate is prevented (J. Schneider and SBH Kent (1998), Cell 54: 363).
  • the potential antagonists can be tested by adding to a T cell culture to determine whether they prevent the virus from spreading (S. Seelmeier et al. (1988), Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 6616).
  • the method can be used to determine peptides that may bind the site of the HIV coat protein gp120, which is responsible for the docking to the CD4 receptor of the T lymphocytes (MH Brodsky et al. (1990), J. Immun. 144: 3078). Blocking this site would prevent infection of the T cells by the HIV virus.
  • the method described here can be used to determine both peptides that specifically bind the CD4 receptor binding site on the coat protein gp120 or also the gp120 binding site on CD4 and thus prevent the virus from docking onto the T lymphocyte. So far, either soluble CD4 receptors or recombinant gp120 produced in E. coli (size over 100 amino acids) have been used for such a therapeutic approach (M.
  • Atherosclerotic processes can be prevented by finding peptides that bind T-lymphocytes and monocytes, which have been transformed in foam cells by too much absorption of oxidized "low density lipoprotein (LDL), to the receptors of the vessel walls (arteries). block (SM Edgi ⁇ gton (1993), BIO / TECHNOLOGY 1 1: 676)
  • LDL low density lipoprotein
  • the foam cells secrete chemokines, cytokines and growth factors which are involved in the formation of atherosclerotic plaques (S. Cushing et al. (1990), Proc. Natl. Acad. Sci. 87: 5134; Schall et al. (1990), Nature 347: 669; Tanaka et al.
  • the chemokine MCP-1 (monocyte chemoatractant protein 1, Cushing et al., See above) plays a special role in this process, which, among other things, mediates the binding of the monocytes to the vessel walls.
  • a substance that blocks the binding of MCP-1 to its receptor could be used as a medicament for the treatment of arthereosclerosis.
  • the receptor is radioactively labeled and the peptide banks are examined for peptides which bind the MCP-1 receptor. The peptides obtained in this way are then examined in an in vitro model (Cushing et al., See above) to determine whether they are able to prevent macrophages from binding to endothelial cells.
  • the method could also be used to develop a drug for the treatment and prevention of thrombosis.
  • the binding of the von Willebrand factor (vWF) to the "platelet glycoprotein (GP) Ib" receptor plays a decisive role in the formation of thrombi.
  • An anti-thrombotic peptide must prevent the interaction of vWF and GPIb.
  • the peptide banks can now be used to determine peptides that specifically bind the receptor.
  • the receptor GPIb (M. Sugimoto et al. (1993), J. Biol. Chem., In press) is again radioactively labeled and incubated with the banks.
  • GPIb-binding peptides obtained in this way can then be examined in an in vitro model to determine whether they prevent the binding of vWF to GPIb and thereby inhibit the fibrinogen binding to the glycoprotein III / Illa complex triggered by the binding. This would prevent platelet aggregation (L. DeMarco et al. (1985), Proc. Natl. Acad. Sci. 82: 7424) and the peptide obtained by the process is suitable for the treatment of thrombosis.
  • This method can also be used to develop immunostimulants, which are particularly useful for the treatment of mycobacterial (tuberculosis, leprosy), fungal (Cryptococcus, histoplasma), viral (herpes simplex, HIV, cytomegalovirus) and parasitic infections (toxoplasmosis, Leishmania, pneumocystis) ) is suitable.
  • the cytokine interleukin-2 (IL-2) plays a special role here. IL-2 is secreted by T lymphocytes after stimulation of antigens (proteins) (KA Smith (1988), Science 240: 1169).
  • IL-2 stimulates itself the proliferation and differentiation of all lymphoid cells by binding to IL-2 specific cell surface receptors p55 and p75 (KA Smith (1989), Annual Review of Cell Biology 5: 397).
  • the method can thus be used to find IL-2 agonists in that peptides which specifically bind p55 and p75 are determined by means of labeled receptors.
  • a possible agonistic effect of the peptides can now be tested in an in vitro experiment. If the peptides are active, NK - ("natural killer"), B and T lymphocytes will be stimulated and quantified using various secretory markers. A variety of different tests have been developed for this purpose (for an overview, see Kaplan et al. (1992), BIO / TECHNOLOGY 10: 157).
  • This method can also be used to determine substances for immunoscintography.
  • Such peptides complexing the radioactive metal technetium 99m (Tc99m) can be genetically fused to an anti-tumor antibody.
  • an antibody e.g. recognizes the tumor cell surface marker protein CEA (Carcinoembryonic antigen, J. Beatty et al. (1979), Arch. Surg. 1 14: 563; TR Barnett et al. (1989), J. Cell Biol. 108: 267) and which is linked to a Tc-binding peptide can generally be used for imaging tumors, since CEA is a general marker protein for tumors.
  • the peptide can be produced using the method described, in that the peptide library is incubated with Tc99m and the peptides which bind Tc99m are determined. Tc-binding peptides can be found and quantified using a phosphoimager from Molecular Dynamics. The functioning of the Tc-complexing peptide in solution can be demonstrated using classic HPLC methods (see above). If the peptide binds technetium, this can be determined by means of HPLC by quantifying a "radioactive peptide peak". In vivo, the functioning of the antibody / Tc-peptide complex in mice that carry tumors can now be demonstrated by applying the antibody and then using a gamma camera to check whether the tumors can be made visible (H. Schrewe et al (1990) Molec. Cell Biol. 10: 2738).
  • Diagnostic markers for tumor cells can also be found using the method.
  • peptides are determined with the method that the Specifically bind tumor cell surface marker protein CEA (see above).
  • CEA-binding peptides are determined by incubating radioactively labeled CEA with the banks and binding peptides are determined by blackening as described and further approximated. The function of the peptide can be demonstrated in in vivo experiments as described above.
  • Such a CEA-binding peptide can be combined with a Tc-complexing peptide to form a bifunctional peptide for imaging tumors as described above.
  • Nickel-binding peptides can also be determined using this method. This is of particular importance for the purification of recombinantly produced proteins. So far, so-called "affinity tags" have been added to the proteins by genetic engineering (Hucholi et al.). These tails consist of 6 histidines, which have various disadvantages. The presence of 6 histidines often leads to solubility and folding problems (J. Hucholi et al. (1987), J. Chrom. 41 1: 177). With this method, sequences can now be found using the peptide banks that bind similarly or even more strongly than 6 histidines.
  • the peptide banks are incubated with a nickel salt, washed and the nickel binding to the peptides is demonstrated by means of a classic nickel detection with dimethylglyoxime as a red color complex (Jander / Blasius, textbook of analytical and preparative inorganic chemistry, S. Hirzel Verlag Stuttgart; U. Reineke and J. Schneider-Mergener et al., Manuscript in preparation).
  • the nickel bond can then be dissolved in solution using HPLC (R. Oliver, HPLC of Macromolecules, IRL Press, Oxford), capillary zone electrophoresis (IS Kreull and JR Mazzeo (1992), Nature 357: 92) and laser desorption mass spectrometry (J. Hodgson (1992 ), BIO / TECHNOLOGY 10: 399).
  • a peptide which binds the metal iron specifically can be found a peptide which binds the metal iron specifically.
  • a peptide could be a substitute for the drug desferrioxamine, which is used to treat various diseases of iron metabolism, such as hemochromatosis, thalassemia, but also to inhibit tumor cells (Voest et al. (1993) Cell Prolif. 26: 77) .
  • Desferrioxamine works by binding iron. Serious side effects are common when treating patients with this drug. Effects such as kidney failure (Cianciulli et al. (1992) Haematologica 77: 514).
  • Iron-binding peptides that should not be toxic are now determined by incubating radioactive iron 55 with the peptide bank and determining the best-binding ones using a phosphoimager (Molecular Dynamics) and, as described, continue to iteratively to at least be determined for the hepta peptide.
  • the biological function can, as described in Voest et al. and Cianciulli et al. described. Iron-binding peptides may still be used to treat malaria (Loyevsky (1993) J. Clin. Invest. 91: 218).
  • an anti-colon tumor or anti-pancreatic tumor drug can be developed with the method.
  • the oncogene product ras a cellular GTP binding protein (M. Barbicid (1987) Ann. Rev Biochm. 56: 779), plays a major role in tumor development. Mutations in the ras protein lead to the transformation of intestinal or pancreatic cells (J. L Bos (1989) Cancer Res. 49: 4682). Potential anti-tumor agents are thus directed against the ras-induced transformation of certain cell types and thus directly against ras.
  • ras Decisive for the function of ras is a post-translational modification, namely the attachment of a fatty acid (farnesyl) residue to the C-terminal cysteine of ras by a farnesyl transferase (J. B. Gibbs (1991) Cell 65: 1).
  • the peptide banks can now be used to determine peptides that specifically bind the binding site of farnesayl transferase to ras and thus block farnesylation.
  • ras is incubated in labeled form with the banks, and ras-binding peptides determined in this way are examined in an in vitro system for blocking ras (J. F. Hancock et al.
  • the method can be developed into a medicament which is suitable for the treatment of severe human autoimmune deficiency lupus erythematosus (LE).
  • the cell surface protein MHC I which occurs on almost all somatic tissue types, appears to be an essential one Role play (Singer and Maguire (1990) Crit. Rev Immun. 10: 235).
  • a peptide can be found that specifically blocks MHC I and thus prevents the autoimmune response.
  • the radioactive or fluorescence-labeled MHC protein is incubated with the peptide bank and, as described, MHC-binding peptides are selected. In an in vivo model it can now be checked whether the peptides found suppress the autoimmune response.
  • mice are immunized with an antibody of the idiotype 6/61 d. These then develop symptoms similar to LE (Mozes et al. (1993) Science 261: 91). Peptides determined in this way, which act as LE antagonists, should suppress this reaction.
  • Staphylococcus aureus (S. aureus) plays a crucial role here as a pathogenic germ.
  • the partially life-threatening infections are caused by the protein alpha toxin from S. aureus.
  • Antibodies against ⁇ -toxin have already been successfully tested in the treatment of wounds, particularly burns (Dodd and Stutman (1991) Adv. Paed. Inf Disease 6: 137).
  • ⁇ -toxin antagonists are determined by incubating labeled ⁇ -toxin with the peptide bank and examining binding peptides for their antagonistic properties in an in vitro model. The activity or the inhibition of the activity is detected using a hemolysis test on rabbit erythricytes. (Füssle et al. (1981) J. Cell Biol. 91: 83) Peptides that have an antagonistic effect block the destruction of the cell membrane of the rabbit cell.
  • the method can be used to develop a medicament for the treatment of small lucent carcinoma (SCLC) (Corps et al. (1985) Biochemistry 213: 781).
  • SCLC small lucent carcinoma
  • GRP gastrine releasing peptide
  • a drug for the treatment of SCLC should now be either a Bombesin or GRP antagonist or a Bombesin or GRP rezeoptor antagonist.
  • the labeled proteins bombesin and GRP or their antagonists described are labeled with the libraries and the best-binding peptides in an in vitro model tested whether they are able to inhibit bobesin-induced growth of fibroblast cell or bronchial epithelium (Cuttitta et al. (1985) Nature 316: 828).
  • the method can also be used to develop a medication for the treatment of asthma.
  • the "vaso active intestinal peptide (VIP") plays an important role here.
  • VIP or derivatives are suitable for the treatment of asthma (Bolin et al. (1993) Int. J. Peptide Protein Res. 41: 124).
  • VIP agoists determined by incubating the VIP receptor with the peptide bank as described, identifying VIP receptor-binding peptides and testing their biological effectiveness.
  • VIP agonists should have bronchodilatory properties (O'Do ⁇ nell et al. (1991) J. Biol. Chem. 266: 6389).
  • the method can be developed into a medicament which is suitable for general stimulation of the immune system and thus for the general treatment of tumors and chronic infectious diseases.
  • the lymphocyte protein CD3 plays an important role here. Antikör ⁇ perfragmente against CD3 are capable of the immune system in vivo 'be capitalized ren (Wedrychowsky et al (1993) Bio / Technology. 11: 486). The binding of the antibody fragment to CD3 is a prerequisite. With the described method, peptides or derivatives can be found that specifically bind CD3. Labeled CD3 protein is in turn incubated with the peptide bank and the best binding peptides are tested in vitro for their immunostimulatory effect. Peptides that have an immunostimulatory effect should, like the antibody fragments, be able to accelerate the growth of certain cell types (VanWauwe et al. (1980) J. Immuno. 124: 2708).
  • the method according to the invention can also be used in environmental analysis.
  • the method offers the possibility of decisively improving on-site analysis of environmental pollutants by using peptides to identify multiple substances using multisensors. For every pollutant peptides can be identified as specifically binding substances, which then allow clear detection in suitable biosensors. Rapid analysis in the event of an accident can help to minimize damage to the affected population.
  • the method according to the invention can be used to find substances which are suitable for the treatment of septic shock, cachexia and arthritis.
  • a major mediator of these diseases is the tumor necrosis factor alpha (TNFa, for an overview of the modes of action of the TNF see A.G. Porter (1991), TIBTECH 9: 158).
  • TNFa tumor necrosis factor alpha
  • Such a substance, namely a TNFa antagonist, must specifically bind to the site of the molecule which is normally responsible for binding to the two TNF receptors sp55 and sp75 (L.A. Tartaglia and DV Goeddel (1992), Immunology Today, 13: 151). is responsible.
  • the antagonistic properties of the peptides obtained with this method are determined in the following way: A cell culture system is used to test whether these peptides are able to protect certain cell types from the cytotoxic effect of TNF (CJ Galloway et al. ( 1991), J. Immun. Meth. 140: 37). For this purpose, TNF is added alone and in the presence of the peptides to a cell culture that contains TNF sensitive cells. When TNF is added alone or in the presence of inactive peptides, the cells die within a day. If the peptides act as antagonists, the cells survive. The effect of the peptides can be quantified using calorimetric methods (L.M. Green et al. (1984), J. Immun, Meth. 70: 257), because only living cells can be stained with tetrazolium dye.
  • Hardened cellulose (Whatman 540) is used.
  • the 125 l-labeled TNF ⁇ has a specific activity of about 650 Ci / mmol and is obtained from the Amersham company.
  • the cellulose membrane is chemically modified in order to enable the subsequent peptide synthesis at the peptide coupling site and to facilitate the subsequent selection process.
  • a spacer is inserted between the carrier material and the peptide sequence to be synthesized. This spacer serves to ensure the free accessibility of the immobilized peptides.
  • the entire membrane is incubated with a ⁇ -alanine solution, so that an esterification with the OH groups of the cellulose results in a uniform distribution of ⁇ -alanine.
  • the process consists of the following steps:
  • spots 2.2 Determination of the functionality of the spots (spots).
  • the defined amino acid required to create a combinatorial peptide library is coupled at a concentration of 0.3 mol / l at least twice in succession in order to ensure complete acetylation.
  • the Fmoc protective group is split off with piperidine between the individual couplings.
  • the process comprises the following steps:
  • the N-terminus is acetylated after the last Fmoc protective group has been split off in order to protect the peptides from protease degradation. Then the side protection groups are split off.
  • the following process steps are available: incubate twice with 2% acetic anhydride in DMF for five minutes, wash three times with DMF, wash twice with methanol,
  • the membrane is incubated for five hours at room temperature with 20 ⁇ Ci TNF ⁇ in 40 ml 1% BSA, 0.05% Tween ⁇ O in PBS. After washing five times with PBS, the dried membrane is exposed to an X-ray film or a coated plate of a phosphoimager is exposed. 3. Results
  • the first synthesis and selection process becomes a well-binding sequence
  • X stands for a mixture of D-leucine and the natural, randomly coupled amino acids apart from L-leucine, tryptophan, methionine and cysteine.
  • F stands for phenylalanine according to the international code. The index indicates the position in the sequence of the hexapeptide, the counting beginning with the N-terminus.
  • position 4 of the sequence is occupied by a defined amino acid. This results in 20 different approaches with respect to position 4.
  • the aforementioned selection process is also used here.
  • the third synthesis proceeds as described under 3.2, but in this case position 6 is occupied by a defined amino acid.
  • BSA bovine serum albumine (bovine serum albumine)
  • MOLECULE TYPE synthetic peptide
  • CHARACTERISTIC binding to TNF
  • Xaa L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L-Tyr and L-Val.
  • MOLECULE TYPE synthetic peptide
  • Xaa L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L-Tyr and L-Val.
  • MOLECULE TYPE synthetic peptide
  • CHARACTERISTIC binding to TNF
  • Xaa L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L-Tyr and L-Val.

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Abstract

A process is disclosed for the solid phase or liquid phase synthesis of selectable sequences of aminoacids of monosaccharides, the coupling sites being predetermined on a substrate. The sequences consist of determined aminoacids or monosaccharides and of undetermined aminoacids or monosaccharides at a defined position in the sequence. According to the process the synthesis of the sequence is carried out in a continuous way and comprises, the following steps: (aa) adding the determined aminoacid or the determined monosaccharide at a defined site on the substrate, and (bb) adding to the substrate a mixture of undetermined aminoacids or monosaccharides equimolar with regard to the coupling sites.

Description

Verfahren zur Synthese und Selektionierung von Sequenzen aus kovalent verbundenen Bausteinen. Process for the synthesis and selection of sequences from covalently linked building blocks.
Einleitungintroduction
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Peptidbibliotheken (Peptidbanken; peptide library) oder Saccharid-Bibliotheken; ein Verfahren zur Synthese und Selektionierung von Peptiden oder Sacchariden zur Bestimmung von Sequenzen; weiterhin Verfahren zur Herstellung von Sequenzen, die unter Verwendung des Synthese- und Selektionierungsverfahrens erhalten wurden, und Peptide oder Saccharide, deren Struktur unter Verwendung des Synthese- und Selektionierungsverfahrens bestimmt wurden.The invention relates to a method for the synthesis of peptide libraries (peptide libraries) or saccharide libraries; a method for the synthesis and selection of peptides or saccharides for the determination of sequences; furthermore processes for the preparation of sequences which have been obtained using the synthesis and selection process and peptides or saccharides, the structure of which have been determined using the synthesis and selection process.
Stand der TechnikState of the art
Die Entwicklung und Erforschung von neuen Medikamenten, die von Organi¬ schen Chemikern in traditioneller Methode vorgenommen werden, basieren auf der Synthese einer großen Anzahl von Substanzen. Die bisher bekannten Selektionierungsverfahren sind arbeitsaufwendig und weisen pro Zeiteinheit nur eine begrenzte Vielfalt an Substanzen auf. Mehr und mehr gewinnt die theoretische Substanzgestaltung an Bedeutung, bei der mit Computermodellen Strukturen von Molekülen ermittelt werden. Jedoch ist diese Methode noch nicht ausreichend ausgereift, so daß klassische Selektionierungs-Verfahren noch immer von großem Wert sind.The development and research of new drugs, which are carried out by organic chemists using the traditional method, are based on the synthesis of a large number of substances. The previously known selection methods are labor-intensive and only have a limited variety of substances per unit of time. Theoretical substance design, in which structures of molecules are determined using computer models, is becoming increasingly important. However, this method is not yet sufficiently mature, so that classic selection methods are still of great value.
Unterschiedliche Ansätze sind gemacht worden, Substanzen herzustellen und zu selektionieren. Dabei werden generell Peptidbanken (peptide library) herge¬ stellt, die anschließend ausgetestet werden.Different approaches have been taken to manufacture and select substances. In general, peptide banks (peptide library) are produced, which are then tested.
Ein wesentlicher Durchbruch bei diesem Verfahren wurde durch eine Peptid- Bank (peptide library) auf Phagen-Oberflächen erzielt (J. SCOTT and G.P. SMITH, (1990) Science 249: 386). Die im Selektionierungs-Verfahren positi¬ ven Phagen werden bezüglich ihrer DNA analysiert, wodurch die auf der Ober- fläche exprimierte Aminosäure-Struktur ermittelt wird. Nachteilig ist, daß die Phagen in Wirtszellen vermehrt werden müssen und daß die Selektionierungs¬ verfahren geeignet sein müssen, die Peptide an der Zelloberfläche zu erkennen. Das zu selektionierende Peptid ist auf den Zellen ein Peptid neben sehr vielen anderen exprimierten Proteinen. Diese Selektionierung hat dadurch eine systembedingte Unsicherheit. Weiterhin können lediglich die zwanzig natürli¬ chen Aminosäuren bei dem Verfahren zur Herstellung und Selektionierung der gewünschten Sequenzen verwendet werden.A major breakthrough in this process was achieved with a peptide library (peptide library) on phage surfaces (J. SCOTT and GP SMITH, (1990) Science 249: 386). The phages which are positive in the selection process are analyzed with regard to their DNA, as a result of which the amino acid structure expressed on the surface is determined. It is disadvantageous that the phages in host cells have to be replicated and that the selection methods must be suitable for recognizing the peptides on the cell surface. The peptide to be selected is a peptide on the cells in addition to many other expressed proteins. This selection therefore has a system-related uncertainty. Furthermore, only the twenty natural amino acids can be used in the process for the production and selection of the desired sequences.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden kugeiförmige Trägermaterialien verwendet, auf denen die Peptide synthetisiert werden. (K.S. LAM et al. (1991 ) Nature 354: 82. Je zwanzig Ansätze werden gefahren, ein Ansatz pro Aminosäure. Nach jedem Syntheseschritt werden die Kugeln gemischt und erneut in zwanzig Reaktionsgefäßen aufgeteilt. Bei der Selektionierung werden die positiven Kugeln ermittelt und die Sequenz der darauf befindlichen Peptide bestimmt. Nachteil dieser Methode ist die umständliche Handhabung nach der Synthese. Die Selektionierung von positiven Kugeln ist erschwert, eine Sequeπzanalyse ist notwendig. Das bei einer Kugel vorliegende Material ist mengenmäßig sehr gering.Another known method uses spherical carrier materials on which the peptides are synthesized. (KS LAM et al. (1991) Nature 354: 82. Twenty batches are run, one batch per amino acid. After each synthesis step, the spheres are mixed and again divided into twenty reaction vessels. During the selection, the positive spheres are determined and the sequence The disadvantage of this method is the cumbersome handling after the synthesis. The selection of positive spheres is difficult, a sequence analysis is necessary. The quantity of material present in a sphere is very small.
