Die Erfindung betrifft ein biochemisches Diagnostikum zur sicheren Erkennung von Rheumatoider Arthritis (Kurzbezeichnung : RA) aus dem Blut (Serum) und zur Abgrenzung von anderen rheumatischen und entzündlichen Erkrankungen, insbesondere zur Anwendung in einem laborchemischen Diagnoseverfahren. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Diagnostikum zur Erkennung der RA bei Kindern (juvenile idiopathische Arthritis-JIA) und bei Erwachsenen (chronische Polyarthritis-cP).

Stand der Technik Die z. Z. verwendeten Tests im Bereich der Rheuma-/Arthritis-Diagnostik sind hauptsächlich folgende : a) klassischer Rheumafaktor : die Bestimmung eines Autoantikörpers vom Typ Immunglobulin-M (IgM), gegen körpereigenes Immunglobulin-G (IgG). Die Analysenmethode ist vorzugsweise die Nephelometrie und der ELISA (= Enzyme Linked Enmunosorbent Assay). Ferner gibt es noch Immundiffusions-und koagulometrischen Techniken. b) Rheumafaktoren, bei denen Autoantikörper aller drei Isotypen IgG, IgA und IgM gegen das körpereigene IgG mittels ELISA Technik bestimmt werden. c) Bestimmung der Autoantikörper vom IgG-Typ gegen Zytokeratin (e) mittels indirekter Immunfluoreszenz auf modifizierten Hep-2 Zellen. d) Bestimmung von Autoantikörpern (vom IgG-Typ) gegen das Protein"RA33"mittels ELISA e) Bestimmung von Autoantikörpern (vom IgG-Typ) gegen citrullinierte, cyclische Peptide (CCP) mittels ELISA. Eine solche Methode ist in der WO 1999/28344 A2 geoffenbart, bei der primär Antikörper bestimmt werden, die in dem Intermediärfilament Vimentin die Aminosäure Citrullin (entstanden durch Deiminierung von Arginin) und distinkte, das Citrullin umgebende Aminosäuresequenzen erkennen. Durch diese Umwandlung des natürlichen Vimentins wird"in vivo"die Verknüpfung mit bestimmten Cytokeratinen getriggert (auch beschrieben als Sa-Immunsystem oder"hapten-carrier" System).

f) Bestimmung von Autoantikörpern (vom IgG-Typ) gegen das Protein Fillaggrin mittels ELISA.

Alle unter a) bis f) beschriebenen Diagnosemethoden sind laut wissenschaftlichen Publikationen mit großen Schwankungsbreiten von Sensitivität und Spezifität behaftet und sind vor allem nicht für die labordiagnostische Erkennung des kindlichen Rheumas (JIA) geeignet.

(Statistik Austria, 2004 : die Population der 0-15 Jährigen beträgt in Österreich 16,6% der Gesamtbevölkerung, hochgerechnet auf die Gruppe der 0-20 Jährigen sind dies etwa 20%, die von den bisher beschriebenen Assays nicht erfasst werden können).

Beschreibung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Diagnostikums zur Erkennung der Rheumatoiden Arthritis (RA), insbesondere der Juvenilen Idiopathischen Arthritis-JIA und bei Erwachsenen der chronischen Polyarthritis-cP, aus dem Blut (Serum) und zur Abgrenzung von anderen rheumatischen und entzündlichen Erkrankungen, das einerseits in wenig aufwendiger und kostengünstiger Weise zur Verfügung gestellt werden kann und mittels welchem anderseits in einfacher und unkomplizierter Weise eine Durchführung von Tests im Bereich der Rheuma-/Arthritis-Diagnostik gewährleistet ist.. Grundlage des Verfahrens ist die Verwendung eines neuen (Kombinations-) Antigens, das mit den spezifischen Antikörpern vom Typ Immunglobulin-G (IgG) aus dem Blut von RA- Patienten, so genannten Autoantikörpern, eine Bindung eingeht, d. h. einen Antigen- Antikörper Komplex bildet, dessen Menge einen Rückschluss auf Art und Schweregrad der Erkrankung erlaubt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht gemäß vorliegender Erfindung darin, dass das Diagnostikum eine als Antigen wirkende Kombination natürlicher oder rekombinanter Proteine, bestehend aus a/ß-Tubulin und Desmin, gegebenenfalls zusätzlich mit Vimentin enthält.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Diagnostikums liegt darin, dass der so gebildete Antigen-Antikörper Komplex, bzw. dessen Quantifizierung einen genauen Rückschluss auf Art und Schwere (der Aktivität") der Erkrankung erlaubt, womit auch eine Einschätzung des Therapieerfolges möglich wird.. Von besonderem Vorteil ist die

Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Diagnostikums in der pädiatrischen Rheumatologie, i. e. eine Ausweitung des diagnostizierbaren Anwendungsbereichs um etwa 20 %, gemessen am Bevölkrungsanteil der 0 bis 20-Jährigen. In diesem Zusammenhang müssen drei Faktoren betont werden, welche den hohen Nutzen und Vorteil des erfindungsgemäßen Diagnostikums eindeutig belegen : 1. Die Verwendung einer spezifischen Antigenkombination, deren Grundsubstanz das Nicht-Intermediärfilament Tubulin ist, das immer mit Desmin kombiniert wird, und gegebenenfalls zusätzlich mit Vimentin.

2. Die Anwendbarkeit des Diagnostikums in der pädiatrischen Rheumadiagnostik.

3. Die Möglichlçeit der Quantifizierung des Schweregrades der Krankheit und damit auch der Feststellung der Therapiewirkung.

Die Erfindung ist ferner in den Unteransprüchen 2 bis 7 und der nachfolgenden Beschreibung näher dargelegt und gekennzeichnet.

Im Weiteren werden noch folgende Kurzbezeichnungen verwendet : Tubulin : T ; Desmin : D ; Vimentin : V Die getesteten, in der Routineanalytik einsetzbaren Analysenverfahren zur Erzielung eines auswertbaren Antigen-Antikörper Komplexes sind : Festphasenmethoden (Antigen ist fixiert), wie z. B. ELISA oder Blot-Techniken (Dot-Blot oder Streifentest) in Kombination mit einer Visualisierung des Immunkomplexes mittels eines zweiten, markierten Antikörpers in Kombination mit einem chromogenen Substrat (übliche Methoden bei ELISA oder Blot Techniken). Bei den für die gegenständliche Anwendung getesteten Analysenverfahren wurden die Antigene in Gesamtproteinkonzentrationen von 0,1-1, 5 llg/mL (= Coatingkonzentration) verwendet.

Das Coating wird in kommerziellen, chemisch aktivierten oder auch unbehandelten Mikrotiterplatten durchgeführt. Für die Blot-oder Streifentechniken werden kommerzielle

Membranen verwendet. Die Probeninkubationszeiten sind variabel zwischen 4 und 24 Stunden bei 4° bis 30° C. Die Farbentwicklung wird mittels eines enzymkonjugierten (horseradish-peroxidase) zweiten anti (human)-IgG Antikörpers bewirkt und spektrophotometrisch vermessen. Die gemessenen Extinktionen werden nach Leerwertkorrektur (= Abzug eines Reagentien-Blanks) als"Arbitrary Units"zur Quantifizierung verwendet.

A] Das Antigen : Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Verwendung eines Kombinationsantigens, bestehend aus Tubulin (a/ß-Tubulin), kombiniert mit dem Protein Desmin, gegebenenfalss unter Zusatz von Vimentin, zur Erkennung und zum Verlaufsmonitoring der Rheumatoiden Arthritis bei Kindern und Erwachsenen.

Gemäß klinischen Testungen ist der gegenständliche Arthritis-Marker bei Verwendung des Kombinations-Antigens, im Gegensatz zu den bisher in der Literatur beschriebenen Methoden und den bekannten kommerziellen Tests in der Lage, den aktuellen Status des Patienten (i. e. die Schwere der Krankheit) und den Therapieeinfluss widerzuspiegeln.

Folgende Antigene (natürliche oder rekombinante) werden im beschriebenen Test in Kombination eingesetzt : Kombinationsantigen I : a/ß-Tubulin (50-80%) + Desmin (20-50%) Kombinationsantigen II : a/ß-Tubulin (50-80%) + Desmin (20-40%) + Vimentin (5-10%) [Die Prozentangaben sind Mischungsverhältnisse der Antigene].

Zur Optimierung der Kombination Tubulin mit Desmin (Kombinationsantigen I) können die MAPs (Microtubule Associated Proteins) E-MAP-115 und Mapmodulin hinzugefügt werden.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Kombinationsantigene ist das Nicht- Intermediärfilament Tubulin ein integraler Bestandteil neben dem Intermediärfilament Desmin und gegebenenfalls dem Intermediärfilament Vimentin. Wenn Vimentin mitverwendet wird, soll es natives Vimentin tierischer Herkunft (Rind) sein, das keine zitrullinierten Sequenzen enthält.