Eine Variante des zuvor beschriebenen Verfahrens wird in der Publikation HOUGHTEN et al. (1991) Natur 354: 84 dargestellt. Dabei wird eine kombina- torische Bibliothek angelegt. So werden zum Beispiel zwei Positionen in der Aminosäure-Sequenz festgelegt. Bei dem restlichen Koppeln weitererA variant of the method described above is described in the publication HOUGHTEN et al. (1991) Natur 354: 84. A combinatorial library is created. For example, two positions are set in the amino acid sequence. The rest of the pairing
Aminosäuren sind diese Ansätze getrennt voneinander zu halten. Zwar besitzen diese Ansätze definierte Aminosäuren in bestimmten Positionen und auch sind diese Aminosäuren bekannt; jedoch erfordert diese Methode eine Vielzahl an parallel zu behandelnden Reaktionsgefäßen. Es wird bei jeder Reaktion lediglich eine bestimmte Aminosäure gekoppelt. Cystein wird nicht als Aminosäure für die Erstellung der Sequenzen verwendet.These approaches should be kept separate from each other. Although these approaches have defined amino acids in certain positions and these amino acids are also known; however, this method requires a large number of reaction vessels to be treated in parallel. Only a certain amino acid is coupled with each reaction. Cysteine is not used as an amino acid to create the sequences.
Eine weitere Methode besteht darin, daß auf einem festen planaren Träger Pep- tid-Kopplungsstellen angeordnet sind, die mit Hilfe von Lichtenergie zur Reaktion mit einem weiteren Baustein angeregt werden kann. Die Lichtenergie kann aus einem Laser stammen, der gezielt Punkte anstrahlt. (F.S. TJOENG et al. (1990) Int. J. Peptide Protein Res. 35: 141 - 146)Another method is that peptide coupling sites are arranged on a solid planar carrier, which can be excited with the aid of light energy to react with another building block. The light energy can come from a laser that shines on points. (F.S. TJOENG et al. (1990) Int. J. Peptide Protein Res. 35: 141-146)
Ebenso ist eine Verwendung von Lochblenden möglich, die ebenfalls das geziel- te Belichten von einzelnen Punkten erlauben. (P.A. FODOR et al. (1991) Science 251 : 767) Nachteilig an dieser Methode ist, daß ein hoher technischer Aufwand erforderlich ist. So muß ein Laser oder ein Gerät zur gezielten Belichtung von definierten Reaktionsorten vorhanden sein. Auch sind die Reaktionsmechanismen beschränkt, da unbedingt eine Photoreaktioπ bei dieser Methode angewendet werden muß.It is also possible to use pinhole diaphragms, which also allow the targeted exposure of individual points. (PA FODOR et al. (1991) Science 251: 767) A disadvantage of this method is that a high level of technical effort is required. For example, a laser or a device for targeted exposure of defined reaction sites must be available. They are too Reaction mechanisms limited, since a photoreaction must absolutely be used with this method.
Weiterhin ist bekannt Peptide auf einem Trägermaterial, so zum Beispiel Zellu- lose, zu synthetisieren. Dadurch hat jedes Peptid einen definierten Platz auf dem Trägermaterial. (R. FRANK and R. DÖRING (1988) Tetrahedron 44: 6031 ) Aufgrund des anschließenden Selektionierungsverfahrens kann das bindende Molekül einer bestimmten Aminosäure-Sequenz zugeordnet werden. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, daß lediglich definierte Sequenzen synthetisiert werden können.It is also known to synthesize peptides on a carrier material, for example cellulose. As a result, each peptide has a defined place on the carrier material. (R. FRANK and R. DÖRING (1988) Tetrahedron 44: 6031) Due to the subsequent selection process, the binding molecule can be assigned to a specific amino acid sequence. The disadvantage of this method is that only defined sequences can be synthesized.
Ein weiterer wichtiger Stand der Technik ist in der internationalen Anmeldung WO 86/00991 (H. GEYSEN; Publikation 13.02.1986) beschrieben. Dabei han¬ delt es sich um eine Methode, mit deren Hilfe Peptide synthetisiert werden kön- nen und aufgrund ihrer Bindungsfähigkeit gegenüber dem hypervariablen Be¬ reich von Antikörpern selektioniert werden können. Dabei setzen sich die Pepti¬ de aus Aminosäuren zusammen, die in der jeweiligen Position entweder be¬ stimmte Aminosäuren sind oder variable, das heißt unbestimmte Aminosäuren sind. Bei der Reaktion der variablen Aminosäuren wird ein Gemisch aus Aminosäuren verwendet. Die in dem Gemisch vorhandenen Aminosäuren liegen in ihrer Summe in einem Überschuß gegenüber den Kopplungsstelien, das heißt gegenüber den wachsenden Peptid-Sequeπzen vor. Die verschiedenen Aminosäuretypen in dem jeweiligen Gemisch sollen dabei untereinander äqui- molar vorliegen.Another important prior art is described in the international application WO 86/00991 (H. GEYSEN; publication 13.02.1986). This is a method by means of which peptides can be synthesized and, because of their binding ability, can be selected for the hypervariable range of antibodies. The peptides are composed of amino acids which are either certain amino acids in the respective position or are variable, that is to say indefinite amino acids. A mixture of amino acids is used in the reaction of the variable amino acids. The sum of the amino acids present in the mixture is in excess compared to the coupling sites, that is to say to the growing peptide sequences. The different types of amino acids in the respective mixture should be present in an equimolar amount to one another.
In dem US-Patent US 5,010,175 (W.J. RUTTER und D.V. SANTI; Publikation 23.04.1991 ) wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Peptidbank beschreiben. Auch hier sollen neben bestimmten Aminosäuren ebenfalls varia¬ ble Aminosäuren in der Sequenz angeordnet sein. Bei der Reaktion der varia- blen Aminosäure reagiert eine Gemisch aus aktivierten Aminosäuren mit dem am Träger gebundenen Akzeptor-Peptid. Die verschiedenen Aminosäuren liegen in dem Gemisch in solchen Konzentrationen vor, die den relativen Kopplungskonstanten entsprechen. So ist die Konzentration der langsam reagierenden Aminosäuren entsprechend höher als die Konzentration der schnell reagierenden Aminosäuren. Da alle Peptide sich in einem Reaktions¬ gefäß befinden, wird folgende Selektion angewendet. Das Gemisch aus unter¬ schiedlichsten Peptide wird über eine Säule gegeben, auf der sich die Moleküle, zum Beispiel Rezeptoren, befinden, die das gewünschte Peptid binden sollen. Alle nicht gebundenen Peptide werden eluiert. Die gebundenen Peptide werden analysiert, um die Sequenz der Aminosäuren zu ermitteln. Die Analyse der Peptidsequenzen ist umständlich, sie ist weiterhin mit Unsicherheit behaftet, da ähnliche Aminosäuren bisweilen zu einer vergleichbaren Bindungskonstanten führen können.US Pat. No. 5,010,175 (WJ RUTTER and DV SANTI; publication April 23, 1991) also describes a method for producing a peptide bank. Here too, in addition to certain amino acids, variable amino acids should also be arranged in the sequence. In the reaction of the variable amino acid, a mixture of activated amino acids reacts with the acceptor peptide bound to the carrier. The various amino acids are present in the mixture in concentrations which correspond to the relative coupling constants. The concentration of the slow-reacting amino acids is correspondingly higher than the concentration of the fast-reacting amino acids. Since all peptides are located in one reaction vessel, the following selection is used. The mixture of the most varied peptides is passed over a column on which the molecules, for example receptors, are located which are intended to bind the desired peptide. All unbound peptides are eluted. The bound peptides are analyzed to determine the sequence of the amino acids. The analysis of the peptide sequences is cumbersome, it is still fraught with uncertainty, since similar amino acids can sometimes lead to a comparable binding constant.
Ist erst einmal die gesuchte Sequenz ermittelt, ist die Synthese von Peptiden einfach zu bewerkstelligen. Eine Zusammenfassung dieser Techniken kann bei J.M. STEWART and J.D. YOUNG, San Francisco, 1969, and J. MEIERHOFER, Hormonal Proteins and Peptides, Vol. 2 p. 46 Academic Press (New York), 1973 für Festphasen-Methode und E. SCHRÖDER and K. LUBKE, The Peptides, Vol. 1 , Academic Press (New York) 1965 für die Flüssigphasen-Methode nachgele¬ sen werden. Die Schritte der Synthese sind in der Publikation EP 0 097 031 beschrieben. Die allgemeinen Verfahrensschritte aus der europäischen Publi- kation lassen sich analog auf die Synthese nahezu aller Peptid-Verbindungen übertragen.Once the desired sequence has been determined, the synthesis of peptides is easy to do. A summary of these techniques can be found in J.M. STEWART and J.D. YOUNG, San Francisco, 1969, and J. MEIERHOFER, Hormonal Proteins and Peptides, vol. 2 p. 46 Academic Press (New York), 1973 for the solid phase method and E. SCHRÖDER and K. LUBKE, The Peptides, Vol. 1, Academic Press (New York) 1965 for the liquid phase method. The steps of the synthesis are described in the publication EP 0 097 031. The general process steps from the European publication can be applied analogously to the synthesis of almost all peptide compounds.
Aufgabetask
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzubieten, mit dem gezielt Peptide oder Saccharide hergestellen werden können, die zur Selektionierung geeignet sind. Dabei sollen die Sequenzen bestimmte wünschenswerte Eigenschaften besitzen. Diese Eigenschaften ermöglichen ein gezieltes Selektionierungsver- fahren, wobei die gewünschten Eigenschaften aus der spezifischen Erkennung von vorgegebenen Molekülen, zum Beispiel Rezeptormolekülen, bestehen. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Sequenzen sollen dann anschließend als Vorlage für Moleküle (pharmakologische Leitstrukturen) verwendet werden, die nach klassisch-chemischer Art hergestellt werden.It is an object of the invention to offer a method with which peptides or saccharides can be specifically produced which are suitable for selection. The sequences should have certain desirable properties. These properties enable a targeted selection process, the desired properties consisting of the specific recognition of predetermined molecules, for example receptor molecules. The sequences obtained by this process are then to be used as templates for molecules (pharmacological lead structures) that are produced in the classic chemical manner.
Lösungsolution
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung' von Peptid-Bibliotheken (Peptide libraries) aus Peptiden gelöst, welches Verfahren aus den Merkmalen besteht: die Peptide weisen pro Position in der Peptidsequenz entweder eine bestimmte oder eine unbestimmte Aminosäure auf; die Peptide werden auf oder in einem Trägermaterial nach der Festpha- sen-Synthesε oder in separaten Reaktionsgefäßen nach der Flüssigphasen-Synthese hergestellt; auf oder in dem Trägermaterial oder in den Reaktionsgefäßen befinden sich räumlich separate Reaktionsorte; jeder Reaktionsort besitztThe object is inventively achieved by a method for producing 'of peptide libraries (Peptide libraries) of peptides, which process consists of the following features: the peptides have per position in the peptide sequence is either a fixed or an indefinite amino acid on; the peptides are produced on or in a carrier material after the solid phase synthesis or in separate reaction vessels after the liquid phase synthesis; spatially separate reaction sites are located on or in the support material or in the reaction vessels; every reaction site has
(i) bei der Festphasen-Synthese definierte Anzahl von Peptid- Kopplungsstellen für die Bindung der für die Reaktion aktivierten(i) during the solid phase synthesis defined number of peptide coupling sites for the binding of those activated for the reaction
Aminosäuren undAmino acids and
(ii) bei der Flüssigphasen-Synthese eine definierte Anzahl an Start- Aminosäuren oder Start-Peptiden (Peptid-Kopplungsstellen ; dabei besteht das Verfahren aus folgenden Schritten mit je einer eigenen Vor- geheπsweise für die Synthese der bestimmten Aminosäure und der un¬ bestimmten Aminosäure: wird eine aktivierte bestimmte Aminosäure an der vorgesehenen Position der Peptidsequenz zur Reaktion gebracht, liegt diese bestimmte Aminosäure gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen im Überschuß vor; wird eine aktivierte unbestimmte Aminosäure an der vorgesehenen Position der Peptidsequenz zur Reaktion gebracht, liegt diese un¬ bestimmte Aminosäure in einem Gemisch aus Aminosäuren vor, wobei die Summe aller unbestimmten Aminosäuren im Gemisch gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen höchstens äquimolar vor¬ liegen, und nach der Kopplungsreaktion wird eine weitere Aminosäure zur Ab- sättigung hinzugegeben.(ii) in liquid phase synthesis, a defined number of start amino acids or start peptides (peptide coupling sites; the method consists of the following steps, each with its own procedure for the synthesis of the particular amino acid and the undetermined amino acid : If an activated certain amino acid is reacted at the intended position of the peptide sequence, this certain amino acid is present in excess compared to the peptide coupling sites; if an activated indefinite amino acid is reacted at the intended position of the peptide sequence, this undetermined amino acid lies in a mixture of amino acids, the sum of all undetermined amino acids in the mixture being at most equimolar to the peptide coupling sites, and after the coupling reaction a further amino acid is added for saturation.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstel¬ lung von Saccharid-Bibliotheken (Saccharide libraries) aus Sacchariden gelöst, welches Verfahren aus den Merkmalen besteht: die Saccharide weisen pro Position in der Saccharid-Sequenz entweder ein bestimmtes oder ein unbestimmtes Monosaccharid auf; die Saccharide werden auf oder in einem Trägermaterial nach der Fest¬ phasen-Synthese oder in separaten Reaktionsgefäßen nach der Flüssigphasen-Synthese hergestellt; auf oder in dem Trägermaterial oder in den Reaktionsgefäßen befinden sich räumlich separate Reaktionsorte; jeder Reaktionsort besitztThe object is further achieved by a method according to the invention for producing saccharide libraries (saccharide libraries) from saccharides, which method consists of the features: the saccharides have either a specific or an undetermined monosaccharide per position in the saccharide sequence; the saccharides are on or in a carrier material after the solid phase synthesis or produced in separate reaction vessels after liquid phase synthesis; spatially separate reaction sites are located on or in the support material or in the reaction vessels; every reaction site has
(i) bei der Festphasen-Synthese definierte Anzahl von Saccharid- Kopplungsstellen für die Bindung der für die Reaktion aktivierten Monosaccharide und(i) during the solid phase synthesis defined number of saccharide coupling sites for the binding of the monosaccharides activated for the reaction and
(ii) bei der Fiüssigphasen-Synthese eine definierte Anzahl an Start- Monosacchariden oder Start-Saccharideπ (Saccharid-Kopplungs- stellen); dabei besteht das Verfahren aus folgenden Schritten mit je einer eigenen Vor¬ gehensweise für die Synthese des bestimmten Monosaccharids und des unbestimmten Monosaccharids: wird ein aktiviertes bestimmtes Monosaccharid an der vorgesehenen(ii) in liquid phase synthesis, a defined number of start monosaccharides or start saccharides (saccharide coupling sites); The method consists of the following steps, each with its own procedure for the synthesis of the particular monosaccharide and the indefinite monosaccharide: If an activated particular monosaccharide is used on the intended one
Position der Saccharid-Sequenz zur Reaktion gebracht, liegt dieses bestimmte Monosaccharid gegenüber den Saccharid-Kopplungs- stellen im Überschuß vor; wird ein aktiviertes unbestimmtes Monosaccharid an der vorgesehenen Position der Saccharid-Sequenz zur Reaktion gebracht, liegt dieses unbestimmte Monosaccharid in einem Gemisch aus Monosacchari¬ den vor, wobei die Summe aller unbestimmten Monosaccharide im Gemisch gegenüber den Saccharid-Koppiungsstellen höchstens äquimolar vorliegen, und nach der Kopplungsreaktion wird ein weiteres Monosaccharid zurWhen the position of the saccharide sequence is reacted, this particular monosaccharide is in excess of the saccharide coupling sites; if an activated indefinite monosaccharide is reacted at the intended position of the saccharide sequence, this indefinite monosaccharide is present in a mixture of monosaccharides, the sum of all indefinite monosaccharides in the mixture being at most equimolar to the saccharide coupling sites, and after that Coupling reaction is another monosaccharide
Absättigung hinzugegeben.Saturation added.
Bei dem Gemisch können die unbestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide in ihrer Summe gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen oder Saccharid- Kopplungsstellen höchstens in einem 0,9-facher Überschuß vorliegen.The mixture of the undetermined amino acids or monosaccharides in the mixture compared to the peptide coupling sites or saccharide coupling sites can be at most in a 0.9-fold excess.
Vorteile des erfindungsgemäßen VerfahrensAdvantages of the method according to the invention
Einer der Vorteile dieses erfinduπgsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß in sehr kurzer Zeit Strukturen von zum Beispiel Peptid-Liganden ermittelt werden können, die spezifisch an zum Beispiel die extrazellulären Domänen von Rezep¬ toren binden können. Mit Hilfe dieses Zufallsprinzips liegen alle theoretisch denkbaren Strukturen während der schrittweisen Selektionierung vor. Die Strukturen können aufgrund des Verfahrensprotokolls für jede Kopplungsstelle ermittelt werden.One of the advantages of this method according to the invention is that structures of, for example, peptide ligands can be determined in a very short time and can bind specifically to, for example, the extracellular domains of receptors. With the help of this random principle, all theoretically conceivable structures are available during the step-by-step selection. The Structures can be determined for each coupling point on the basis of the process protocol.
Lediglich durch die Bestimmung, welche Aminosäuren oder welche Mono- saccharide in der Sequenzabfolge zuerst bestimmt und welche unbestimmt sind, lassen sich die Ergebnisse unterschiedlich beeinflussen. Ansonsten zeichnet sich das Verfahren gerade dadurch aus, daß die zu erhaltenden Peptide oder Saccharide trotz Zufallsverfahrens bei den nicht unbestimmten Aminosäuren oder Monosacchariden durch voneinander getrennte Verfahreπsansätze nach- arbeitbar sind.The results can be influenced differently only by determining which amino acids or which monosaccharides are determined first in the sequence and which ones are undetermined. Otherwise, the process is characterized by the fact that the peptides or saccharides to be obtained can be reworked in spite of a random process in the case of the not indefinite amino acids or monosaccharides by separate process approaches.
Ermöglicht wird diese Erfindung durch Reaktionsbediπgungen, die bei der Syn¬ these der unbestimmten Aminosäuren oder unbestimmten Monosacchariden vorliegen. Es ist beim Stand der Technik üblich, das Gemisch der neu zu synthetisierenden Aminosäuren oder Monosaccharide in seiner Summe im mola¬ ren Überschuß gegenüber den Kopplungsstellen anzubieten, da sonst nicht alle Sequenzketten zur Reaktion gelangen. Eine nicht um eine weitere Aminosäure oder ein weiteres Monosaccharid verlängerte Sequenz führt dazu, daß Defekte, Fehlstellen, in der Sequenz entstehen.This invention is made possible by reaction conditions which are present in the synthesis of the undetermined amino acids or undefined monosaccharides. It is customary in the prior art to offer the mixture of the amino acids or monosaccharides to be synthesized in their sum in a molar excess compared to the coupling sites, since otherwise not all sequence chains come to reaction. A sequence that is not extended by another amino acid or another monosaccharide leads to defects, defects, occurring in the sequence.
Weiterhin ist nach dem Stand der Technik beim Koppeln der bestimmten Aminosäure ein molarer Überschuß an zu koppelnder Aminosäure (Acylierungsreagenz) notwendig, da die Koppiungskinetik der einzelnen Ami¬ nosäuren unterschiedlich ist, sich aber die Kopplungsausbeute für einen be- stimmten Koppluπgsschritt und eine bestimmte Aminosäure nie voraussagen läßt. Ein deutlicher molarer Überschuß umgeht dieses Problem. Bei den Peptid-Chemikern sind zweifache bis achtfache Überschüsse Routine. Üblich ist ein sechsfacher Überschuß. Hierbei handelt es sich um den Überschuß bei der Kopplung einer bestimmten Aminosäure.Furthermore, according to the prior art, a molar excess of the amino acid to be coupled (acylation reagent) is necessary when coupling the particular amino acid, since the coupling kinetics of the individual amino acids are different, but the coupling yield for a specific coupling step and a specific amino acid never changes lets predict. A clear molar excess circumvents this problem. Two to eight-fold excesses are routine for peptide chemists. A six-fold excess is common. This is the excess when coupling a certain amino acid.
Das Angebot von Gemischen ist schon in der Literatur erwähnt worden, wenn in einer Position unbestimmte Aminosäuren gekoppelt werden sollen. In der WO 86/00991 wird ein Gemisch im Überschuß angeboten. Das in US-PS 5,010,175 erwähnte Gemisch liegt ebenfalls im Überschuß vor und ist bezüglich der Kon- zentrationen der einzelnen Komponenten so eingestellt, daß die Konzentration reziprok zur Reaktionsgeschwindigkeit der Aminosäure ist. Da die Reaktions¬ kinetiken und die Kopplungsgeschwindigkeiten praktisch nicht voraussagbar sind, lassen sich durch die im Stand der Technik erwähnten Methoden keine Peptide oder Saccharide herstellen, die in vorher bestimmten Positionen Aminosäuren oder Monosaccharide nach dem Zufallsprinzip eingebaut haben. Dieses Zufallsprinzip ist jedoch wichtig, da andernfalls eine nicht erwünschte Drift bei der Selektion auftritt.The supply of mixtures has already been mentioned in the literature when indefinite amino acids are to be coupled in one position. In WO 86/00991 a mixture is offered in excess. The mixture mentioned in US Pat. No. 5,010,175 is also present in excess and is adjusted with regard to the concentrations of the individual components so that the concentration is reciprocal to the reaction rate of the amino acid. Since the reaction kinetics and the coupling rates are practically unpredictable, none of the methods mentioned in the prior art can be used Produce peptides or saccharides that have randomly inserted amino acids or monosaccharides in predetermined positions. However, this random principle is important because otherwise an undesired drift occurs during the selection.
Durch die Kopplung eines komplexen Aminosäure-Gemisches im molaren Unterschuß kann das Problem der unterschiedlichen Kinetik für einzelne Aminosäuren umgangen werden. Da diese im Verhältnis zur Amin-Komponente im Unterschuß vorliegen, reagieren alle Aminosäuren ab. Dabei bleiben jedoch einige Kopplungsstelleπ ohne Reaktionspartner. Durch mindestens eine weitere Kopplung mit zum Beispiel Alanin im gleichen zum Beispiel molaren Verhältnis gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen wird die Amin-Komponente am Träger dann vollständig umgesetzt. In den Fachkreisen besteht das Vorurteil, daß Reaktionen ohne Überschuß der neu zu koppelnden Bausteine nicht erfolgreich ablaufen können.By coupling a complex amino acid mixture in molar deficit, the problem of different kinetics for individual amino acids can be avoided. Since these are in deficit in relation to the amine component, all amino acids react. However, some coupling sites remain without a reaction partner. The amine component on the support is then completely converted by at least one further coupling with, for example, alanine in the same, for example, molar ratio to the peptide coupling sites. There is a prejudice among experts that reactions cannot be successful without an excess of the new building blocks to be coupled.
Entgegen der vorherrschenden Vorurteile werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die unbestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide höchstens äquimolar angeboten. Hierdurch werden fast alle unbestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide äquimolar mit der Sequenz reagieren. Zwar werden die einzelnen Bausteine aufgrund ihrer unterschiedlichen Kinetik zu unterschiedli¬ chen Zeiten zu 99% reagiert haben, jedoch reagieren praktisch alle aktivierten Aminosäuren oder Monosaccharide.Contrary to the prevailing prejudices, the undetermined amino acids or monosaccharides are offered at most in the equimolar amount in the process according to the invention. As a result, almost all undetermined amino acids or monosaccharides will react equimolar with the sequence. The individual building blocks will have reacted 99% at different times due to their different kinetics, but practically all activated amino acids or monosaccharides react.
Weitere AusführungsformenOther embodiments
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet den höchstens äquimolaren Einsatz von unbestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide. Wenn der Fachmann höhere Konzentrationen verwendet, wird er dennoch Resultate erhalten, die je- doch nicht mehr der statistischen Verteilung entsprechen. Eine Verschlech¬ terung des Verfahrens wird dann in Kauf genommen. Dieses Verfahren arbeitet bezüglich der statistischen Verteilung dann am besten, wenn die Summe aller angebotenen Aminosäuren oder Monosaccharide höchstens äquimolar ist. Wird der äquimolare Bereich deutlich unterschritten, werden nur einige der Syntheseketteπ mit den unbestimmten Aminosäuren oder Monosacchariden ge¬ koppelt, andere bleiben ohne Reaktionspartner. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Peptidsequenz oder Saccharid-Sequenz (Sequenz) drei be¬ stimmte Aminosäuren oder drei bestimmte Monosaccharide an je einer bestimm¬ ten Position der Sequenz besitzt, indem bei der Synthese drei bestimmte Aminosäuren oder drei bestimmte Monosaccharide an je einer bestimmten Posi¬ tion in der Sequenz synthetisiert werden.The method according to the invention includes the at most equimolar use of undetermined amino acids or monosaccharides. If the person skilled in the art uses higher concentrations, he will nevertheless obtain results which, however, no longer correspond to the statistical distribution. A worsening of the process is then accepted. In terms of statistical distribution, this method works best when the sum of all amino acids or monosaccharides offered is at most equimolar. If the equimolar range is clearly undershot, only some of the synthesis chains are coupled with the undetermined amino acids or monosaccharides, others remain without reaction partners. A preferred embodiment of the method according to the invention is that the peptide sequence or saccharide sequence (sequence) has three specific amino acids or three specific monosaccharides each at a specific position in the sequence, in that three specific amino acids or three specific monosaccharides are used in the synthesis can be synthesized at a particular position in the sequence.
Die Affinität von Bindungsmolekülen steigt etwa exponentiell zur Anzahl der bestimmten Aminosäuren oder Monosacchariden an. Drei bestimmteThe affinity of binding molecules increases approximately exponentially to the number of certain amino acids or monosaccharides. Three specific ones
Aminosäuren oder Monosaccharide erlauben eine bessere Vorselektion der Ge- samtsequenz als die Verwendung von lediglich zwei bestimmten Aminosäuren oder Monosacchariden. Drei bestimmte Aminosäuren oder Monosaccharide lassen sich auch auf einem im wesentlichen plaπaren Trägermaterial noch pro¬ blemlos auftragen.Amino acids or monosaccharides allow a better preselection of the entire sequence than the use of only two specific amino acids or monosaccharides. Three specific amino acids or monosaccharides can also be applied without problems on an essentially plaπar carrier material.
Auch kann die Sequenz vier oder fünf bestimmte Aminosäuren oder Mono¬ saccharide an je einer bestimmten Position der Sequenz besitzen, indem bei der Synthese entsprechend vier oder fünf bestimmte Aminosäuren oder Mono¬ saccharide an je einer vorgegebenen Position synthetisiert werden.The sequence can also have four or five specific amino acids or monosaccharides at a particular position in the sequence, by synthesizing four or five specific amino acids or monosaccharides at a given position in the synthesis.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Sequenz verzweigt oder unverzweigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die lineare Synthese nicht beschränkt, Verzweigungen sind leicht möglich. Entsprechende Schutzgruppen sind dabei anzuwenden. Die verzweigten Moleküle haben den Vorteil, daß sie auch flächige Areale abdecken können. Hierdurch öffnet sich ein weiteres Anwendungsfeld des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens. Ebenfalls sind zyklische Ausführungen möglich, die die Konformationsstabilität des Moleküls erhöhen.Another embodiment of the method according to the invention is that the sequence is branched or unbranched. The method according to the invention is not limited to linear synthesis, branching is easily possible. Appropriate protective groups are to be used. The branched molecules have the advantage that they can also cover flat areas. This opens up a further field of application of the method according to the invention. Cyclic designs are also possible, which increase the conformational stability of the molecule.
Als Trägermaterial können verschiedene Substanzen dienen, besonders geeig- net ist das Trägermaterial aus Zellulose. Es hat den Vorteil, daß ein für die Synthese brauchbarerer Träger vorliegt, auf dem leicht die Aminosäuren oder Monosaccharide und deren Gemische aufgetragen werden können. Die ebene Fläche und die hohe Saugfähigkeit erleichtern die Handhabung.Various substances can be used as the carrier material, the cellulose carrier material being particularly suitable. It has the advantage that there is a carrier which is more useful for the synthesis and on which the amino acids or monosaccharides and their mixtures can easily be applied. The flat surface and the high absorbency make handling easier.
Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren, wobei die Aminosäure (i) eine natürliche Aminosäure oder (ii) ein Derivat der natürlichen Aminosäure ist. Dabei sieht das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt aus: Synthese von Peptidbanken aus natürlichen Aminosäuren und/oder deren Deri¬ vaten (Aminosäuren) unter Kopplung von Aminosäuren, wobei die Aminosäuren je eine Sequenzposition in der Sequenz einnehmen, vor der Kopplung zur Bildung der kovalenten Bindung am Carboxylende aktiviert sind, und aus zwei Typen von Aminosäuren bestehen, zum einen (i) bestimmten Aminosäuren und zum anderen (ii) unbestimmten Aminosäuren , unter Verwendung einer Festphasen-Synthese auf oder in einem Trägermaterial, oder unter Verwendung einer Flüssigphasen-Syπthese in Lösungen, wobei die Sequenz (i) wenigstens eine bestimmte Aminosäure besitzt, deren Struktur undThe invention further comprises a method wherein the amino acid is (i) a natural amino acid or (ii) a derivative of the natural amino acid. The method according to the invention looks as follows: Synthesis of peptide banks from natural amino acids and / or their derivatives (amino acids) with the coupling of amino acids, the amino acids each occupying a sequence position in the sequence, before the coupling to form the covalent bond on Carboxyl end are activated, and consist of two types of amino acids, on the one hand (i) certain amino acids and on the other (ii) undetermined amino acids, using a solid phase synthesis on or in a carrier material, or using a liquid phase synthesis in solutions, wherein the sequence (i) has at least one specific amino acid, its structure and
Sequenzposition bei der Peptidsynthese bestimmt ist, und (ii) wenigstens eine unbestimmte Aminosäure besitzt, die lediglich statitisch bestimmbar ist und an einer bestimmten Sequenzposition nach dem Zufallsprinzip aus einem Aminosäuregemisch mit strukturell bekaπn- ten Aminosäuren zur Reaktion gelangte, wobei sich auf oder in dem Trägermaterial oder in separaten Reaktionsgefäßen Reaktioπsorte zur Auftragung der aktivierten Aminosäuren befinden, dabei besitzen die Reaktionsorte wenigstens bei der Festphasen-Synthe¬ se Peptid-Kopplungsstellen für die Bindung der bei der Synthese aktivier- ten Aminosäure in der Peptidsequenz, die die erste Aminosäure in der Peptidsequenz ist, wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht: fortlaufende Synthese der Peptidsequenz unter Kopplung der in der Peptid¬ sequenz ersten Aminosäure an die Peptid-Kopplungsstelle oder durch Start mit der ersten am Carboxylende geschützten Aminosäure und unter der Kopplung der in der Peptidsequenz weiteren Aminosäuren an das N-terminale Ende des teilsynthetisierten Peptides, je eine eigene Vorgehensweise für die Kopplung der bestimmten Aminosäure und der unbestimmten Aminosäure, (aa) wobei, wenn ein bestimmte Aminosäure an einer bestimmten Sequenzposition gekoppelt werden soll, die aktivierte bestimmte Aminosäure an wenigstens einem bestimmte Reaktions¬ ort auf oder in dem Trägermaterial oder in je ein Reaktionsgefäß hinzugegeben wird, dabei sind die bestimmten Aminosäuren gegenüber den Peptid- Kopplungsstellen oder den zu synthetisierenden Sequenzen imSequence position is determined in the peptide synthesis, and (ii) has at least one undetermined amino acid which can only be determined statistically and which, at a certain sequence position, reacted randomly from an amino acid mixture with structurally known amino acids, whereby on or in the carrier material or in separate reaction vessels for the application of the activated amino acids, the reaction sites have at least in the solid phase synthesis peptide coupling sites for binding the amino acid activated during synthesis in the peptide sequence, which is the first amino acid in the peptide sequence The method consists of the following steps: continuous synthesis of the peptide sequence with coupling of the first amino acid in the peptide sequence to the peptide coupling site or by starting with the first amino acid protected at the carboxyl end and with coupling of the one in the peptide sequence further amino acids at the N-terminal end of the partially synthesized peptide, each with its own procedure for coupling the specific amino acid and the undetermined amino acid, (aa) where, if a specific amino acid is to be coupled at a specific sequence position, the activated specific amino acid is added at at least one specific reaction location on or in the carrier material or in one reaction vessel each, the specific amino acids being opposite the peptide coupling sites or the sequences to be synthesized
Überschuß, und (bb) wobei wenn eine unbestimmte Aminosäure an einer bestimmten Sequenzposi- tion gekoppelt werden soll, ein Gemisch aus aktivierten unbestimmten Aminosäure an allen Reaktioπsorten auf oder in dem Trägermaterial oder in je ein Reaktionsgefäß hinzugegeben wird, dabei sind die unbestimmten Aminosäuren in ihrer Summe gegen- über den Peptid-Kopplungsstellen oder den zu synthestisierendenExcess, and (bb) whereby if an undetermined amino acid is to be coupled at a certain sequence position, a mixture of activated undetermined amino acid is added to all types of reaction on or in the support material or in one reaction vessel each, the undetermined amino acids being in their Sum compared to the peptide coupling sites or those to be synthesized
Peptid-Sequenzen höchstens äquimolar, und dabei werden nach der Kopplungsreaktion weitere Amino¬ säuren hinzugegeben.Peptide sequences at most equimolar, and further amino acids are added after the coupling reaction.
Bei dem Gemisch können die unbestimmten Aminosäuren in ihrer Summe gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen oder den zu synthestisierenden Sequenzen höchstens in einem 0,9-facher Überschuß eingesetzt werden.The mixture of the undetermined amino acids in the mixture compared to the peptide coupling sites or the sequences to be synthesized can be used at most in a 0.9-fold excess.
Vorteilhaft ist es, wenn die Bausteine D- oder L-Aminosäuren und/oder deren Derivate sind. Neben den zwanzig L-Aminosäuren existiert eine große Zahl an Aminosäure-Derivaten, die zum Beispiel in dem Katalog der Firma BACHEM, Bubendorf, Basellandschaft, Schweiz, beschrieben sind. Derartige Peptide, die veränderte Aminosäuren enthalten, legen häufig eine anders geartete Pharma- kokinetik an den Tag. Sie verhalten sich im Organismus anders als die Peptide, die ausschließlich aus natürlichen Aminosäuren bestehen. Sie sind gegenüber Proteasen stabiler, sie durchdringen teilweise die Zellmembranen schlechter, wodurch das als Medikament genutzte synthetische Peptid für die Einwirkung im extrazellulären Bereich geeigneter als eine Sequenz aus L-Aminosäuren ist.It is advantageous if the building blocks are D- or L-amino acids and / or their derivatives. In addition to the twenty L-amino acids, there is a large number of amino acid derivatives, which are described, for example, in the catalog of the company BACHEM, Bubendorf, Basellandschaft, Switzerland. Such peptides, which contain modified amino acids, often display different types of pharmacokinetics. They behave differently in the organism than the peptides, which consist exclusively of natural amino acids. They are more stable towards proteases, they penetrate the cell membranes more poorly, making the synthetic peptide used as a drug more suitable for action in the extracellular region than a sequence of L-amino acids.
Als Trägermaterial eignet sich Polystyren Kügelchen, an denen die Festphasen¬ synthese der Peptidbank (peptide library) mittels Simultansynthese durch Aminosäure-Gemische ebenfalls durchgeführt werden kann. Die Simultan¬ synthese von Einzelkomponenten (zum Beispiel bei einem Hexapeptid mit der Sequenz X-| • X2 B3 X4 B5 XQ [X = unbestimmte Aminosäure mit zufälliger Verteilung; B = bestimmte Aminosäure]) der Peptidbank (peptide library) kann gut an einem multiplen Peptidsynthese-Automaten (zum Beispiel der Firma Abimed AMS 422) durchgeführt werden. 48 Ansätze sind zum Beispiel mit ei- nem zuvor genannten Gerät simultan zu synthetisieren. Mit Hilfe dieser Me¬ thode können größere Mengen an freien Peptiden gewonnen werden, die zum Beispiel für Zelltests eingesetzt werden können.Suitable carrier material is polystyrene beads, on which the solid phase synthesis of the peptide library (peptide library) can also be carried out by means of simultaneous synthesis using amino acid mixtures. The simultaneous synthesis of individual components (for example in the case of a hexapeptide with the Sequence X- | • X2 B3 X4 B5 XQ [X = undetermined amino acid with random distribution; B = specific amino acid]) of the peptide library (peptide library) can easily be carried out on a multiple peptide synthesis machine (for example from Abimed AMS 422). For example, 48 approaches can be synthesized simultaneously using a previously mentioned device. With the help of this method, larger amounts of free peptides can be obtained, which can be used, for example, for cell tests.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Peptid- Kopplungsstellen ß-Alaninreste sind, die mit dem Trägermaterial kovalent ver¬ bunden sind. ß-Alanin ist dabei über eine Esterbindung an das Zellulosematerial gekoppelt. Eine definierte Anzahl von Peptid-Kopplungsstellen ist erforderlich, um zu wissen, welche Mengen an Aminosäuren bei jedem Syntheseschritt ange¬ boten werden müssen. Weiterhin ist es möglich an den Peptid-Kopplungsstel- len, die Sequenzen von dem Träger zu lösen.A further embodiment of the invention is that the peptide coupling sites are β-alanine residues which are covalently linked to the carrier material. β-alanine is coupled to the cellulose material via an ester bond. A defined number of peptide coupling sites is required in order to know what amounts of amino acids have to be offered in each synthesis step. It is also possible to detach the sequences from the support at the peptide coupling sites.
Als weitere Pepetid-Kopplungsstellen eignen sich Glycin, andere Amino-Carbon- säuren (außer ß-Alanin), Polyethylenglykol (RAPP et al. in Peptides 1988; Ed. G. JUNG, E. BAYER, Walter deGRUYTER, Berlin 1989, Seiten 199 - 201 ) und sämtliche Linkergruppen für die Peptidsynthese, die kommerziell erhältlich sind und von denen sich nach der Synthese das Peptid wieder abspalten läßt (vgl. Katalog von NOVABIOCHEM 93).Glycine, other amino carboxylic acids (apart from β-alanine), polyethylene glycol (RAPP et al. In Peptides 1988; Ed. G. JUNG, E. BAYER, Walter deGRUYTER, Berlin 1989, pages 199 are suitable as further pepeptide coupling sites - 201) and all linker groups for peptide synthesis that are commercially available and from which the peptide can be split off again after synthesis (see catalog of NOVABIOCHEM 93).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Gemisch aus natύrli- chen Aminosäuren, die im wesentlichen in gleichen molaren Anteilen vorliegen, bestehen.In a further embodiment of the invention, the mixture can consist of natural amino acids which are present in essentially the same molar proportions.
Weiterhin können die Aminosäuren aus den D-Konfigurationen der natürlichen Aminosäuren, die im wesentlichen in gleichen molaren Anteilen vorliegen, beste- hen. Ebenfalls kann es sich bei den Aminosäuren um Aminosäure-Derivate handeln. Solche Derivate sind zum Beispiel in dem Katalog der Firma BACHEM, Bubendorf, Basellandschaft, Schweiz aufgelistet.Furthermore, the amino acids can consist of the D configurations of the natural amino acids, which are essentially in the same molar proportions. The amino acids can also be amino acid derivatives. Such derivatives are listed, for example, in the catalog of BACHEM, Bubendorf, Basellandschaft, Switzerland.
Die weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf Saccharide. Diese sind ausführlich in der Literatur beschrieben, (zum Beispiel RÖMPPS, Chemie¬ lexikon, ed. NEUMÜLLER, O.-A. (1983) 8. Auflage, Seiten 2147 bis 2152) Es ist bekannt, daß die verschieden Zuckerbausteine unterschiedliche Reaktionskine- tiken besitzen, (vgl.: PAULSEN, H. (1990) Angew Chem 102: 851 ; KUNZ, H. (1987) Angew Chem 99: 297; PLEWE, M. et al. (1992) Carbohydr Res 235: 151 ; und OGAWA, T. et al. (1984) Pur Appl Chem 56: 779) Dadurch liegt auch hier ein vergleichbares Problem wie bei den Aminosäure-Sequenzen vor. Beide Systeme weisen jedoch einige Unterschiede auf. Aufgrund der hohen fuπktionellen Dichte ist den Sacchariden ein höherer Informationsgehalt als den Aminosäuren gegeben. Im Gegensatz zur Peptidchemie sind die Ver- knύpfungsmöglichkeiten der Zucker äußerst komplex. Zwei Monosaccharide lassen sich theoretisch zu elf Disacchariden verbinden.The further embodiment of the invention relates to saccharides. These are described in detail in the literature, (for example RÖMPPS, Chemistry lexicon, ed. NEUMÜLLER, O.-A. (1983) 8th edition, pages 2147 to 2152). It is known that the different sugar units have different reaction kinetics. own techniques (see: PAULSEN, H. (1990) Angew Chem 102: 851; KUNZ, H. (1987) Angew Chem 99: 297; PLEWE, M. et al. (1992) Carbohydr Res 235: 151; and OGAWA, T. et al. (1984) Pur Appl Chem 56: 779) As a result, there is a comparable problem here as with the amino acid sequences. However, there are some differences between the two systems. Due to the high functional density, the saccharides are given a higher information content than the amino acids. In contrast to peptide chemistry, the linkage options for sugars are extremely complex. Theoretically, two monosaccharides can be combined to eleven disaccharides.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem die Saccharide eine zyklische Pentose oder Hexose oder deren Derivate sind. Typische Pentosen sind in dem Standardwerk RÖMPPS beschrieben.A process according to the invention is preferred in which the saccharides are a cyclic pentose or hexose or their derivatives. Typical pentoses are described in the standard work RÖMPPS.
Biologisch relevante Monosccharide sind zum Beispiel Glucose, Galactose, Mannose, N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalactosamin oder N-Acetylneuramiπ- säure.Biologically relevant monosccharides are, for example, glucose, galactose, mannose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine or N-acetylneuraminic acid.
Das Syntheseverfahren der bestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide ist dann effektiv, wenn die bestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide wenigstens in einem dreifachen Überschuß vorliegen. Gute Resultate sind in einer Spanne zu erwarten, die sich von dem dreifachen bis zum achtfachen Überschuß erstreckt.The method of synthesis of the particular amino acids or monosaccharides is effective when the particular amino acids or monosaccharides are present in at least a three-fold excess. Good results can be expected in a range from three to eight times the excess.