Alle beschriebenen Proteine reagieren mit körpereigenem IgG, d. h. sie verbinden sich mit diesem nach dem Prinzip der Antigen-Antikörper Reaktion zu einem Immunkomplex, dessen Menge für die Erkennung und Quantifizierung der RA verwendet werden kann.

Bei Verwendung der Kombinationsantigene I und II ist der Test aufgrund seiner Sensitivität und Spezifität indikativ für die RA und die JIA, d. h. der Test kann die rheumatoiden Arthritiden von anderen Autoimmunerkrankungen und sonstigen entzündlichen Erkrankungen, speziell aber auch von anderen Krankheiten des rheumatischen Formenkreises, wie z. B. SLE, Kollagenosen, etc., sicher abgrenzen. Auch das unter e) beschriebene Verfahren, das den neuesten Stand der Technik darstellt, versagt völlig bei JIA, wie die rezente Literatur belegt : Autoimmunity 35 (6), 397-401 (2002), Annals of the Rheumatic Dieseases 61 (7), 608-611 (2002), Journal of Rheumatology 30 (4), 825-828 (2003).

Die Unterschiede in der Verwendbarkeit liegen in den diagnostischen Qualitäten, beschrieben durch die Größen"Spezifität"und"Sensitivität" (siehe dazu Tabelle 1).

Tabelle 1 : Spezifität und Sensitivität des Tests nach klinischer Erprobung bei kindlichen und erwachsenen Patienten und bei gesunden Probanden. Spezifität [%] Sensitivität [%] Kombinationsantigen I : 88 95 a/, B-Tubulin t Desmin (60/40) Kombinationsantigen II : 98 99 ai-Tubulin, Desmin, Vimentin 60l30i10 Es wird ausserdem noch festgehalten, dass auch Bruchstücke der verwendeten Antigenkombinationen, die aus a/ß-Tubulin und Desmin durch Abbaureaktionen mittels proteolytischer Enzyme hergestellt werden und Peptide mit einem Molekulargewicht > 13

kDa enthalten, mit RA-Seren in einem Western-Blot in Sinne des angeführten Diagnostikums qualitativ reagieren.

B3 Die Analysenmethode : Zur Quantifizierung des Immunkomplexes können verschiedene immunologische Techniken verwendet werden : 1. Aufbringen (Coating) des Antigens auf eine Festphase.

Beispiele : i) Mikrotiterplatte (ELISA) ii) folienartige Trägermaterialien (Blot-oder Streifen-Techniken).

2. Diffusiontechniken.

Beispiele : i) Ouchterlony Methode ii) Radiale Immundiffusion.

Die Aufzählung der Anwendungsbeispiele erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Die oben angegebenen Werte wurden unter Verwendung eines ELISA-Tests erzielt.

Cl Anwendungsbeispiell : Quantitativer Antikörper-Nachweis mittels ELISA unter Verwendung von Kombinationsantigen I : Schritt 1 ("Coating") : Einbringen von 100 gL einer mit einer Kombinationsantigen I-Lösung mit einer Gesamtproteinkonzentration von 0,2-1, 5 ug/mL (in einem Coating-Puffer) pro Kavität einer Mikrotiterplatte. Reaktionsdauer : 8 bis 24 Stunden. Reaktionstemperatur : 4'C.

Dieser Vorgang wird gefolgt von Waschschritten (unter Verwendung des in der Folge näher definierten Waschpuffers), um die überschüssige Antigenlösung zu entfernen.

Schritt 2 ("Blocking") : Die gewaschenen Kavitäten werden durch Einwirkung von 5 % (w/v) Blockiermilch <BR> <BR> ("nonfat dry milk"in Aqua dest. ) oder mittels 1% (w/v) BSA-Lösung (in Aqua dest.)

blockiert, um unspezifische Bindungen zu vermeiden. Reaktionsdauer : 1 Stunde.

Reaktionstemperatur : 30° C. Nach der Milch/BSA-Exposition werden die Kavitäten wieder, wie unter Schritt 1, gewaschen.

Schritt 3 (Serumzugabe) : damit beginnt die eigentliche Analysenprozedur.