Nach der Reaktion der unbestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide sind einige Kopplungsstellen nicht mit einer unbestimmten Aminosäure oder einem unbestimmten Monosaccharid besetzt. Um jedoch gleiche Moleküllängen zu erzielen, werden nach Reaktion der unbestimmten Aminosäure oder des unbe¬ stimmten Monosaccharids die weiteren Aminosäuren oder Monosaccharide wenigstens in einem einfachen Überschuß hinzugegeben. Bevorzugt ist ein zweifacher Überschuß.After the reaction of the undetermined amino acids or monosaccharides, some coupling sites are not occupied with an undetermined amino acid or an undefined monosaccharide. However, in order to achieve the same molecular lengths, after the reaction of the undetermined amino acid or the undefined monosaccharide, the further amino acids or monosaccharides are added at least in a simple excess. A double excess is preferred.
Weitere Ausführungsform als SelektionierungsverfahrenAnother embodiment as a selection method
Die Erfindung umfaßt weiterhin ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Synthese und Selektionierung von Peptiden oder Sacchariden, wobei nach der Synthese der Sequenz eine Selektion der gewünschten Sequenzen mit Hilfe von Bindungstests oder spezifischen Reaktionen erfolgt, dabei werden die ausgewählten Sequenzen gegebenenfalls durch Indika¬ toren dargestellt.The invention further comprises a method according to the invention for the synthesis and selection of peptides or saccharides, after the synthesis of the sequence, the desired sequences are selected with the aid of binding tests or specific reactions, the selected sequences optionally being represented by indicators.
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des Selektio¬ nierungsverfahrensAdvantages and possible uses of the selection process
Durch ein einfaches Selektionierungsverfahren wird aus den Millionen unter- schiedlichen Molekülen zum Beispiel ein einzelnes Peptid herausgefunden, das eine bestimmte gewünschte Eigenschaft hat, wie zum Beispiel die Wirkung als therapeutische Substanz oder Bindung und Eliminierung von giftigen Schwer¬ metallen.A simple selection process is used to find, for example, a single peptide from the millions of different molecules that has a certain desired property, such as the effect as a therapeutic substance or the binding and elimination of toxic heavy metals.
Dieses sei an einem Hexapeptid veranschaulicht: Die Synthese wird so geführt, daß in einer Anordnung aus 20 x 20 Feldern 400 Reaktioπsorte ("Spots") ange¬ legt werden. Jeder dieser Reaktionsorte enthält ein Gemisch aus über 100.000 einzelnen Peptiden zum Beispiel der Zusammensetzung X-,X2B3B4X5X6. Dabei sind B3 und B4 bestimmte Aminosäuren. In jeder der Positionen X-^ X2; Xs; und X6 werden simultan alle 20 Aminosäuren mit gleicher Wahrscheinlichkeit einge¬ baut.This is illustrated using a hexapeptide: The synthesis is carried out in such a way that 400 reaction types (“spots”) are created in an arrangement of 20 × 20 fields. Each of these reaction sites contains a mixture of over 100,000 individual peptides, for example of the composition X-, X 2 B3B 4 X 5 X 6 . B 3 and B 4 are certain amino acids. In each of the positions X- ^ X 2 ; Xs ; and X 6 are simultaneously installed every 20 amino acids with the same probability.
Da es 20 natürliche Aminosäuren gibt, führt dieses zu Peptidgemischeπ mit zwei definierten Positionen an den 400 Reaktionsorten. Pro Reaktionsort liegen 160.000 Peptide vor, da die Positionen Xi; X2; X5; und X6 nach dem Zufalls¬ prinzip besetzt sind. Dabei sind die 160.000 Peptide mit der gleichen Wahr¬ scheinlichkeit vertreten. Alle Reaktionsorte enthalten zusammen 64.000.000 unterschiedliche Peptide.Since there are 20 natural amino acids, this leads to peptide mixtures with two defined positions at the 400 reaction sites. There are 160,000 peptides per reaction site because the positions Xi; X 2 ; X 5; and X 6 are occupied according to the random principle. The 160,000 peptides are represented with the same probability. All reaction sites together contain 64,000,000 different peptides.
Bei der Suche nach einem bestimmten Peptid mit einer bestimmten Eigenschaft (zum Beispiel Bindung an ein Hüllprotein des HIV-Virus), sucht man im ersten Schritt die Reaktionsorte ("Spots"), die die beste Bindung zeigen. Damit sind die beiden ersten Aminosäuren bestimmt und bei der nächsten Reaktioπsabfolge werden diese beiden ermittelten Aminosäuren unverändert beibehalten. Im nächsten Schritt werden die beiden nächsten Aminosäurepositioπen festgelegt und die restlichen zwei frei variiert. Wieder werden 400 Reaktionsorte auf ihre Bindung getestet und die besten identifiziert. Nun liegen 4 Positionen fest. Bei Hexapeptiden legt man im nächsten Schritt alle Peptide in ihrer Sequenz fest und identifiziert die Peptide mit der besten Bindung. Dieser ganze Prozeß der Suche einer bestimmten Verbindung unter Milliarden oder gar Billionen von Verbindun¬ gen benötigt deutlich weniger Zeit als die herkömmlichen Methoden erforderten. In wenigen Tagen kann die Suche nach Peptiden mit der gewünschten Eigen¬ schaft erfolgreich abgeschlossen sein.When looking for a specific peptide with a specific property (for example binding to a coat protein of the HIV virus), the first step is to find the reaction sites ("spots") that show the best binding. The first two amino acids are thus determined and in the next reaction sequence these two determined amino acids are retained unchanged. In the next step, the next two amino acid positions are determined and the remaining two are varied freely. Again 400 reaction sites are tested for binding and the best ones are identified. Now there are 4 positions. at In the next step, hexapeptides define all peptides in their sequence and identify the peptides with the best binding. This whole process of searching for a specific connection among billions or even billions of connections takes significantly less time than the conventional methods required. The search for peptides with the desired properties can be successfully completed in a few days.
Das Verfahren ist für viele Modifikationen offen. Es können natürliche und nicht natürliche Aminosäuren, D-Aminosäuren, Zucker, desaminierte Aminosäuren oder Peptoide benutzt werden. Es können Verzweigungen über Seitenketten eingebracht werden oder Konformationen über Seitenkettenvemetzungen oder Zyklisieruπgen von Oligomere stabilisiert werden. Es können längere Oligo- mere synthetisiert werden, bei denen mehrere Positionen konstant bleiben, die aber räumlich festgelegte Konformationen ausbilden. Mit dem Verfahren kön- nen also gezielt Wirkstoffe und analytische Moleküle vergleichbar monoklonaleπ Antikörper hergestellt werden, ohne die zahlreiche Nachteile dieser natürlichen Molekύie zu haben (Tierversuche, Herstellungskosten).The process is open to many modifications. Natural and non-natural amino acids, D-amino acids, sugar, deaminated amino acids or peptoids can be used. Branches can be introduced via side chains or conformations stabilized via side chain crosslinking or cyclization of oligomers. Longer oligomers can be synthesized, in which several positions remain constant, but which form spatially defined conformations. The method can thus be used to specifically produce active substances and analytical molecules of comparable monoclonal antibodies without the numerous disadvantages of these natural molecules (animal experiments, production costs).
Mit dem Verfahren ist auf kleinstem Raum möglich, mit minimalem Materialauf- wand (mg-Bereich) eine Vielfalt von Verbindungen herzustellen, wie sie nicht einmal die Natur kennt. Diese Vielfalt kann dann auf gewünschte Eigenschaften (Bindung, enzymatische Aktivität, Hemmung von Aktivität) untersucht werden. Das Verfahren stellt damit eine Basistechnologie in der Biologie, Medizin, Phar¬ mazie, Analytik, Sensortechnologie und Mikrosystemtechnik dar.With the process, it is possible in a very small space to produce a variety of connections with minimal material expenditure (mg range) that nature does not even know. This diversity can then be examined for desired properties (binding, enzymatic activity, inhibition of activity). The method thus represents a basic technology in biology, medicine, pharmacy, analysis, sensor technology and microsystem technology.
Das Verfahren ist in seiner Potenz, eine beliebige Vielfalt von Molekülen herzu¬ stellen und daraus gezielt solche Verbindungen mit gewünschten Eigenschaften auszuwählen, allen anderen Verfahren, insbesondere bei sehr großen Varian¬ tenzahlen (>108 Verbindungen) überlegen. In den letzten Jahren gab es ver- schiedene Bestrebungen, Verfahren zu entwickeln, die die Vorzüge des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens besitzen. Diese Versuche scheiterten jedoch an Problemen der chemischen Synthese. Niemand ist sonst in der Lage, dafür zu sorgen, daß bei einem Angebot von zum Beispiel 20 Aminosäuren alle bei glei¬ chem Aufwand, gleicher Zuverlässigkeit und mit gleicher Wahrscheinlichkeit in das Peptid eingebaut werden. Weiterhin ermöglicht diese Methode erst die Verwendung einer für diese Zwecke bisher nicht häufig benutzten Festphase. Aufwendigere Verfahren wurden von einigen Gruppen entwickelt, die jedoch zu einem zu hohen, ab einer bestimmten Anzahl von Varianten nicht mehr vertret- baren Aufwand führen. In diesen Verfahren nach dem Stand der Technik werden als Festphase in der Regel kleine Kügelchen verwendet, an welche die Moleküle kovalent gebunden werden und deren Handhabung rasch zu Kapa¬ zitätsgrenzen führt. Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfah- ren so erfolgreich gelöst, daß eine Anwendung in jedem chemischen Labor jederzeit problemlos möglich ist.The potency of the process to produce any variety of molecules and to select such compounds with the desired properties from them is superior to all other processes, in particular with very large numbers of variants (> 10 8 compounds). In recent years there have been various efforts to develop processes which have the advantages of the process according to the invention. However, these attempts failed due to problems in chemical synthesis. Nobody else is able to ensure that, for example, with a supply of 20 amino acids, all are incorporated into the peptide with the same effort, the same reliability and the same probability. Furthermore, this method only makes it possible to use a solid phase that has not previously been used for this purpose. More complex procedures were developed by some groups, which, however, are too high and no longer justifiable from a certain number of variants. real effort. In these methods according to the prior art, small beads are generally used as the solid phase, to which the molecules are covalently bound and the handling of which quickly leads to capacity limits. This problem is solved so successfully by the method according to the invention that use in any chemical laboratory is possible at any time without any problems.
Neben der Biotechnologie gewinnt die synthetische Biologie mehr und mehr an Bedeutung. Das beschriebene Verfahren ermöglicht die gezielte Suche nach Peptiden und anderen oligomeren chemischen Verbindungen mit definierten Eigenschaften innerhalb kürzester Zeit. Bisher war eine gezielte Suche nach solchen Verbindungen nur mit einem um ein Vielfaches höherem Aufwand mög¬ lich, dadurch war dieses in den meisten Fällen eine nicht gangbare Methode. Das Verfahren ist in der Lage die Entwicklung innovativer Produkte in der che- misch-pharmazeutischen Industrie entscheidend zu beschleunigen.In addition to biotechnology, synthetic biology is becoming increasingly important. The described method enables the targeted search for peptides and other oligomeric chemical compounds with defined properties within a very short time. Up to now, a targeted search for such connections was only possible with a much higher effort, which made this a non-feasible method in most cases. The process is able to significantly accelerate the development of innovative products in the chemical-pharmaceutical industry.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen wesentlichen, schnell ausführ¬ baren und praktikablen Weg in der synthetischen Biologie dar, ohne die Benutzung gentechnischer Methoden dabei zu verwenden. Die bisher nur aus der Natur selbst bekannte Vielfalt an organischen Verbindungen kann mit dem vorliegenden Verfahren bei weitem übertroffen werden. Aus dieser Vielfalt erlaubt das Verfahren eine gezielte Suche nach dem am besten für eine bestimmte Anwendung geeigneten Molekül. Biologische Moleküle mit voll¬ kommen neuen Eigenschaften lassen sich so konstruieren. Der biologische Prozeß von Mutation und Selektion in einem bestimmten Zeitinvall wird durch das vorliegende Verfahren in der Schnelligkeit übertroffeπ, da die Anzahl der Mutanten der verschiedenen auszutestenden Moleküle deutlich höher als in der Natur liegt.The method according to the invention represents an essential, quickly executable and practicable way in synthetic biology without using genetic engineering methods. The variety of organic compounds known so far only from nature itself can be far exceeded with the present method. From this diversity, the method enables a targeted search for the molecule best suited for a specific application. Biological molecules with completely new properties can be constructed in this way. The biological process of mutation and selection in a certain time interval is exceeded in speed by the present method, since the number of mutants of the different molecules to be tested is significantly higher than in nature.
In der pharmazeutischen Industrie wird die Wirkstoffindung von dem bisherigen Zufallsprinzip (15.000 synthetisierte Moleküle auf ein zugelassenes Produkt) zu einem besser überschaubaren Verfahren. Die Arzneimittelentwicklung kann beschleunigt werden, da die Wirkstoffindung heute noch eine der zeitlich auf¬ wendigsten Phasen der Entwicklung darstellt. Das Verfahren erlaubt zum Bei- spiel die Identifizierung von metallbindenden Peptiden, die zur Behandlung von Schwermetallvergiftungen eingesetzt werden können, innerhalb von wenigen tagen. Die heute weitgehend auf Nutzung monoklonaler Antikörper beruhende iπ-vitro Diagnostik wird voraussichtlich vollständig durch die Nutzung des beschriebenen Verfahrens ersetzt. Alle heute auf der Anwendung monoklonaler Antikörper basierenden, analytischen und diagnostischen Verfahren werden durch die Ver- wendung von synthetischen Peptiden, die mit dem hier beschriebenen Verfahren gezielt hergestellt und identifiziert werden, ersetzt. Keine Immunisierung von Mäusen, kein monatelanges Herstellungsverfahren von Antikörpern, keine bio¬ technologische Produktion von Proteinen (Antikörpern), keine zu 95% unge¬ nutztes teures Protein ist mehr erforderlich. (Bei den Antikörpern interessieren nur die Bindungsstellen, die nur wenige Prozent der Gesamtmasse ausmachen.)In the pharmaceutical industry, active ingredient binding has become a more manageable process from the previous random principle (15,000 synthesized molecules to an approved product). Drug development can be accelerated, since drug binding is still one of the most time-consuming phases of development. For example, the method allows the identification of metal-binding peptides that can be used to treat heavy metal poisoning within a few days. The iπ-vitro diagnostics largely based on the use of monoclonal antibodies today will probably be completely replaced by the use of the described method. All analytical and diagnostic methods based on the use of monoclonal antibodies today are replaced by the use of synthetic peptides that are specifically produced and identified using the method described here. No immunization of mice, no month-long production process for antibodies, no bio-technological production of proteins (antibodies), no more 95% unused expensive protein is required. (In the case of antibodies, only the binding sites are of interest, which only make up a few percent of the total mass.)
In der Umweltanalytik eröffnet das Verfahren die Möglichkeit, schnelle Nach¬ weissysteme für Umweltschadstoffe zu entwickeln, die mit einem minimalen Material- und Zeitaufwand eine quantitative Bestimmung ermöglichen. Für die Umwelttechnologie können Verbindungen dargestellt werden, die selektiv giftige (Schwermetalle, Dioxine, Furane) Substanzen binden und unschädlich machen.In environmental analysis, the method opens up the possibility of developing rapid detection systems for environmental pollutants, which enable quantitative determination with minimal expenditure of material and time. For environmental technology, compounds can be shown that selectively bind toxic substances (heavy metals, dioxins, furans) and render them harmless.
Weiterhin eröffnet das Verfahren die Möglichkeit, toxische und ökotoxikologische Einschätzungen von Schadstoffen mittels in vitro Verfahren zu treffen. Dieses geschieht, indem die schadstoffbindenden Sequenzen mit Hilfe des Verfahrens identifiziert werden und anschließend in Proteinsequenzdatenbaπken auf ihr Vorkommen in Proteinen gesucht werden. Diese Proteine können dann gezielt auf rezeptorspezifische Toxizität hin untersucht werden. Dies ist ein vollkom¬ men neuer Ansatz, der bisher ohne das Verfahren nicht möglich war. Die Ent- Wicklung ökologisch verträglicher Substanzen wird erleichtert. Da die Unter¬ suchung sehr frühzeitig, direkt nach einer ersten Synthese durchgeführt werden kann, reduziert das Verfahren die Anzahl der Fehlentwicklungen von neuen Pro¬ dukten der chemischen Industrie.Furthermore, the method opens up the possibility of making toxic and ecotoxicological assessments of pollutants using in vitro methods. This is done by identifying the pollutant-binding sequences with the aid of the method and then searching for their occurrence in proteins in protein sequence databases. These proteins can then be specifically examined for receptor-specific toxicity. This is a completely new approach that was previously not possible without the method. The development of ecologically compatible substances is facilitated. Since the investigation can be carried out very early, directly after a first synthesis, the method reduces the number of undesirable developments in new products in the chemical industry.
Eine Anwendung des Verfahrens auf die Entwicklung von Biosensoren für eine Vielfalt von Fragestellungen ist naheliegend, insbesondere, da die Verbindungen nicht so empfindlich gegen physikalische Einflüsse, wie zum Beispiele hohe Temperaturen sind, was die Anwendung von Biosensoren heute oft noch ein¬ schränkt. Der Einsatz entsprechend selektionierter Verbindungen als Sensoren in der Mikrosystemtechnik ist eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Verfah¬ rens. Die Beschichtung von Oberflächen mit entsprechend entworfenen Ver¬ bindungen in der Nanotechnoloie ist möglich gemacht worden. Das Verfahren arbeitet mit minimalen Substanzmengen, im Bereich von Nano- gramm, so daß in der Selektionsphase für den Anwender des Verfahrens keine nennenswerten Kosten entstehen. Die Reduktion von Kosten bei den Anwen¬ dern sind dagegen beträchtlich, da gezielt nach Verbindungen gesucht werden kann.An application of the method to the development of biosensors for a variety of questions is obvious, especially since the connections are not as sensitive to physical influences, such as high temperatures, which often still limits the use of biosensors today. The use of appropriately selected connections as sensors in microsystem technology is another possible application of the method. The coating of surfaces with correspondingly designed connections in nanotechnology has been made possible. The method works with minimal amounts of substance, in the range of nanograms, so that in the selection phase the user of the method does not incur any noteworthy costs. The reduction in costs for the users, on the other hand, is considerable since it is possible to search specifically for connections.
Weitere Ausführungsformen bezüglich der SelektionierungFurther embodiments regarding the selection
Vorteil des erfindungsgemäßen Synthese- und Selektionierungsverfahrens ist, daß nach der Synthese der Sequenzen auf bekannte und bewährte Indikatorver- fahreπ zurückgegriffen werden kann, um festzustellen, welche Sequenzen die zu selektionierenden Eigenschaften besitzen.An advantage of the synthesis and selection method according to the invention is that after the sequences have been synthesized, known and proven indicator methods can be used to determine which sequences have the properties to be selected.
Vorteilhaft ist es, wenn der Binduπgstest in einem Anhaften markierter Testsub- stanzen und Sichtbarmachung der Markierung besteht.It is advantageous if the binding test consists in adhering marked test substances and making the marking visible.
Bewährte und daher bevorzugte Verfahren bestehen darin, daß die Markierung aus radioaktivem Material oder aus Biotin oder aus kovalent verbundenen En¬ zymen besteht. Weitere Methoden bestehen in der Messung der Fluoreszenz oder der Lumineszenz.Proven and therefore preferred methods are that the label consists of radioactive material or of biotin or of covalently linked enzymes. Other methods consist of measuring fluorescence or luminescence.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt bei der Ermittlung von Biπdungsmo- lekülen im speziellen auch die Moleküle, die eine Funktion auslösen. Dieses geschieht dadurch, daß die Reaktionen durch zum Beispiel allosterische Enzyme gemessen wird. Die Peptid-Banken (peptide library) können ebenfalls genutzt werden, um die Substratspezifität von Proteasen auszutesten oder mögliche Inhibitoren zu finden. Für die Substratspezifität müßten die Peptide z. B. fluoreszenzmarkiert werden. Dann müssen die einzelnen Kopplungsstellen ausgeschnitten werden, mit Protease behandelt werden und die Freisetzung von Fragmenten photometrisch vermessen werden. Inhibitoren können dadurch gefunden werden, daß bestimmte Sequenzen, an die die Protease bindet, die aber die Protease nicht spalten kann, an den entsprechenden Kopplungsstellen identifiziert werden können.When determining formation molecules, the method according to the invention in particular also includes the molecules which trigger a function. This is done by measuring the reactions using, for example, allosteric enzymes. The peptide library (peptide library) can also be used to test the substrate specificity of proteases or to find possible inhibitors. For the substrate specificity, the peptides should e.g. B. be fluorescent labeled. Then the individual coupling sites have to be cut out, treated with protease and the release of fragments measured photometrically. Inhibitors can be found in that certain sequences to which the protease binds but which the protease cannot cleave can be identified at the corresponding coupling sites.
Ebenso ist es möglich, auch die Reaktion eines Zellsystems zu messen. Hierunter fallen auch alle Bindungen an Rezeptoren. So lassen sich eine Viel¬ zahl von Rezeptoren bezüglich ihrer Bindungsfähigkeit zu den synthetisierten Ligandeπ austesten. Neben den Rezeptoren sind auch Metallatome für das Selektionierungs-Verfah¬ ren geeignet, so zum Beispiel Technetium, Gadolinium, Nickel und Kalzium. Technetium komplexierende Peptide können als zum Beispiel Tumordiagnostika eingesetzt werden. Nickel komplexierende Sequenzen können als Werkzeug für die Proteinreinigung über Nickelsäulen eingesetzt werden. Organisch che¬ mische Moleküle sollten ebenfalls von Peptiden gebunden werden können. Peptide, die Übergangsanaloga bestimmter organisch chemischer Reaktionen binden, können möglicherweise die Vorstufen neuartiger Katalysatoren bilden.It is also possible to measure the response of a cell system. This also includes all bindings to receptors. A large number of receptors can thus be tested with regard to their ability to bind to the synthesized ligands. In addition to the receptors, metal atoms are also suitable for the selection process, for example technetium, gadolinium, nickel and calcium. Technetium complexing peptides can be used as, for example, tumor diagnostics. Nickel complexing sequences can be used as a tool for protein purification using nickel columns. Peptides should also be able to bind organic chemical molecules. Peptides that bind transition analogues of certain organic chemical reactions may be the precursors for new catalysts.
Auch komplexere Interaktionen sind zu messen, wobei die Reaktion aus einer Zell-Zell-Wechselwirkung bestehen kann.More complex interactions can also be measured, whereby the reaction can consist of a cell-cell interaction.
Weitere AusführungsformenOther embodiments
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auch Sequenzen bean¬ sprucht, nämlich unverzweigte oder verzweigte Peptide aus D- oder L- Ami¬ nosäuren und/oder Aminosäure-Derivaten, welche Peptide eine Struktur besitzen, die unter Verwendung der zuvor genannten erfindungsgemäßen Syn- these- und Selektionierungsverfahren erhalten wurde. Wenn mit Hilfe des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens eine Sequenz ermittelt worden ist, so ist es für den Fachmann ein leichtes, aufgrund dieser Sequenz zum Beispiel das Peptid syn¬ thetisch herstellen zu können. Die Technik der Peptidsynthese ist zuvor schon ausführlich beschrieben worden. Die Erfindung liefert somit ein technische Lehre, die den Weg zur Sequenz offenbart Die so ermittelte Sequenz kann dann auf Grund des Standardwissens des Fachmanns präparativ hergestellt werden. Mit Hilfe dieser Lehre sind Sequenzen aufzufinden, die gewünschte spezifische Funktionen besitzen.In addition to the method according to the invention, sequences are also claimed, namely unbranched or branched peptides made from D- or L-amino acids and / or amino acid derivatives, which have a structure which uses the previously mentioned synthesis and Selection procedure was obtained. If a sequence has been determined with the aid of the method according to the invention, it is easy for a person skilled in the art to be able, for example, to synthesize the peptide on the basis of this sequence. The technique of peptide synthesis has previously been described in detail. The invention thus provides a technical teaching that reveals the way to the sequence. The sequence thus determined can then be prepared on the basis of the standard knowledge of the person skilled in the art. With the help of this teaching, sequences can be found which have the desired specific functions.
Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zur Peptidsynthese von unver¬ zweigten oder verzweigten Peptiden aus D- oder L-Aminosäuren und/oder Ami¬ nosäure-Derivaten, wobei die Sequenz synthetisiert wird, die die Peptid-Struktur besitzt, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Synthese- und Selektio¬ nierungsverfahren erhalten wurde. DefinitionenThe invention further comprises a method for the peptide synthesis of unbranched or branched peptides from D- or L-amino acids and / or amino acid derivatives, the sequence having the peptide structure being synthesized using the synthesis according to the invention - And selection process was obtained. Definitions
AMINOSÄUREN: Die Aminosäuren und deren Derivate können zur Gruppe derAMINO ACIDS: The amino acids and their derivatives can belong to the group of
L- oder D-Aminosäuren gehören. Innerhalb einer Sequenz sind auch Mischformen möglich. Derivate von Aminosäuren zeichnen sich dadurch aus, daß die Seitenketten substituiert sind. Auch Sequenzketten über Seitenketten sind möglich, z. B. γ-Glutamin.L or D amino acids belong. Mixed forms are also possible within a sequence. Derivatives of amino acids are characterized in that the side chains are substituted. Sequence chains over side chains are also possible, e.g. B. γ-glutamine.
Alle reaktiven Seitenketten können für die Synthese von verzweigten Peptid- banken (peptide library) verwendet werden, wie zum Beispiel Lysin. Über die Umsetzung von Karbonsäuren wie Glutaminsäure und Asparaginsäure können Aminogruppen umgesetzt werden, so zum Beispiel Arginiπ mit Dionen.All reactive side chains can be used for the synthesis of branched peptide banks (peptide library), such as lysine. Amino groups can be reacted via the reaction of carboxylic acids such as glutamic acid and aspartic acid, for example Arginiπ with dions.
Die Sequenzen können Verzweigungen aufweisen, wobei über eine funktionelle Gruppe die Verzweigung mit dem Hauptstrang der Sequenz verbunden ist. Bedeutsam ist, daß die Bausteine in wenigstens einem Reaktionsmedium alle löslich und reagibel sind.The sequences can have branches, the branch being connected to the main strand of the sequence via a functional group. It is important that the building blocks are all soluble and reactive in at least one reaction medium.
AKTIVIERTE AMINOSÄURE ODER AKTIVIERTES MONOSACCHARID: Ein Baustein in einer Sequenz, der eine aktivierte, funktioneile Gruppe besitzt, mit der er an schon vorhandenen Aminosäuren / Monosaccharide oder Peptid- / Saccharid- Kopplungsstellen binden kann. Weiterhin muß die Aminosäure oder das Monosaccharid solche Schutzgruppen besitzen, die eine Reaktion der ge¬ wünschten funktioneilen Gruppen erlaubt, jedoch die nicht gewünschten ab- schirmt.ACTIVATED AMINO ACID OR ACTIVATED MONOSACCHARIDE: A building block in a sequence that has an activated, functional group with which it can bind to existing amino acids / monosaccharides or peptide / saccharide coupling sites. Furthermore, the amino acid or the monosaccharide must have protective groups which permit a reaction of the desired functional groups, but shields those which are not desired.
FESTPHASEN-SYNTHESE: Die Festphasen-Synthese ist ausführlich beschreiben in Solid Phase Synthesis, E. ATHERTON and R.C. SHEPPARD (1989) IRL Press, ISBN 1 -85221 -133-4 und Amino Acid and Peptide Syntheses, J. JONES, Oxford Science Publication (1992) ISBN 0-19-855668-3.SOLID PHASE SYNTHESIS: Solid phase synthesis is described in detail in Solid Phase Synthesis, E. ATHERTON and R.C. SHEPPARD (1989) IRL Press, ISBN 1 -85221 -133-4 and Amino Acid and Peptide Syntheses, J. JONES, Oxford Science Publication (1992) ISBN 0-19-855668-3.
FLÜSSIGPHASEN-SYNTHESE: Die Flüssigphasen-Synthese oder Lösungstechnik ist in Methoden der Organischen Chemie (HOUBEN/WEYL), Bd. 15 / Nr. 1 und 2, E. WÜNSCH (Herausgeber), Thieme Verlag Stuttgart, 1974 dargestellt.LIQUID-PHASE SYNTHESIS: Liquid-phase synthesis or solution technology is described in methods of organic chemistry (HOUBEN / WEYL), vol. 15 / no. 1 and 2, E. WÜNSCH (editor), Thieme Verlag Stuttgart, 1974.
TRÄGERMATERIALI EN: Verschiedenste Trägermaterialen sind in der Standardlitera¬ tur beschreiben. Besonders geeignet sind bei diesem Verfahren alle im wesentlichen planaren Träger, die ein einfaches Auftragen der reagiblen Aminosäuren oder Monosaccharide ermöglicht. Zellulose eignet sich beson¬ ders gut. Hierbei haben sich Materialien von WHATMAN, Typ: Whatman Papier 540 (gehärtete Zellulose) als sehr brauchbar herausgestellt.CARRIER MATERIALS: A wide variety of carrier materials are described in the standard literature. All essentially planar supports that are easy to apply are particularly suitable in this process Allows amino acids or monosaccharides. Cellulose is particularly suitable. Here, materials from WHATMAN, type: Whatman paper 540 (hardened cellulose) have proven to be very useful.
Daneben sind auch Trägermaterialeπ geeignet, die sich als kugelförmige Gebilde in Reaktioπsgefäßen befinden. Als Trägermaterial eignen sich Polystyren Kügelchen, an denen die Festphasensynthese der Peptidbank (peptide library) mittels Simultansynthese durch Aminosäure-Gemische ebenfalls durchgeführt werden kann. Die Simultaπsynthese von Einzelkomponenten (zum Beispiel bei einem Hexapeptid mit der Sequenz X-| X2 B3 X4 B5 Xg [X = unbestimmte Aminosäure mit zufälliger Verteilung; B = bestimmte Aminosäure]) der Peptid¬ bank (peptide library) kann besonders gut an einem multiplen Peptidsynthese- Automaten (zum Beispiel der Firma Abimed AMS 422) durchgeführt werden. 48 Ansätze sind zum Beispiel mit einem zuvor genannten Gerät simultan zu synthetisieren. Mit Hilfe dieser Methode können größere Mengen an freien Peptiden gewonnen werden, die zum Beispiel für Zelltests eingesetzt werden können.In addition, carrier materials are also suitable which are located as spherical structures in reaction vessels. Suitable carrier materials are polystyrene beads, on which the solid phase synthesis of the peptide library (peptide library) can also be carried out by means of simultaneous synthesis using amino acid mixtures. The simultaneous synthesis of individual components (for example in the case of a hexapeptide with the sequence X- | X2 B3 X4 B5 Xg [X = indefinite amino acid with random distribution; B = specific amino acid]) of the peptide library (peptide library) can can be carried out particularly well on a multiple peptide synthesis machine (for example from Abimed AMS 422). For example, 48 approaches can be synthesized simultaneously using a previously mentioned device. With the help of this method, larger amounts of free peptides can be obtained, which can be used for cell tests, for example.
REAKTIONSORT: Unter Reaktioπsort (auch als Auftragunsgort bezeichenbar) ist ein Reaktionsraum zu verstehen, in dem identische Reaktionsbedingungen vor¬ herrschen. Wichtig ist, daß der Reaktionsort es ermöglicht, nachzuvollziehen, an welcher Stelle auf einem Träger oder auch in einem Reaktionsgefäß welche Reaktionen stattgefunden haben.REACTION LOCATION: Reaction location (also referred to as application location) is to be understood as a reaction space in which identical reaction conditions prevail. It is important that the reaction site makes it possible to understand which reactions have taken place on a support or in a reaction vessel.
Ein Reaktionsort kann somit ein Teil eines Zelluloseträgers oder auch ein sepa- rates Reaktionsgefäß sein. Auf dem Zelluloseträger werden pro Reaktionsort dieselben bestimmten Aminosäuren oder Monosaccharide und dieselben unbe¬ stimmten Aminosäuren oder Monosaccharide zur Reaktion gebracht.A reaction site can thus be part of a cellulose support or else a separate reaction vessel. The same specific amino acids or monosaccharides and the same undetermined amino acids or monosaccharides are reacted on the cellulose support per reaction site.
Um den Versuch sinnvoll zu gestalten, ist die ein- oder zweidimensionale oder auch gegebenenfalls dreidimensionale Festlegung von Stellen auf oder in dem Trägermaterial erforderlich, um zu vermeiden, daß die Aminosäuren oder Mono¬ saccharide sich an den entsprechenden Reaktionsorten unkontrolliert mit den Aminosäuren oder Monosacchariden anderer Reaktionsorte vermischen können.In order to make the experiment meaningful, the one or two-dimensional or possibly three-dimensional definition of locations on or in the support material is necessary in order to avoid that the amino acids or monosaccharides become uncontrolled at the corresponding reaction sites with the amino acids or monosaccharides of others Can mix reaction sites.
Wenn die Reaktionsorte Reaktionsgefäße darstellen, kann die Reaktion als Festphasen-Synthese oder als Flüssigphasen-Synthese (Lösungstechnik) ablau¬ fen. Dabei ist zur Zeit die Flüssigphasen-Synthese bevorzugt. PEPTID-KOPPLUNGSSTELLEN ODER SACCHARID-KOPPLUNGSSTELLE: Peptide-If the reaction sites represent reaction vessels, the reaction can take place as a solid phase synthesis or as a liquid phase synthesis (solution technology). Liquid phase synthesis is currently preferred. PEPTIDE COUPLING OR SACCHARID COUPLING POINTS:
Kopplungsstellen oder Saccharid-Kopplungsstellen (Kopplungsstellen) werden bei der Festphasen-Synthese verwendet. Nicht alle Träger sind geeignet, die gewünschten Aminosäuren oder Saccharide koppeln zu können. Weiterhin dürfen die Aminosäuren oder Saccharide nach dem zweiten Synthesezyklus nicht mehr an dem Trägermaterial binden können. Daher ist es sinnvoll, auf oder in dem Trägermaterial sogenannte Anker-Moleküle zu befestigen. Hierzu eignet bei Zellulose zum Beispiel ß-Alanin. Die Kopplungsstellen definieren die Menge der Reaktionspartner und die Menge an synthetisierten Sequenzen.Coupling sites or saccharide coupling sites (coupling sites) are used in solid phase synthesis. Not all carriers are suitable for being able to couple the desired amino acids or saccharides. Furthermore, the amino acids or saccharides must no longer be able to bind to the support material after the second synthesis cycle. It is therefore sensible to attach so-called anchor molecules on or in the carrier material. For this purpose, ß-alanine is suitable for cellulose. The coupling sites define the amount of reactants and the amount of sequences synthesized.
Bei der Lösungs-Methode (Flüssigphasen-Synthese) kann die Kopplungsstelle durch einen Starter gebildet werden, an den die erste Aminosäure oder das erste Monosaccharid koppeln kann. Dieser Starter wird nach erfolgter Synthese wie- der entfernt. Falls bei der Flüssigphasen-Synthese keine Kopplungsstelle vor¬ liegt, wird die Synthese mit der ersten geschützen Aminosäure oder mit dem ersten geschützten Monosaccharid begonnen. In the solution method (liquid phase synthesis), the coupling site can be formed by a starter to which the first amino acid or the first monosaccharide can couple. This starter is removed again after synthesis. If there is no coupling site in the liquid phase synthesis, the synthesis is started with the first protected amino acid or with the first protected monosaccharide.
Anwendungsbeispiele des erfinderischen Verfah¬ rens:Application examples of the inventive method:
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die wesentlich schnellere Findung neuer Wirkstoffe und deren Entwicklung bis zur Marktreife. Zahlreiche neue Produkte können in Diagnostik und Therapie entwickelt werden, die mit den bis¬ herigen Methoden nicht entwickelt werden konnten. So sind gewebespezifische Diagnostika in der Nukleardiagnostik, Kernspintomographie, Ultraschall¬ diagnostik und Röntgendiagnostik endlich in den Bereich des Machbaren gerückt. Neue Verfahren, wie die Nutzung von Laser für die Diagnostik (laseriπduzierte Fluoreszenz) und Therapie (photodynamische Therapie), die bisher mangels Struktur,- zell- oder gewebespezifischer (targetspezifischer) Farbstoffe scheiterten, werden durch das vorliegende Verfahren möglich.The method according to the invention allows new active substances to be found much more quickly and their development to market maturity. Numerous new products can be developed in diagnostics and therapy that could not be developed with the previous methods. Tissue-specific diagnostics in nuclear diagnostics, magnetic resonance imaging, ultrasound diagnostics and X-ray diagnostics have finally moved into the realm of feasibility. New methods, such as the use of lasers for diagnostics (laser-induced fluorescence) and therapy (photodynamic therapy), which have hitherto failed due to a lack of structure, cell- or tissue-specific (target-specific) dyes, are made possible by the present method.
(1) Peptide gegen AIDS(1) peptides against AIDS
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind auch Substanzen auffindbar, die zur Behandlung von AIDS (aquired immune definciency syndrome) geeignet sind (HIV-Antagonsiten, human immunodeficiency virus). Hier können zwei verschie¬ dene Wege beschriften werden: a) für die Virusvermehrung essentielle Enzyme, wie z.B. die HlV-Protease oder reverse Transkriptase können durch mit diesem Verfahren ermittelte Antago- nisten inhibiert werden, was die Ausbreitung des Virus blockieren würde. b) das Andocken des Virus an die T-Lymphozyten, vermittelt durch den CD4 Rezeptor kann entweder durch CD4-Antagonisten oder Moleküle, die die CD4 Bindungsstelle auf dem Hüllprotein gp120 des Virus binden, unterdrückt werden und damit eine virale Infektion verhindert werden.The method according to the invention can also be used to find substances which are suitable for the treatment of AIDS (aquired immune definciency syndrome) (HIV antagonists, human immunodeficiency virus). Two different ways can be labeled here: a) Enzymes essential for virus replication, e.g. the HIV protease or reverse transcriptase can be inhibited by antagonists determined using this method, which would block the spread of the virus. b) the docking of the virus to the T lymphocytes, mediated by the CD4 receptor, can be suppressed either by CD4 antagonists or by molecules which bind the CD4 binding site on the coat protein gp120 of the virus and thus prevent a viral infection.
Beispiel zu a:Example for a:
Mit der Methode können HIV-Protease-Antagonisten (M. Miller et al. (1989), Science 246: 1149) ermittelt werden, indem fluoreszenz- oder radioaktivmarkier¬ te Protease auf die Zellulosebank gegeben wird und diejenigen Gemische ermit- telt werden, die von der Protease gebunden aber nicht hydrolysiert werden. Die Bindung der Protease an die Membran läßt sich über die Qunatifizierung der Radioaktivität ermitteln. Die antagonistischen Eigenschaften der Peptide lassen sich dadurch ermitteln, indem die Peptide in Gegenwart der HlV-Protease und natürlichen Substraten inkubiert werden. Wirken die Peptide antagonistisch, wird die Spaltung des natürlichen Substrats verhindert (J. Schneider und S.B.H. Kent (1998), Cell 54: 363). Weiterhin können die potentiellen Antagonisten durch Zu- gäbe zu einer T-Zellkultur daraufhin getestet werden, ob sie eine Ausbreitung des Virus verhindern (S. Seelmeier et al. (1988), Proc. Natl. Acad. Sei. 85: 6616).The method can be used to determine HIV protease antagonists (M. Miller et al. (1989), Science 246: 1149) by adding fluorescent or radioactively labeled protease to the cellulose bank and determining the mixtures which bound by the protease but not hydrolyzed. The binding of the protease to the membrane can be determined by the quantification of the radioactivity. The antagonistic properties of the peptides leave are determined by incubating the peptides in the presence of the HIV protease and natural substrates. If the peptides have an antagonistic effect, the cleavage of the natural substrate is prevented (J. Schneider and SBH Kent (1998), Cell 54: 363). Furthermore, the potential antagonists can be tested by adding to a T cell culture to determine whether they prevent the virus from spreading (S. Seelmeier et al. (1988), Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 6616).
Beispiel zu b:Example for b:
Mit der Methode können Peptide ermittelt werden, die möglicherweise die Stelle des HIV-Hüllproteins gp120 binden, die für das Andocken an den CD4-Rezeptor der T-Lymphozyten verantwortlich ist (M. H. Brodsky et al. (1990), J. Immun. 144: 3078). Ein Blockierung dieser Stelle würde eine Infektion der T-Zellen durch das HIV Virus verhindern. Hier lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren sowohl Peptide ermitteln, die CD4 Rezeptor Bindungsstelle auf dem Hüllprotein gp120 oder auch die gp120 Bindungsstelle auf CD4 spezifisch binden und damit jeweils das Andocken des Virus an den T-Lympozyt verhindern. Bisher wurden für einen solchen Therapieaπsatz entweder lösliche CD4 Rezeptoren oder rekombinantes gp120 jeweils in E.coli hergestellt (Größe über 100 Aminosäuren) eingesetzt (M. Watanabe et al. (1991 ), Proc. Natl. Acad. Sei. 88: 120; F. LaRosa et. al. (1990), Science 249: 932). Auch hier hätten Peptide wegen ihrer geringe¬ ren Größe viele Vorteile, wie geringere Antigenität, günstigere Pharmakokinetik etc.. Über radioaktiv markiertes gp120 oder CD4 können mit dem Verfahren Peptide ermittelt werden, die diese beiden Proteine spezifisch binden. Die auf diese Weise ermittelten Sequenzen, können nun in vitro getestet werden, ob sie in der Lage sind, eine T-Lymphozyten Kultur vor einer Virusinfektion zu schützen (Seelmeir et al., s.o.).The method can be used to determine peptides that may bind the site of the HIV coat protein gp120, which is responsible for the docking to the CD4 receptor of the T lymphocytes (MH Brodsky et al. (1990), J. Immun. 144: 3078). Blocking this site would prevent infection of the T cells by the HIV virus. The method described here can be used to determine both peptides that specifically bind the CD4 receptor binding site on the coat protein gp120 or also the gp120 binding site on CD4 and thus prevent the virus from docking onto the T lymphocyte. So far, either soluble CD4 receptors or recombinant gp120 produced in E. coli (size over 100 amino acids) have been used for such a therapeutic approach (M. Watanabe et al. (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. 88: 120; F LaRosa et al. (1990) Science 249: 932). Here too, peptides, because of their smaller size, would have many advantages, such as lower antigenicity, more favorable pharmacokinetics, etc. Peptides which specifically bind these two proteins can be determined with the method via radioactively labeled gp120 or CD4. The sequences determined in this way can now be tested in vitro to determine whether they are able to protect a T-lymphocyte culture from a virus infection (Seelmeir et al., See above).
(II) Pepetide gegen Atherosclerose:(II) Pepetide against atherosclerosis:
Weiterhin können atherosclerotische Prozesse verhindert werden, indem Peptide gefunden werden, die die Bindung von T-Lymphozyten und Monozyten, die sich in Schaumzellen durch zuviel Aufnahme an oxidiertem "low density lipo- protein (LDL) verwandelt haben an die Rezeptoren der Gefäßwände (Arterien) blockieren (S. M. Edgiπgton (1993), BIO/TECHNOLOGY 1 1 : 676). Die Schaum¬ zellen sekretieren Chemokine, Zytokine und Wachstumsfaktoren, die an der Bildung von atherosclerotischen Plaques beteiligt sind (S. Cushing et al. (1990), Proc. Natl. Acad. Sei. 87: 5134; Schall et al. (1990), Nature 347: 669; Tanaka et al. (1993), Nature 361 : 79). Eine besondere Rolle bei diesem Prozeß spielt das Chemokin MCP-1 (monocyte chemoatractant proteine 1 , Cushing et al., s.o.), das u.a. die Bindung der Monozyten an die Gefäßwände vermittelt. Eine Sub¬ stanz, die die Bindung von MCP-1 an seinen Rezeptor (D. Michiel (1993), BIO/TECHNOLOGY 1 1 : 739) blockiert könnte als Medikament zur Behandlung von Arthereosclerose eingesetzt werden. Der Rezeptor wird hierzu radioaktiv markiert und die Peptidbanken auf Peptide hin untersucht, welche den MCP-1 Rezeptor binden. Die auf diese Art und Weise erhaltenen Peptide werden nun in einem in vitro Modell (Cushing et al., s.o.), daraufhin untersucht ob sie in der Lage sind die Bindung von Macrophagen an Endothelzellen zu verhindern.Furthermore, atherosclerotic processes can be prevented by finding peptides that bind T-lymphocytes and monocytes, which have been transformed in foam cells by too much absorption of oxidized "low density lipoprotein (LDL), to the receptors of the vessel walls (arteries). block (SM Edgiπgton (1993), BIO / TECHNOLOGY 1 1: 676) The foam cells secrete chemokines, cytokines and growth factors which are involved in the formation of atherosclerotic plaques (S. Cushing et al. (1990), Proc. Natl. Acad. Sci. 87: 5134; Schall et al. (1990), Nature 347: 669; Tanaka et al. (1993) Nature 361: 79). The chemokine MCP-1 (monocyte chemoatractant protein 1, Cushing et al., See above) plays a special role in this process, which, among other things, mediates the binding of the monocytes to the vessel walls. A substance that blocks the binding of MCP-1 to its receptor (D. Michiel (1993), BIO / TECHNOLOGY 1 1: 739) could be used as a medicament for the treatment of arthereosclerosis. For this purpose, the receptor is radioactively labeled and the peptide banks are examined for peptides which bind the MCP-1 receptor. The peptides obtained in this way are then examined in an in vitro model (Cushing et al., See above) to determine whether they are able to prevent macrophages from binding to endothelial cells.
(III) Peptide gegen Thrombose:(III) Peptides against thrombosis:
Weiterhin könnte mit dem Verfahren ein Medikament zur Behandlung und Vor- beugung von Thrombose entwickelt werden. Eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Thromben spielt die Bindung des von Willebrand Faktors (vWF) an den "platelet glycoprotein (GP) Ib" Rezeptor (Z. M. Ruggeri und T. Zimmermaπ (1985), Semin. Hematol 22: 230). Ein anti-thrombotisches Peptid muß die Interaktion von vWF und GPIb verhindern. Mit den Peptidbanken können nun Peptide ermittelt werden, die den Rezeptor spezifisch binden. Der Rezeptor GPIb (M. Sugimoto et al. (1993), J. Biol. Chem., im Druck) wird wiederum radioaktiv markiert und mit den Banken inkubiert. Auf diese Weise erhaltene GPIb binden¬ de Peptide können daraufhin in einem in vitro Modell daraufhin untersucht werden, ob sie die Bindung von vWF an GPIb verhindern und dadurch die durch die Bindung ausgelöste Fibrinogen Bindung an den Glycoproteinllb/Illa Komplex inhibieren. Dadurch würde eine Plättchen Aggregation verhindert werden (L. DeMarco et al. (1985), Proc. Natl. Acad. Sei. 82: 7424) und das mit dem Verfah¬ ren erhaltenen Peptid sich zur Behandlung von Thrombose eignen.The method could also be used to develop a drug for the treatment and prevention of thrombosis. The binding of the von Willebrand factor (vWF) to the "platelet glycoprotein (GP) Ib" receptor (Z. M. Ruggeri and T. Zimmermaπ (1985), Semin. Hematol 22: 230) plays a decisive role in the formation of thrombi. An anti-thrombotic peptide must prevent the interaction of vWF and GPIb. The peptide banks can now be used to determine peptides that specifically bind the receptor. The receptor GPIb (M. Sugimoto et al. (1993), J. Biol. Chem., In press) is again radioactively labeled and incubated with the banks. GPIb-binding peptides obtained in this way can then be examined in an in vitro model to determine whether they prevent the binding of vWF to GPIb and thereby inhibit the fibrinogen binding to the glycoprotein III / Illa complex triggered by the binding. This would prevent platelet aggregation (L. DeMarco et al. (1985), Proc. Natl. Acad. Sci. 82: 7424) and the peptide obtained by the process is suitable for the treatment of thrombosis.
(IV) Pepetide zur Immunstimulation:(IV) Pepetides for immune stimulation:
Weiterhin lassen sich mit diesem Verfahren Immunstimulanzien entwickeln, was sich besonders zur Behandlung von mycobakteriellen (Tuberkulose, Lepra), Pilz- (Cryptococcus, Histoplasma), viralen (Herpes Simplex, HIV, Cytomegalo- virus) und parasitären Infektionen (Toxoplasmose, Leishmania, Pneumozystis) eignet. Hierbei spielt das Zytokin lnterleukin-2 (IL-2) eine besondere Rolle. IL-2 wird durch T-Lymphozyten nach Stimulierung von Antigenen (Proteinen) sekre- tiert (K. A. Smith (1988), Science 240: 1169). Daraufhin stimuliert IL-2 selber die Proliferation und Differenzierung aller lymphoiden Zellen durch Bindung an IL-2 spezifische Zelloberflächenrezeptoren p55 und p75 (K. A. Smith (1989), Annual Review of Cell Biology 5: 397). Mit dem Verfahren können somit IL-2 Agonisten gefunden werden, indem mittels markierter Rezeptoren Peptide ermittelt werden, die p55 und p75 spezifisch binden. In einem in vitro Versuch kann nun eine mögliche agonistische Wirkung der Peptide getestet werden. Sind die Peptide aktiv, werden NK-("natural killer"), B- und T-Lymphozyten stimuliert werden und über verschiedene sekretorische Marker quantifiziert werden. Hierzu wurde eine Vielzahl verschiedenster Tests entwickelt (zur Übersicht siehe Kaplan et al. (1992), BIO/TECHNOLOGY 10: 157).This method can also be used to develop immunostimulants, which are particularly useful for the treatment of mycobacterial (tuberculosis, leprosy), fungal (Cryptococcus, histoplasma), viral (herpes simplex, HIV, cytomegalovirus) and parasitic infections (toxoplasmosis, Leishmania, pneumocystis) ) is suitable. The cytokine interleukin-2 (IL-2) plays a special role here. IL-2 is secreted by T lymphocytes after stimulation of antigens (proteins) (KA Smith (1988), Science 240: 1169). Then IL-2 stimulates itself the proliferation and differentiation of all lymphoid cells by binding to IL-2 specific cell surface receptors p55 and p75 (KA Smith (1989), Annual Review of Cell Biology 5: 397). The method can thus be used to find IL-2 agonists in that peptides which specifically bind p55 and p75 are determined by means of labeled receptors. A possible agonistic effect of the peptides can now be tested in an in vitro experiment. If the peptides are active, NK - ("natural killer"), B and T lymphocytes will be stimulated and quantified using various secretory markers. A variety of different tests have been developed for this purpose (for an overview, see Kaplan et al. (1992), BIO / TECHNOLOGY 10: 157).
(V) Pepetide für die Immunscintigraphie:(V) Pepetide for immunoscintigraphy:
Mit diesem Verfahren können weiterhin Substanzen für die Immunscinti- graphie ermittelt werden. Solche das radioaktive Metall Technetium 99m (Tc99m) komplexierenden Peptide können gentechnisch an einen anti-Tumor Antikörper fusioniert werden. Ein solcher Antikörper, der z.B. das Tumorzellober¬ flächen-Markerprotein CEA (Carcinoembryonales Antigen, J. Beatty et al. (1979), Arch. Surg. 1 14: 563; T. R. Barnett et al. (1989), J. Cell Biol. 108: 267) erkennt und der mit einem Tc-bindenden Peptid verbunden ist, läßt sich zur Bilddarstel¬ lung von Tumoren im allgemeinen verwenden, da CEA ein allgemeines Marker¬ protein für Tumoren darstellt. Das Peptid läßt sich mit dem beschriebenen Verfahren herstellen, indem die Peptidbank mit Tc99m inkubiert wird und die Peptide ermittelt werden, die Tc99m binden. Tc-bindende Peptide lassen sich mittels eines Phosphoimagers der Firma Molecular Dynamics finden und quanti¬ fizieren. Die Funktionsweise des Tc-komplexierenden Peptids in Lösung läßt sich mittels klassischer HPLC-Methoden (s.o.) zeigen. Bindet das Peptid Technetium, läßt sich dies mittels HPLC durch Quantifizierung eines "radioaktiven Peptidpeaks" ermitteln. In vivo kann nun die Funktionsweise des Antikörper/Tc-Peptid Komplexes in Mäusen, die Tumoren tragen nachgewiesen werden, indem der Antikörper appliziert wird und anschließend mittels einer Gamma-Kamera geprüft wird, ob die Tumoren sichtbar gemacht werden können (H. Schrewe et al. (1990), Molec. Cell Biol. 10: 2738).This method can also be used to determine substances for immunoscintography. Such peptides complexing the radioactive metal technetium 99m (Tc99m) can be genetically fused to an anti-tumor antibody. Such an antibody, e.g. recognizes the tumor cell surface marker protein CEA (Carcinoembryonic antigen, J. Beatty et al. (1979), Arch. Surg. 1 14: 563; TR Barnett et al. (1989), J. Cell Biol. 108: 267) and which is linked to a Tc-binding peptide can generally be used for imaging tumors, since CEA is a general marker protein for tumors. The peptide can be produced using the method described, in that the peptide library is incubated with Tc99m and the peptides which bind Tc99m are determined. Tc-binding peptides can be found and quantified using a phosphoimager from Molecular Dynamics. The functioning of the Tc-complexing peptide in solution can be demonstrated using classic HPLC methods (see above). If the peptide binds technetium, this can be determined by means of HPLC by quantifying a "radioactive peptide peak". In vivo, the functioning of the antibody / Tc-peptide complex in mice that carry tumors can now be demonstrated by applying the antibody and then using a gamma camera to check whether the tumors can be made visible (H. Schrewe et al (1990) Molec. Cell Biol. 10: 2738).
(VI) Peptide für die Tumordiagnostik:(VI) Peptides for Tumor Diagnostics:
Weiterhin können mit dem Verfahren diagnostische Marker für Tumorzellen gefunden werden. Hierzu werden mit dem Verfahren Peptide ermittelt, die das Tumorzelloberflächen-Markerprotein CEA (s.o.) spezifisch binden. CEA binden¬ de Peptide werden ermittelt, indem radioaktiv markiertes CEA mit den Banken inkubiert wird und bindende Peptide durch Schwärzung wie beschrieben ermittelt und weiter angenähert werden. Die Funktion des Peptids kann wie oben be- schrieben in in vivo Versuchen gezeigt werden. Ein solches CEA-bindendes Peptid läßt sich mit einem Tc-komplexierenden Peptid zu einem bifunktionalen Peptid zur Bilddarstellung von Tumoren wie oben beschrieben verbinden.Diagnostic markers for tumor cells can also be found using the method. For this purpose, peptides are determined with the method that the Specifically bind tumor cell surface marker protein CEA (see above). CEA-binding peptides are determined by incubating radioactively labeled CEA with the banks and binding peptides are determined by blackening as described and further approximated. The function of the peptide can be demonstrated in in vivo experiments as described above. Such a CEA-binding peptide can be combined with a Tc-complexing peptide to form a bifunctional peptide for imaging tumors as described above.
(VII) Peptide zur Nickelbindung:(VII) Peptides for nickel binding:
Mit diesem Verfahren können weiterhin Nickel-bindende Peptide ermittelt werden. Dieses ist für die Reinigung von rekombinant hergestellten Proteinen von besonderer Bedeutung. Bisher werden an die Proteine gentechnisch sogenannte "affinity tags" angehängt (Hucholi et al. ). Diese Schwänze beste- hen aus 6 Histidinen, was verschiedenen Nachteile hat. Die Anwesenheit von 6 Histidinen führt zu oft zu Löslichkeits- und Faltungsproblemen (J. Hucholi et al. (1987), J. Chrom. 41 1 : 177). Mit diesem Verfahren können nun mittels der Peptidbanken Sequenzen gefunden werden, die ähnlich oder sogar stärker binden als 6 Histidine. Die Peptidbanken werden mit einem Nickelsalz inku- biert, gewaschen und die Nickelbindung an die Peptide über einen klassischen Nickelnachweis mit Dimethylglyoxim als rotem Farbkomplex nachgewiesen (Jander/Blasius, Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, S. Hirzel Verlag Stuttgart; U. Reineke und J. Schneider-Mergener et al., Manuskript in Vorbereitung). Die Nickelbindung kann daraufhin in Lösung mittels HPLC (R. Oliver, HPLC of Macromolecules, IRL Press, Oxford), Kapillar- zonenelektrophorese (I. S. Kreull und J.R. Mazzeo (1992), Nature 357: 92) und Laserdesorptions Massenspektrometrie (J. Hodgson (1992), BIO/TECHNOLOGY 10: 399) nachgewiesen werden.Nickel-binding peptides can also be determined using this method. This is of particular importance for the purification of recombinantly produced proteins. So far, so-called "affinity tags" have been added to the proteins by genetic engineering (Hucholi et al.). These tails consist of 6 histidines, which have various disadvantages. The presence of 6 histidines often leads to solubility and folding problems (J. Hucholi et al. (1987), J. Chrom. 41 1: 177). With this method, sequences can now be found using the peptide banks that bind similarly or even more strongly than 6 histidines. The peptide banks are incubated with a nickel salt, washed and the nickel binding to the peptides is demonstrated by means of a classic nickel detection with dimethylglyoxime as a red color complex (Jander / Blasius, textbook of analytical and preparative inorganic chemistry, S. Hirzel Verlag Stuttgart; U. Reineke and J. Schneider-Mergener et al., Manuscript in preparation). The nickel bond can then be dissolved in solution using HPLC (R. Oliver, HPLC of Macromolecules, IRL Press, Oxford), capillary zone electrophoresis (IS Kreull and JR Mazzeo (1992), Nature 357: 92) and laser desorption mass spectrometry (J. Hodgson (1992 ), BIO / TECHNOLOGY 10: 399).
(VIII) Peptide gegen Hämochromatose:(VIII) Peptides Against Hemochromatosis:
Weiterhin läßt sich dem Verfahren ein Peptid finden, das das Metall Eisen spezi¬ fisch bindet. Ein solches Peptid könnte einen Ersatz für das Medikament Desferrioxamin darstellen, was zur Behandlung verschiedener Krankheiten des Eisenstoffwechsel, wie u.a. der Hämochromatose, Thalassämie, aber auch zur Inhibition von Tumorzellen verwendet wird (Voest et al. (1993) Cell Prolif. 26: 77). Desferrioxamin wirkt dadurch, daß es Eisen bindet. Es kommt bei der Behandlung von Patienten mit diesem Medikament häufig zu schweren Neben- Wirkungen, wie z.B. Niereπversagen (Cianciulli et al. (1992) Haematologica 77: 514). Eisen-bindende Peptide, die nicht toxisch sein sollten, werden nun da¬ durch ermittelt, indem radioaktives Eisen 55 mit der Peptidbank inkubiert wird und die best-bindenden über einen Phosphoimager (Molecular Dynamics) ermit- telt werden und wie beschrieben weiterhin iterativ bis mindestens zum Hepta- peptid bestimmt werden. Die biologische Funktion kann wie unter Voest et al. und Cianciulli et al. beschrieben getestet werden. Eisen-bindende Peptide lassen sich weiterhin möglicherweise zur Behandlung von Malaria verwenden (Loyevsky (1993) J. Clin. Invest. 91 : 218). Iancet 341 , 1088 L1 ciba-geigyFurthermore, the process can be found a peptide which binds the metal iron specifically. Such a peptide could be a substitute for the drug desferrioxamine, which is used to treat various diseases of iron metabolism, such as hemochromatosis, thalassemia, but also to inhibit tumor cells (Voest et al. (1993) Cell Prolif. 26: 77) . Desferrioxamine works by binding iron. Serious side effects are common when treating patients with this drug. Effects such as kidney failure (Cianciulli et al. (1992) Haematologica 77: 514). Iron-binding peptides that should not be toxic are now determined by incubating radioactive iron 55 with the peptide bank and determining the best-binding ones using a phosphoimager (Molecular Dynamics) and, as described, continue to iteratively to at least be determined for the hepta peptide. The biological function can, as described in Voest et al. and Cianciulli et al. described. Iron-binding peptides may still be used to treat malaria (Loyevsky (1993) J. Clin. Invest. 91: 218). Iancet 341, 1088 L1 ciba-geigy
(IX) Peptide zur Tumorbehandlung:(IX) Peptides for tumor treatment:
Weiterhin läßt sich mit dem Verfahren ein anti-Darmtumor oder anti-Pankreastumor Medikament entwickeln. Wesentlich an der Tumorent- stehung beteiligt ist hierbei das Onkogenprodukt ras, ein zelluläres GTP-Bindungsprotein (M. Barbicid (1987) Ann. Rev Biochm. 56: 779). Mutatio¬ nen im ras-Protein führen zur Transformation von Darm- bzw. Pankreaszelleπ (J. L Bos (1989) Cancer Res. 49: 4682) Potentielle anti-Tumor Agentien richten sich somit gegen die ras-induzierte Transformation bestimmter Zelitypeπ und damit direkt gegen ras. Entscheidend für die Funktion von ras ist eine post-translatioπelle Modifizierung, nämlich die Anheftung eines Fett- säure(Farnesyl)rests an das C-terminale Cystein von ras durch eine Farnesyl- transferase (J. B. Gibbs (1991 ) Cell 65: 1 ). Mit den Peptidbanken können nun Peptide ermittelt werden, die die Bindungstelle der Farnesayltransferase auf ras spezifisch binden und damit die Farnesylierung blockieren. Hierzu wird ras in markierte Form mit den Banken inkubiert und auf diese Weise ermittelte ras-bindende Peptide in einem in vitro System auf Blockierung von ras hin unter¬ sucht (J. F. Hancock et al. (1989) Cell 57: 1167). Hierbei wird die Inhibierung des Wachstums von L731 Ratteπzellen in Softagar in Gegenwart der Peptide unter- sucht (S. Powers et al. (1986) Cell 47, 413). Wirkt ein gefundenes Peptid antagonistisch, verhindert es die Bildung von Zellhaufen.Furthermore, an anti-colon tumor or anti-pancreatic tumor drug can be developed with the method. The oncogene product ras, a cellular GTP binding protein (M. Barbicid (1987) Ann. Rev Biochm. 56: 779), plays a major role in tumor development. Mutations in the ras protein lead to the transformation of intestinal or pancreatic cells (J. L Bos (1989) Cancer Res. 49: 4682). Potential anti-tumor agents are thus directed against the ras-induced transformation of certain cell types and thus directly against ras. Decisive for the function of ras is a post-translational modification, namely the attachment of a fatty acid (farnesyl) residue to the C-terminal cysteine of ras by a farnesyl transferase (J. B. Gibbs (1991) Cell 65: 1). The peptide banks can now be used to determine peptides that specifically bind the binding site of farnesayl transferase to ras and thus block farnesylation. For this purpose, ras is incubated in labeled form with the banks, and ras-binding peptides determined in this way are examined in an in vitro system for blocking ras (J. F. Hancock et al. (1989) Cell 57: 1167). The inhibition of the growth of L731 rat cells in soft agar in the presence of the peptides is examined (S. Powers et al. (1986) Cell 47, 413). If a peptide found has an antagonistic effect, it prevents the formation of cell clusters.
(X) Peptide gegen Lupus Erythematosis:(X) peptides against lupus erythematosis:
Weiterhin läßt sich dem Verfahren ein Medikament entwickeln, daß zur Behandlung der schweren humanen Autoimmunschwäche Lupus Erythe¬ matosis (LE) geeignet ist. Hierbei scheint das Zelloberflächeπprotein MHC I, daß auf nahezu allen somatischen Gewebetypen vorkömmt, eine wesentliche Rolle spielen (Singer und Maguire (1990) Crit. Rev Immun. 10: 235). Es kann mit dieser Methode ein Peptid gefunden werden, daß MHC I spezifisch blockiert und damit die Autoimmunantwort verhindert. Das radioaktiv- oder flureszenzmar- kierte MHC-Protein wird mit der Peptidbank inkubiert und wie beschrieben MHC-bindenden Peptide selektioniert. In einem in vivo Modell kann nun geprüft werden, ob die gefundenen Peptide die Autoimmunantwort unterdrücken. In diesem Modeil werden Mäuse mit einem Antikörper des Idiotyps 6/61 d immuni¬ siert. Diese entwickeln daraufhin LE ähnliche Symptome (Mozes et al. (1993) Science 261 : 91 ). Auf diese Weise ermittelte Peptide, die als LE-Antagonisten wirken sollten diese Reaktion unterdrücken.Furthermore, the method can be developed into a medicament which is suitable for the treatment of severe human autoimmune deficiency lupus erythematosus (LE). The cell surface protein MHC I, which occurs on almost all somatic tissue types, appears to be an essential one Role play (Singer and Maguire (1990) Crit. Rev Immun. 10: 235). With this method, a peptide can be found that specifically blocks MHC I and thus prevents the autoimmune response. The radioactive or fluorescence-labeled MHC protein is incubated with the peptide bank and, as described, MHC-binding peptides are selected. In an in vivo model it can now be checked whether the peptides found suppress the autoimmune response. In this model, mice are immunized with an antibody of the idiotype 6/61 d. These then develop symptoms similar to LE (Mozes et al. (1993) Science 261: 91). Peptides determined in this way, which act as LE antagonists, should suppress this reaction.
(XI) Peptide gegen Wundinfektion:(XI) peptides against wound infection:
Weiterhin läßt sich mit dieser Methode ein Medikament zur Behandlung von Wundinfektionen finden. Als pathogener Keim spielt hierbei Staphylococcus aureus (S. aureus) eine entscheidende Rolle. Die teilweise lebeπsbedrohlichen Infektionen werden durch das Protein alpha-Toxin von S. aureus hervorgerufen. (Bhakdi und Tranum-Jensen (1987) Rev. Physiol. Biochem. Pharm. 107: 147) Antikörper gegen α-Toxin wurden bereits erfolgreich bei der Wundbehandlung, im speziellen von Brandwunden getestet (Dodd und Stutman (1991 ) Adv. Paed. Inf. Disease 6: 137). α-Toxin Antagoπisten werden ermittelt, indem markiertes α -Toxin mit der Peptidbank inkubiert wird und bindende Peptide auf ihre antago¬ nistischen Eigenschaft in einem in vitro Modell untersucht werden. Hierbei wird die Aktivität bzw. die Inhibieruπg der Aktivität über einen Hämolysetest an Kaninchenerythricyten nachgewiesen. (Füssle et al. (1981 ) J. Cell Biol. 91 : 83) Peptide, die antagonistisch wirken, blockieren die Zerstörung der Zellmembran der Kaninchenzelle.Furthermore, a drug for the treatment of wound infections can be found with this method. Staphylococcus aureus (S. aureus) plays a crucial role here as a pathogenic germ. The partially life-threatening infections are caused by the protein alpha toxin from S. aureus. (Bhakdi and Tranum-Jensen (1987) Rev. Physiol. Biochem. Pharm. 107: 147) Antibodies against α-toxin have already been successfully tested in the treatment of wounds, particularly burns (Dodd and Stutman (1991) Adv. Paed. Inf Disease 6: 137). α-toxin antagonists are determined by incubating labeled α-toxin with the peptide bank and examining binding peptides for their antagonistic properties in an in vitro model. The activity or the inhibition of the activity is detected using a hemolysis test on rabbit erythricytes. (Füssle et al. (1981) J. Cell Biol. 91: 83) Peptides that have an antagonistic effect block the destruction of the cell membrane of the rabbit cell.
(XII) Peptide gegen Lungenzellkarzinom:(XII) Peptides Against Lung Cell Carcinoma:
Weiterhin läßt sich mit dem Verfahren ein Medikament zur Behandlung des kleinen Lugenzellkarzinoms (SCLC) entwickeln (Corps et al. (1985) Bio- chemistry 213: 781 ). Eine wesentlich Rolle spielen hierbei die Proteine Bombe¬ sin und das "gastrine releasing peptide (GRP)". Ein Medikament zur Behand- lung von SCLC sollte nun entweder ein Bombesin- oder GRP-Antagonist bzw. Bombesin- oder GRP-Rezeoptor-Antagonist sein. Die beschrieben markierten Proteine Bombesin und GRP bzw. ihre Antagonisten werden markiert mit den Libraries inkubiert und die best-bindenden Peptide in einem in vitro Modell getestet, ob sie in der Lage sind, Bobesin induziertes Wachstum von Fibro- blasteπzellen bzw. Bronchialepitheiium zu inhibieren (Cuttitta et al. (1985) Nature 316: 828).Furthermore, the method can be used to develop a medicament for the treatment of small lucent carcinoma (SCLC) (Corps et al. (1985) Biochemistry 213: 781). The proteins bombe and the "gastrine releasing peptide (GRP)" play an important role here. A drug for the treatment of SCLC should now be either a Bombesin or GRP antagonist or a Bombesin or GRP rezeoptor antagonist. The labeled proteins bombesin and GRP or their antagonists described are labeled with the libraries and the best-binding peptides in an in vitro model tested whether they are able to inhibit bobesin-induced growth of fibroblast cell or bronchial epithelium (Cuttitta et al. (1985) Nature 316: 828).
(XIII) Peptide gegen Asthma(XIII) peptides against asthma
Weiterhin läßt sich dem Verfahren ein Medikament zur Behandlung von Asthma entwickeln. Hierbei spielt das "vaso active intestinal peptide (VIP" eine wesentliche Rolle. VIP oder Derivate sind zur Behandlung von Asthma geeig- net (Bolin et al. (1993) Int. J. Peptide Protein Res. 41 : 124). VIP Agoπisten werden dadurch ermittelt, indem der VIP Rezeptor wie beschrieben mit der Peptidbank inkubiert wird, VIP-Rezpetor-bindenden Peptide identifiziert werden und auf ihre biologische Wirksamkeit getestet werden. VIP-Agonisten sollten bronchodilatorische Eigenschaften haben (O'Doπnell et al. (1991) J. Biol. Chem. 266: 6389).The method can also be used to develop a medication for the treatment of asthma. The "vaso active intestinal peptide (VIP") plays an important role here. VIP or derivatives are suitable for the treatment of asthma (Bolin et al. (1993) Int. J. Peptide Protein Res. 41: 124). VIP agoists determined by incubating the VIP receptor with the peptide bank as described, identifying VIP receptor-binding peptides and testing their biological effectiveness. VIP agonists should have bronchodilatory properties (O'Doπnell et al. (1991) J. Biol. Chem. 266: 6389).
(XIV) Peptide gegen Tumore und Infektionskrank¬ heiten:(XIV) peptides against tumors and infectious diseases:
Weiterhin läßt sich dem Verfahren ein Medikament entwickeln was sich zur all¬ gemeinen Stimulation des Immunsystems und damit zur allgemeinen Behandlung von Tumoren und chronischen Infektionskrankheiten eignet. Hierbei spielt das Lymphozyteπ Protein CD3 eine wesentliche Rolle. Antikör¬ perfragmente gegen CD3 sind in der Lage, das Immunsystem in vivo' zu aktivie- ren (Wedrychowsky et al. (1993) BIO/TECHNOLOGY 11 : 486). Wichtig hierbei ist die Bindung des Antikörperfragmeπts an CD3 Voraussetzung. Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich Peptide oder Derivate finden, die CD3 spezifisch binden. Markiertes CD3 Protein wird wiederum mit der Peptidbank inkubiert und die best-bindenden Peptide in vitro auf ihre immunstimulatorische Wirkung hin getestet. Peptide, die immuπstimulatorisch wirken, sollten in der Lage sein, ähnlich den Antikörperfragmenten das Wachstum bestimmter Zell¬ typen zu beschleunigen (VanWauwe et al.(1980) J. Immuno. 124: 2708).Furthermore, the method can be developed into a medicament which is suitable for general stimulation of the immune system and thus for the general treatment of tumors and chronic infectious diseases. The lymphocyte protein CD3 plays an important role here. Antikör¬ perfragmente against CD3 are capable of the immune system in vivo 'be capitalized ren (Wedrychowsky et al (1993) Bio / Technology. 11: 486). The binding of the antibody fragment to CD3 is a prerequisite. With the described method, peptides or derivatives can be found that specifically bind CD3. Labeled CD3 protein is in turn incubated with the peptide bank and the best binding peptides are tested in vitro for their immunostimulatory effect. Peptides that have an immunostimulatory effect should, like the antibody fragments, be able to accelerate the growth of certain cell types (VanWauwe et al. (1980) J. Immuno. 124: 2708).
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch in der Umweltanalytik anwendbar. Hier bietet das Verfahren die Möglichkeit, Vor-Ort-Analytik von Umweltschad¬ stoffen über die Verwendung von Peptiden zur Identifizierung mehrerer Substan¬ zen mittels Multisensoren entscheidend zu verbessern. Für jeden Schadstoff lassen sich Peptide als spezifisch bindende Substanzen identifizieren, die dann in geeigneten Biosensoren einen eindeutigen Nachweis erlauben. Gerade die schnelle Analytik bei Störfällen kann helfen, Schäden für die betroffene Bevölke¬ rung zu minimieren. The method according to the invention can also be used in environmental analysis. Here, the method offers the possibility of decisively improving on-site analysis of environmental pollutants by using peptides to identify multiple substances using multisensors. For every pollutant peptides can be identified as specifically binding substances, which then allow clear detection in suitable biosensors. Rapid analysis in the event of an accident can help to minimize damage to the affected population.
Beispiele:Examples:
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Substanzen auffindbar die zur Behandlung des septischen Schocks, Kachexie und Arthritis geeignet sind. Ein wesentlicher Mediator dieser Krankheiten ist der Tumor-Nekrosis-Faktor-alpha (TNFa, zur Übersicht über die Wirkungsweisen des TNFs siehe A. G. Porter (1991 ), TIBTECH 9: 158). Eine solche Substanz, nämlich ein TNFa-Antagonist muß die Stelle des Moleküls spezifisch binden, die normalerweise für die Bindung an die beiden TNF-Rezeptoren sp55 und sp75 (L A. Tartaglia und D. V. Goeddel (1992), Immunology Today, 13: 151 ) verant¬ wortlich ist.The method according to the invention can be used to find substances which are suitable for the treatment of septic shock, cachexia and arthritis. A major mediator of these diseases is the tumor necrosis factor alpha (TNFa, for an overview of the modes of action of the TNF see A.G. Porter (1991), TIBTECH 9: 158). Such a substance, namely a TNFa antagonist, must specifically bind to the site of the molecule which is normally responsible for binding to the two TNF receptors sp55 and sp75 (L.A. Tartaglia and DV Goeddel (1992), Immunology Today, 13: 151). is responsible.
Die antagonistischen Eigenschaften der mit diesem Verfahren erhaltenen Peptide wird auf folgende Weise ermittelt: Es wird in einem Zellkultursystem ge- prüft, ob diese Peptide in der Lage sind bestimmte Zelltypen vor dem zyto- toxischen Effekt des TNF zu schützen (C. J. Galloway et al. (1991 ), J. Immun. Meth. 140: 37). Dazu wird TNF alleine und in Gegenwart der Peptide zu einer Zellkultur gegeben, die TNF sensitive Zellen enthält. Bei der Zugabe von TNF alleine oder in Gegenwart von nicht aktiven Peptiden sterben die Zellen innerhalb eines Tages. Wirken die Peptide als Antagonisten, überleben die Zellen. Die Wirkung der Peptide läßt sich über calorimetrische Verfahren quantifizieren (L M. Green et al. (1984), J. Immun, Meth. 70: 257), denn nur lebende Zellen las¬ sen sich mit Tetrazolium Farbstoff anfärben.The antagonistic properties of the peptides obtained with this method are determined in the following way: A cell culture system is used to test whether these peptides are able to protect certain cell types from the cytotoxic effect of TNF (CJ Galloway et al. ( 1991), J. Immun. Meth. 140: 37). For this purpose, TNF is added alone and in the presence of the peptides to a cell culture that contains TNF sensitive cells. When TNF is added alone or in the presence of inactive peptides, the cells die within a day. If the peptides act as antagonists, the cells survive. The effect of the peptides can be quantified using calorimetric methods (L.M. Green et al. (1984), J. Immun, Meth. 70: 257), because only living cells can be stained with tetrazolium dye.
Die Beschreibung der Beispiele verdeutlicht, daß das erfindungsgemäße Verfah¬ ren es ermöglicht, funktionelle TNF-Antagonisten mit Hilfe der erfinduπgsge- mäßen Peptidbank aufzufinden.The description of the examples clarifies that the process according to the invention makes it possible to find functional TNF antagonists with the aid of the peptide bank according to the invention.
1. Material1. Material
1.1. Aminosäuren1.1. amino acids
Es werden Fmoc-geschützte Aminosäuren der Firma Novabiochem, CambridgeThere are Fmoc-protected amino acids from Novabiochem, Cambridge
Research Biochemicals und der Firma BACHEM verwendet. Die Aminosäuren liegen teils schon aktiviert als PfP- oder Dhbt-Ester vor, teils werden sie in vitro mit TBTU oder DIC/NMI aktiviert. Die Aktivester der Aminosäuren werden als Lösung in NMP bei -20 °C mit Ausnahme des Aktivesters von Arginin aufbe¬ wahrt, der immer neu hergestellt werden muß.Research Biochemicals and the company BACHEM used. Some of the amino acids are already activated as PfP or Dhbt esters, some are activated in vitro with TBTU or DIC / NMI. The active esters of the amino acids are called Solution in NMP stored at -20 ° C with the exception of the active ester of arginine, which must always be prepared again.
1.2. Zellulose1.2. cellulose
Es wird gehärtete Zellulose (Whatman 540) verwendet.Hardened cellulose (Whatman 540) is used.
1.3. 125l-markiertes TNFα1.3. 125 l-labeled TNFα
Das 125l-markierte TNFα hat eine spezifische Aktivität von etwa 650 Ci/mmol und wird von der Firma Amersham bezogen.The 125 l-labeled TNFα has a specific activity of about 650 Ci / mmol and is obtained from the Amersham company.
2. Methoden2. Methods
2.1. Modifikation der Zellulose2.1. Modification of cellulose
Die Zellulose-Membran wird chemisch modifiziert, um an der Peptid-Kopp¬ lungsstelle die nachfolgende Peptidsynthese zu ermöglichen und das an- schließende Selektionierungs-Verfahren zu erleichtern. Dabei wird zwischen dem Trägermaterial und der zu synthetisierenden Peptidsequenz ein Abstand¬ halter (Spacer) eingefügt. Dieser Abstandhalter dient dazu, die freie Zugäng¬ lichkeit der immobilisierten Peptide zu gewährleisten. In einem ersten Schritt wird die gesamte Membran mit einer ß-Alanin-Lösung inkubiert, so daß sich über eine Veresterung mit den OH-Gruppen der Zellulose eine gleichmäßige Vertei¬ lung von ß-Alanin ergibt.The cellulose membrane is chemically modified in order to enable the subsequent peptide synthesis at the peptide coupling site and to facilitate the subsequent selection process. A spacer is inserted between the carrier material and the peptide sequence to be synthesized. This spacer serves to ensure the free accessibility of the immobilized peptides. In a first step, the entire membrane is incubated with a β-alanine solution, so that an esterification with the OH groups of the cellulose results in a uniform distribution of β-alanine.
Das Verfahren setzt sich aus den folgenden Schritten zusammen:The process consists of the following steps:
Aktivieren von 0,2 mol/l Fmoc-ß-Alanin mit 0,24 mol/l DIC und 0,4 mol/l NMI (in DMF) und 3 Stunden Inkubieren mit der Zellulose-Activate 0.2 mol / l Fmoc-ß-alanine with 0.24 mol / l DIC and 0.4 mol / l NMI (in DMF) and incubate for 3 hours with the cellulose
Membran, dreimal Waschen mit DMF,Membrane, wash three times with DMF,
Abspalten der Fmoc-Schutzgruppe des veresterten ß-Alanins durch Inkubation mit 20% Piperidin in DMF für 20 Minuten, - fünfmal Waschen mit DMF, zweimal Waschen mit Methanol und Trocknen. In einem zweiten Schritt wird ein zweites ß-Alanin auf definierte Punkte der Membran (Reaktionsorte oder "Spots") aufgetropft, so daß dort ein zweites ß- Alanin gekoppelt wird. Pro Reaktionsort entstehen dadurch eine bestimmte Anzahl an Peptid-Kopplungsstellen. Die Punkte werden vorher mit einem Blei- stift auf der Rückseite der Membran markiert. Alle restlichen Aminofunktionen der Membran werden durch Acetylierung blockiert und Fmoc wird wieder mit Piperidin abgespalten. Die freien Aminogruppen werden nun durch Färben mit BPB sichtbar gemacht und erscheinen als blaue unterscheidbare Flecken. Dieses Verfahren hat folgende Schritte: - pro Fleck 0,5 μl Fmoc ß-Alanin (0,3 mol/l), TBTU (0,3 mol/l 1 :1 inRemoval of the Fmoc protective group of the esterified β-alanine by incubation with 20% piperidine in DMF for 20 minutes, washing five times with DMF, washing twice with methanol and drying. In a second step, a second β-alanine is dripped onto defined points on the membrane (reaction sites or "spots"), so that a second β-alanine is coupled there. This results in a certain number of peptide coupling sites per reaction site. The points are marked beforehand with a pencil on the back of the membrane. All remaining amino functions of the membrane are blocked by acetylation and Fmoc is cleaved off again with piperidine. The free amino groups are now made visible by staining with BPB and appear as blue distinguishable spots. This procedure has the following steps: - 0.5 μl Fmoc ß-alanine (0.3 mol / l), TBTU (0.3 mol / l 1: 1 in
NMP, zweimal Inkubieren mit 2% Acetanhydrid in DMF für 3 Minuten, einmal Inkubieren in 2% Acetanhydrid plus 1 % Disopropylethyla min in DMF für 30 Minuten, - dreimal Waschen mit DMF,NMP, incubate twice with 2% acetic anhydride in DMF for 3 minutes, incubate once in 2% acetic anhydride plus 1% disopropylethylamine in DMF for 30 minutes, wash three times with DMF,
Inkubieren in 20% Piperidin in DMF für 15 Minuten, fünfmal Waschen mit DMF,Incubate in 20% piperidine in DMF for 15 minutes, wash five times with DMF,
Färben mit 0,01 % BPB in DMF für fünf Minuten undStain with 0.01% BPB in DMF for five minutes and
Trocknendry
2.2 Bestimmung der Funktionalität der Flecken ("Spots")2.2 Determination of the functionality of the spots ("spots")
Um beim Koppeln mit dem Aminosäure-Gemisch einen statistischen Einbau aller Aminosäuren zu erreichen, wird im Verhältnis 0,95 zu 1 (Summe aller Aminosäuren im Gemisch zu den Peptid-Kopplungsstellen des einzelnen Spots) gekoppelt. Daher muß zunächst die Anzahl freier Aminofunktionen pro "Spot" ermittelt werden. Dazu wird eine definierte Fläche der zweifach mit ß-Alanin ge¬ koppelten Membran ausgeschnitten und mit 0,05% BPB in DMF sättigend ge¬ färbt. Nach dreimaligem Waschen mit Methanol und Trocknen des Membran- Stückes wird dieses mit 20% Piperidin in DMF wieder entfärbt und die farbige Lösung im Photometer bei 605 nm gemessen. Unter der Annahme, daß ein BPB-Molekül pro NH2-Gruppe gebunden wird und mit dem Extinktions-Koeffi¬ zienten ε = 95.000 mol"1 • I cm-1 kann mit Hilfe des Lambert-Beerschen Ge¬ setzes die Anzahl freier Aminofunktionen pro "Spot" ermittelt werden. Im all- gemeinen ergibt sich ein Wert von etwa 60 nmol Aminofunktionen pro "Spot" (Reaktionspartner pro Peptid-Kopplungsstellen).In order to achieve statistical incorporation of all amino acids when coupling with the amino acid mixture, coupling is carried out in a ratio of 0.95 to 1 (sum of all amino acids in the mixture to the peptide coupling sites of the individual spot). Therefore, the number of free amino functions per "spot" must first be determined. For this purpose, a defined area of the membrane coupled twice with β-alanine is cut out and stained with 0.05% BPB in DMF. After washing three times with methanol and drying the membrane piece, it is decolorized again with 20% piperidine in DMF and the colored solution is measured in a photometer at 605 nm. Assuming that a BPB molecule is bound per NH 2 group and with the extinction coefficient ε = 95,000 mol "1 • I cm -1 , the number of free amino functions can be determined using the Lambert-Beers law per "spot". In general, this results in a value of approximately 60 nmol amino functions per "spot" (reactants per peptide coupling sites).
2.3. Kopplung der Aminosäuren An den Positionen 1 , 2, 4 und 6 des zu synthetisierenden Hexapeptides (Syntheserichtung vom Carboxyl- zum Amino-Rest) wird ein äquimoiares Ami¬ nosäure-Gemisch aus allen Aminosäuren außer Tryptophan, Methionin und Cystein im Verhältnis 0,95 zu 1 eingesetzt (Summe aller Aminosäuren im Ge¬ misch zu Peptid-Kopplungsstellen am jeweiligen "Spot"). Dabei wird an Stelle von L-Leucin D-Leucin eingesetzt. Bei der oben genannten Funktionalität der Membran von etwa 60 nmol Peptid-Kopplungsstellen pro "Spot" ist die Konzen¬ tration der Aminosäurelösung 50 nmol/l.2.3. Coupling of the amino acids At positions 1, 2, 4 and 6 of the hexapeptide to be synthesized (direction of synthesis from the carboxyl to the amino residue) an equimariamic amino acid mixture of all amino acids except tryptophan, methionine and cysteine is used in a ratio of 0.95 to 1 ( Sum of all amino acids in the mixture to peptide coupling sites at the respective "spot"). D-leucine is used instead of L-leucine. With the above-mentioned functionality of the membrane of about 60 nmol peptide coupling sites per "spot", the concentration of the amino acid solution is 50 nmol / l.
An den Positionen 3 und 5 (Syπtheserichtung wie zuvor) wird die zur Erstellung einer kombinatorischen Peptidbank (peptide library) jeweils notwendige definierte Aminosäure in einer Konzentration 0,3 mol/l mindestens zweimal nacheinander gekoppelt, um eine vollständige Acetylierung zu gewährleisten.At positions 3 and 5 (direction of synthesis as before), the defined amino acid required to create a combinatorial peptide library (peptide library) is coupled at a concentration of 0.3 mol / l at least twice in succession in order to ensure complete acetylation.
Zwischen den einzelnen Kopplungen wird die Fmoc-Schutzgruppe mit Piperidin abgespalten.The Fmoc protective group is split off with piperidine between the individual couplings.
Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:The process comprises the following steps:
Auftropfen von 1 μl Aminosäure oder Aminosäure-Gemisch auf jeden "Spot",Drop 1 μl amino acid or amino acid mixture onto each "spot",
Reaktion über 15 Minuten,Reaction over 15 minutes,
Wiederholen: einmal bei definierten Aminosäuren und zweimal bei dem Gemisch, dreimal Waschen mit DMF, - Inkubieren mit 20% Piperidin in DMF über 15 Minuten, fünfmal Waschen mit DMF, zweimal Waschen mit Methanol und Trocknen und für den nächsten Baustein analog die nächsten Kopplungen durchführen. 2.4. Acetylierung des N-Terminus und Abspaltung der Seitenschutz- gruppenRepeat: once with defined amino acids and twice with the mixture, wash three times with DMF, incubate with 20% piperidine in DMF for 15 minutes, wash five times with DMF, wash twice with methanol and dry and carry out the next couplings analogously for the next building block . 2.4. Acetylation of the N-terminus and cleavage of the side protecting groups
Sind alle Kopplungen durchgeführt, wird nach Abspaltung der letzten Fmoc- Schutzgruppe der N-Terminus acetyliert, um die Peptide vor Proteaseabbau zu schützen. Danach werden die Seitenschutzgruppen abgespalten. Dabei liegen folgende Verfahrensschritte vor: zweimal Inkubieren mit 2% Acetanhydrid in DMF für fünf Minuten, dreimal Waschen mit DMF, - zweimal Waschen mit Methanol,When all couplings have been carried out, the N-terminus is acetylated after the last Fmoc protective group has been split off in order to protect the peptides from protease degradation. Then the side protection groups are split off. The following process steps are available: incubate twice with 2% acetic anhydride in DMF for five minutes, wash three times with DMF, wash twice with methanol,
Trocknen,Dry,
Inkubieren mit 50% TFA, 3% Triisobytylsilan, 2% Wasser, 1 % Phenol in DCM für drei Stunden, viermal Waschen mit DCM, - dreimal Waschen mit DMF, zweimal Waschen mit Methanol und Trocknen.Incubate with 50% TFA, 3% triisobytylsilane, 2% water, 1% phenol in DCM for three hours, wash four times with DCM, wash three times with DMF, wash twice with methanol and dry.
2.5. Blockieren der Membran2.5. Block the membrane
Vor einer Inkubation mit TNF werden die freien Bindungsstellen auf der Mem¬ bran durch eine einstündige Inkubation mit 1 % BSA, 0,05% TweenδO (Detergenz) in PBS bei Raumtemperatur blockiert.Before incubation with TNF, the free binding sites on the membrane are blocked by incubation for 1 hour with 1% BSA, 0.05% TweenδO (detergent) in PBS at room temperature.
2.6. Inkubation mit TNFα2.6. Incubation with TNFα
Die Membran wird fünf Stunden bei Raumtemperatur mit 20 μCi TNFα in 40 ml 1 % BSA, 0,05% TweenδO in PBS inkubiert. Nach fünfmaligem Waschen mit PBS wird die getrocknete Membran einem Röntgenfilm ausgesetzt, oder es wird eine beschichtete Platte eines Phosphoimagers belichtet. 3. ErgebnisseThe membrane is incubated for five hours at room temperature with 20 μCi TNFα in 40 ml 1% BSA, 0.05% TweenδO in PBS. After washing five times with PBS, the dried membrane is exposed to an X-ray film or a coated plate of a phosphoimager is exposed. 3. Results
3.1. Erstes Synthese- und Selektionierungsverfahren der kombinatori¬ schen Peptidbank (peptide library) mit TNFα3.1. First synthesis and selection process of the combinatorial peptide library (peptide library) with TNFα
Aus dem ersten Synthese- und Selektionierungsverfahren wird unter anderem als gut bindende SequenzAmong other things, the first synthesis and selection process becomes a well-binding sequence
NH2 -Xi X2 ^3 4 5 X6-COOH ermittelt. Dabei steht X für ein Gemisch aus D-Leucin und den natürlichen, nach dem Zufallsprinzip gekoppelten Aminosäuren außer L-Leucin, Tryptophan, Methionin und Cystein. F steht gemäß dem internationalem Code für Pheπylalanin. Der Index gibt die Position in der Sequeπzfolge des Hexa¬ peptides an, wobei die Zählweise mit dem N-Terminus beginnt.NH 2 -Xi X2 ^ 3 4 5 X 6 -COOH determined. X stands for a mixture of D-leucine and the natural, randomly coupled amino acids apart from L-leucine, tryptophan, methionine and cysteine. F stands for phenylalanine according to the international code. The index indicates the position in the sequence of the hexapeptide, the counting beginning with the N-terminus.
3.2. Zweites Synthese- und Selektionierungsverfahren der kombinato¬ rischen Peptidbank mit TNFα3.2. Second synthesis and selection process of the combinatorial peptide bank with TNFα
Beim zweiten Syntheseschritt wird die Position 4 der Sequenz mit einer definier¬ ten Aminosäure besetzt. Es ergeben sich dadurch 20 bezüglich der Position 4 unterschiedliche Ansätze. Das zuvor erwähnte Selektionierungsverfahren wird ebenfalls hier angewendet.In the second synthesis step, position 4 of the sequence is occupied by a defined amino acid. This results in 20 different approaches with respect to position 4. The aforementioned selection process is also used here.
Es wird als best-bindende SequenzIt is called the best binding sequence
NH2 -X1 X2 F3 R4 F5 X6-COOH herausgefunden.NH 2 -X1 X2 F3 R 4 F 5 X 6 -COOH found.
3.3. Drittes Synthese- und Selektionierungsverfahren der kombinatori¬ schen Peptidbank mit TNFα3.3. Third method of synthesis and selection of the combinatorial peptide bank with TNFα
Die dritte Synthese verläuft wie unter 3.2 beschrieben, jedoch wird in diesem Fall die Position 6 mit einer definierten Aminosäure besetzt.The third synthesis proceeds as described under 3.2, but in this case position 6 is occupied by a defined amino acid.
Es wird als best-bindende Sequenz NH2 -X1 X2 F3 R4 F5 R6-COOH herausgefunden. 50811 AWOM1 XX00+P 09.03.94 BR Abkürzungen:It is R 3 R found as best-binding sequence NH 2 -X 1 X 2 4 R 5 R 6 -COOH. 50811 AWOM1 XX00 + P 09.03.94 BR Abbreviations:
BPB BromphenolblauBPB bromophenol blue
BSA Rinderserumalbumin (bovine serum albumine)BSA bovine serum albumine (bovine serum albumine)
DCM Dichlormethan DIC DiisopropylcarbodiimidDCM dichloromethane DIC diisopropylcarbodiimide
Dhbt 3-Hydroxy-2,3-dihydro-4-oxo-bezotriazinDhbt 3-hydroxy-2,3-dihydro-4-oxo-bezotriazine
DMF DimethylformamidDMF dimethylformamide
Fmoc 9-FiuorenylmethoxycarbonylFmoc 9-Fiorenylmethoxycarbonyl
NMI N-Methylimidazol PBS Phosphatgepuffertes Salz (phosphate buffered saline)NMI N-methylimidazole PBS phosphate buffered saline
PfP PeπtafluorphenylPfP pentafluorophenyl
TFA TrifluoressigsäureTFA trifluoroacetic acid
TNFα Tumor-Nekrose-Faktor α TNFα tumor necrosis factor α
SEQUENZPROTOKOLL:SEQUENCE LOG:
Freiwillig, da D-Leucin enthaltende SequenzenVoluntary, since sequences containing D-leucine
(1) ALLGEMEINE ANGABEN (i) ANMELDER: (A) NAME: SCHERING AKTIENGESELLSCHAFT(1) GENERAL INFORMATION (i) APPLICANT: (A) NAME: SCHERING AKTIENGESELLSCHAFT
(B) STRASSE: MÜLLERSTRASSE 178(B) STREET: MÜLLERSTRASSE 178
(C) ORT: 13353 BERLIN(C) LOCATION: 13353 BERLIN
(E) LAND: DEUTSCHLAND(E) COUNTRY: GERMANY
(F) POSTLEITZAHL: 13353 (ii) BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG: Verfahren zur Synthese und(F) POSTAL NUMBER: 13353 (ii) DESCRIPTION OF THE INVENTION: Methods of Synthesis and
Selektionierung von Sequenzen aus kovalent verbundenen Bausteinen (iii) ANZAHL DER SEQUENZEN: 3 Sequenzprotokolle (iv) COMPUTERLESBARE FASSUNG (A) DATENTREÄGER: DISKETTESelection of sequences from covalently linked building blocks (iii) NUMBER OF SEQUENCES: 3 sequence protocols (iv) COMPUTER READABLE VERSION (A) DATA CARRIER: DISKETTE
(B) COMPUTER: 486/INTEL(B) COMPUTER: 486 / INTEL
(C) BETRIEBSSYSTEM: WINDOWS(C) OPERATING SYSTEM: WINDOWS
(D) SOFTWARE: WINWORD; (v) DATEN DER JETZIGEN ANMELDUNG:(D) SOFTWARE: WINWORD; (v) DATE OF REGISTRATION:
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 1 : (i) SEQUENZKENNZEICHEN SEQUENZLÄNGE: 6 Aminosäuren ART DER SEQUENZ: Aminosäure-Sequenz TOPOLOGIE: linear(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 1: (i) SEQUENCE IDENTIFIER SEQUENCE LENGTH: 6 amino acids TYPE OF SEQUENCE: amino acid sequence TOPOLOGY: linear
ART DES MOLEKÜLS: synthetisches Peptid MERKMAL: Bindung an TNFMOLECULE TYPE: synthetic peptide CHARACTERISTIC: binding to TNF
SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 1 :SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 1:
Xaa Xaa Phe Xaa Phe XaaXaa Xaa Phe Xaa Phe Xaa
Xaa = L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L- Tyr und L-Val. (2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 2:Xaa = L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L-Tyr and L-Val. (2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 2:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN(i) SEQUENCE LABEL
SEQUENZLÄNGE: 6 AminosäurenSEQUENCE LENGTH: 6 amino acids
ART DER SEQUENZ: Aminosäure-Sequenz TOPOLOGIE: linearTYPE OF SEQUENCE: amino acid sequence TOPOLOGY: linear
ART DES MOLEKÜLS: synthetisches PeptidMOLECULE TYPE: synthetic peptide
MERKMAL: Bindung an TNFCHARACTERISTIC: Binding to TNF
SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 2:SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 2:
Xaa Xaa Phe Arg Phe XaaXaa Xaa Phe Arg Phe Xaa
Xaa = L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L- Tyr und L-Val.Xaa = L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L-Tyr and L-Val.
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 3: (i) SEQUENZKENNZEICHEN SEQUENZLÄNGE: 6 Aminosäuren ART DER SEQUENZ: Aminosäure-Sequenz TOPOLOGIE: linear(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 3: (i) SEQUENCE IDENTIFIER SEQUENCE LENGTH: 6 amino acids TYPE OF SEQUENCE: amino acid sequence TOPOLOGY: linear
ART DES MOLEKÜLS: synthetisches Peptid MERKMAL: Bindung an TNFMOLECULE TYPE: synthetic peptide CHARACTERISTIC: binding to TNF
SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 3:SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 3:
Xaa Xaa Phe Arg Phe ArgXaa Xaa Phe Arg Phe Arg
Xaa = L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L- Tyr und L-Val. Xaa = L-Ala; L-Arg; L-Asn; L-Asp; L-Gln; L-Glu; L-Gly; L-His; L-Ile; D-Leu; L-Lys; L-Phe; L-Pro; L-Ser; L-Thr L-Tyr and L-Val.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung von Peptid-Bibliotheken (Peptide libraries) aus Peptiden bestehend aus den Merkmalen: die Peptide weisen pro Position in der Peptidsequenz entweder eine be¬ stimmte oder eine unbestimmte Aminosäure auf; die Peptide werden auf oder in einem Trägermaterial nach der Festpha¬ sen-Synthese oder in separaten Reaktionsgefäßen nach der Flüssigphasen-Syπthese hergestellt; auf oder in dem Trägermaterial oder in den Reaktioπsgefäßen befinden sich räumlich separate Reaktionsorte; jeder Reaktionsort besitzt (i) bei der Festphasen-Synthese definierte Anzahl von Peptid-1. Method for producing peptide libraries from peptides consisting of the features: the peptides have either a specific or an undetermined amino acid per position in the peptide sequence; the peptides are produced on or in a carrier material after the solid phase synthesis or in separate reaction vessels according to the liquid phase synthesis; spatially separate reaction sites are located on or in the support material or in the reaction vessels; each reaction site has (i) a defined number of peptide
Kopplungsstellen für die Bindung der für die Reaktion aktivierten Aminosäuren undCoupling sites for the binding of the activated amino acids for the reaction and
(ii) bei der Flύssigphasen-Synthese eine definierte Anzahl an Start- Aminosäuren oder Start-Peptiden (Peptid-Kopplungsstellen); dabei besteht das Verfahren aus folgenden Schritten mit je einer eigenen Vor¬ gehensweise für die Synthese der bestimmten Aminosäure und der un¬ bestimmten Aminosäure: wird eine aktivierte bestimmte Aminosäure an der vorgesehenen Position der Peptidsequenz zur Reaktion gebracht, liegt diese bestimmte Aminosäure gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen im Überschuß vor; wird eine aktivierte unbestimmte Aminosäure an der vorgesehenen Posi¬ tion der Peptidsequenz zur Reaktion gebracht, liegt diese unbe¬ stimmte Aminosäure in einem Gemisch aus Aminosäuren vor, wo- bei die Summe aller unbestimmten Aminosäuren im Gemisch gegenüber den Peptid-Kopplungsstellen höchstens äquimolar vor¬ liegen, und nach der Kopplungsreaktion wird eine weitere Aminosäure zur Ab- sättigung hinzugegeben.(ii) in liquid phase synthesis, a defined number of start amino acids or start peptides (peptide coupling sites); The method consists of the following steps, each with its own procedure for the synthesis of the particular amino acid and the undetermined amino acid: Coupling points in excess; If an activated indefinite amino acid is reacted at the intended position of the peptide sequence, this indefinite amino acid is present in a mixture of amino acids, the sum of all indefinite amino acids in the mixture being at most equimolar to the peptide coupling sites , and after the coupling reaction another amino acid is added for saturation.
2. Verfahren zur Herstellung von Saccharid-Bibliotheken (Saccharide libraries) aus Sacchariden bestehend aus den Merkmalen: die Saccharide weisen pro Position in der Saccharid-Sequenz entweder ein bestimmtes oder ein unbestimmtes Monosaccharid auf; die Saccharide werden auf oder in einem Trägermaterial nach der Fest¬ phasen-Synthese 5 oder in separaten Reaktionsgefäßeπ nach der Flüssigphasen-Synthese hergestellt; auf oder in dem Trägermaterial oder in den Reaktionsgefäßen befinden sich räumlich separate Reaktionsorte; o jeder Reaktionsort besitzt2. Process for the production of saccharide libraries from saccharides consisting of the features: the saccharides have either a specific or an undetermined monosaccharide per position in the saccharide sequence; the saccharides are produced on or in a carrier material after the solid phase synthesis 5 or in separate reaction vessels after the liquid phase synthesis; spatially separate reaction sites are located on or in the support material or in the reaction vessels; o each reaction site has
(i) bei der Festphasen-Synthese definierte Anzahl von Saccharid- Kopplungsstellen für die Bindung der für die Reaktion aktivierten Monosaccharide und(i) during the solid phase synthesis defined number of saccharide coupling sites for the binding of the monosaccharides activated for the reaction and
(ii) bei der Flüssigphasen-Synthese eine definierte Anzahl an Start- 5 Monosacchariden oder Start-Sacchariden (Saccharid-Kopplungs- stellen); dabei besteht das Verfahren aus folgenden Schritten mit je einer eigenen Vorge¬ hensweise für die Synthese des bestimmten Monosaccharids und des un¬ bestimmten Monosaccharids: 0 wird ein aktiviertes bestimmtes Monosaccharid an der vorgesehenen(ii) in liquid phase synthesis, a defined number of start 5 monosaccharides or start saccharides (saccharide coupling sites); The method consists of the following steps, each with its own procedure for the synthesis of the particular monosaccharide and the non-specific monosaccharide: 0 an activated particular monosaccharide on the intended
Position der Saccharid-Sequenz zur Reaktion gebracht, liegt dieses bestimmte Monosaccharid gegenüber den Saccharid-Kopplungs- stellen im Überschuß vor; wird ein aktiviertes unbestimmtes Monosaccharid an der vorgesehenen 5 Position der Saccharid-Sequenz zur Reaktion gebracht, liegt dieses unbestimmte Monosaccharid in einem Gemisch aus Monosacchari¬ den vor, wobei die Summe aller unbestimmten Monosaccharide im Gemisch gegenüber den Saccharid-Kopplungsstellen höchstens äquimolar vorliegen, und 0 nach der Kopplungsreaktion wird ein weiteres Monosaccharid zurWhen the position of the saccharide sequence is reacted, this particular monosaccharide is in excess of the saccharide coupling sites; If an activated indefinite monosaccharide is reacted at the intended position of the 5 saccharide sequence, this indefinite monosaccharide is present in a mixture of monosaccharides, the sum of all indefinite monosaccharides in the mixture being at most equimolar to the saccharide coupling sites, and 0 after the coupling reaction another monosaccharide is used
Absättigung hinzugegeben.Saturation added.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Peptidsequenz oder Saccharid-Sequenz (Sequenz) drei bestimmte Aminosäuren oder drei bestimmte 5 Monosaccharide an je einer bestimmten Position der Sequenz besitzt, indem bei der Synthese drei bestimmte Aminosäuren oder drei bestimmte Mono¬ saccharide an je einer bestimmten Position in der Sequenz synthetisiert werden. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the peptide sequence or saccharide sequence (sequence) has three specific amino acids or three specific 5 monosaccharides each at a specific position in the sequence, by three specific amino acids or three specific monosaccharides during synthesis can be synthesized at a specific position in the sequence.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sequenz ver¬ zweigt oder unverzweigt ist.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the sequence is branched or unbranched.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Trägerma- terial aus Zellulose besteht.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the carrier material consists of cellulose.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , 3 bis 5 (mit Rückbezug auf Anspruch 1 ), wo¬ bei die Aminosäure (i) eine natürliche Aminosäure oder (ii) ein Derivat der natür¬ lichen Aminosäure ist.6. The method according to claim 1, 3 to 5 (with reference to claim 1), wherein the amino acid (i) is a natural amino acid or (ii) is a derivative of the natural amino acid.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Peptid-Kopplungsstellen aus Alaninresten bestehen, die mit dem Trägermaterial kovalent verbunden sind.7. The method according to claim 6, wherein the peptide coupling sites consist of alanine residues which are covalently linked to the carrier material.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Alaninreste über eine Esterbindung mit der Zellulose verbunden sind.8. The method according to claim 7, wherein the alanine residues are connected to the cellulose via an ester bond.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3 bis 5 (mit Rύckbezug auf Anspruch 2), wobei die Monosaccharide eine zyklische Pentose oder Hexose oder deren Derivate sind.9. The method according to any one of claims 2 and 3 to 5 (with reference to claim 2), wherein the monosaccharides are a cyclic pentose or hexose or their derivatives.
10. Verfahren zur Synthese und Selektionierung von Peptiden oder Sacchari¬ den nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei nach der Synthese der Sequenz eine Selektion der gewünschten Sequenzen mit Hilfe von Binduπgstests oder spezifischen Reaktionen erfoigt, dabei werden die ausgewählten Sequenzen gegebenenfalls durch Indika¬ toren dargestellt.10. A method for the synthesis and selection of peptides or saccharides according to one of the preceding claims, wherein after the synthesis of the sequence a selection of the desired sequences is carried out with the aid of binding tests or specific reactions, the selected sequences optionally being represented by indicators .
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Bindungstest in einem Anhaften markierter Testsubstanzen und Sichtbarmachung der Markierung besteht.1 1. The method of claim 10, wherein the binding test consists in adhering labeled test substances and visualization of the label.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei die Markierung aus radioaktivem Material oder aus Biotin oder aus kovalent verbundenen Enzymen besteht.12. The method according to claim 11, wherein the label consists of radioactive material or of biotin or of covalently linked enzymes.
13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Reaktionen durch allosterischen Enzyme gemessen wird.13. The method of claim 10, wherein the reactions are measured by allosteric enzymes.
..
14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Reaktion eines Zellsystems gemessen wird. 14. The method of claim 10, wherein the response of a cell system is measured.
15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Reaktion aus einer Zell-Zell- Wechselwirkung besteht.15. The method of claim 10, wherein the reaction consists of a cell-cell interaction.
16. Unverzweigtes oder verzweigtes Peptid aus D- oder L- Aminosäuren und/oder Aminosäure-Derivaten, welches Peptid eine Struktur besitzt, die unter Verwendung der zuvor genannten Synthese- und Selektionierungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 15 unter Rückbezug auf die Ansprüche 6 bis 8 erhaltbar ist.16. Unbranched or branched peptide from D- or L-amino acids and / or amino acid derivatives, which peptide has a structure using the aforementioned synthesis and selection method according to one of the preceding claims 10 to 15 with reference to claims 6 until 8 is available.
17. Verfahren zur Peptidsynthese von unverzweigten oder verzweigten Pep¬ tiden aus D- oder L-Aminosäuren und/oder Aminosäure-Derivaten, wobei die Sequenz synthetisiert wird, die die Peptid-Struktur besitzt, die unter Verwendung der Synthese- und Selektionierungsverfahren nach einem der vorherigen An- sprüche 10 bis 15 unter Rückbezug auf die Ansprüche 6 bis 8 erhaltbar ist. 17. A method for peptide synthesis of unbranched or branched peptides from D- or L-amino acids and / or amino acid derivatives, the sequence having the peptide structure being synthesized using the synthesis and selection methods according to one of the previous claims 10 to 15 can be obtained with reference to claims 6 to 8.
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