100 uL Probe (=Serumverdünnung 1 : 20 bis 1 : 100 in Waschpuffer oder physiologicher NaCI-Lösung) werden in die Kavitäten pipettiert und inkubiert.

Die Inkubationszeiten können zwischen 4 und 24 Stunden bei 4°C bis 30°C variiert werden, ohne die diagnostische Wertigkeit zu verändern. Der Seruminkubationsschritt wird durch einen weiteren Waschvorgang, wie unter Schritt 1 und Schritt 2 beschrieben, beendet.

Schritt 4 ("Konjugieren") : Zugabe eines enzymmarkierten, zweiten Antikörpers, der gegen humanes IgG gerichtet ist (=Konjugat), gefolgt von einer 30 minütigen Inkubation bei 37°C, sowie einer neuerlichen Waschprozedur. Bei dem an den zweiten Antikörper gekoppelten Enzym handelt es sich bei dem beschriebenen Ansatz um"Horseradish Peroxidase" (HRP).

Schritt 5 (Substratzugabe) : Nach Beendigung der Waschvorgänge von Schritt 4 wird eine Substratlösung zugegeben, die die Grundlage für die Peroxidase-Reaktion ist und zu einer Farbentwicklung fiihrt, welche nach Abstoppen der Reaktion mittels 0,5% iger Schwefelsäure (w/v) von Schritt 6 (photometrische Messung) gefolgt wird.

Diese Messung ist eine spektrophotometrische Methode, die mittels eines ELISA-Readers bei Messwellenlänge von 450 nm durchgeführt wird.

Die Daten aus dieser Messung, i. e. die Extinktionen, werden als Arbitrary Units" (AU) zur quantitativen Beurteilung der gefundenen Immunkomplexe verwendet.

Interpretation : Die Extinlctionswerte werden in unauffällige und pathologische Werte eingeteilt, gemäß einer"cut-off"Extinktion, die nach Analyse einer statistischen Anzahl von gesunden, bzw. Arthritis-negativen Probanden ermittelt wurde.

D] Anwendungsbeispiel 2 : Quantitativer Antikörper-Nachweis mittels ELISA unter Verwendung von Kombinationsantigen II : Schritt 1"Coating") : Einbringen von 100 u. L einer mit einer Kombinationsantigen II-Lösung mit einer Gesamtproteinkonzentration von 0,2-1, 5 FLg/rnL (in einem Coating-Puffer) pro Kavität einer Mikrotiterplatte. Reaktionsdauer : 8 bis 24 Stunden. Reaktionstemperatur : 4° C.

Dieser Vorgang wird gefolgt von Waschschritten (unter Verwendung des in der Folge näher definierten Waschpuffers), um die überschüssige Antigenlösung zu entfernen.

Schritt 2 ("Blocking") : Die gewaschenen Kavitäten werden durch Einwirkung von 5 % (w/v) Blockiermilch <BR> <BR> ("nonfat dry milk"in Aqua dest. ) oder mittels 1% (w/v) BSA-Lösung (in Aqua dest.) blockiert, um unspezifische Bindungen zu vermeiden. Reaktionsdauer : 1 Stunde.

Reaktionstemperatur : 30° C. Nach der Milch/BSA-Exposition werden die Kavitäten wieder, wie unter Schritt 1, gewaschen.

Schritt 3 (Serumzugabe) : damit beginnt die eigentliche Analysenprozedur.

100 I1L Probe (=Serumverdünnung 1 : 20 bis 1 : 100 in Waschpuffer oder physiologicher NaCl-Lösung) werden in die Kavitäten pipettiert und inkubiert.

Die Inkubationszeiten können zwischen 4 und 24 Stunden bei 4°C bis 30°C variiert werden, ohne die diagnostische Wertigkeit zu verändern. Der Seruminkubationsschritt wird durch einen weiteren Waschvorgang, wie unter Schritt 1 und Schritt 2 beschrieben, beendet.

Schritt 4 ("Konjugieren") : Zugabe eines enzymmarkierten, zweiten Antikörpers, der gegen humanes IgG gerichtet ist (=Konjugat), gefolgt von einer 30 minütigen Inkubation bei 37°C, sowie einer neuerlichen Waschprozedur. Bei dem an den zweiten Antikörper gekoppelten Enzym handelt es sich bei dem beschriebenen Ansatz um"Horseradish Peroxidase" (HRP).

Schritt 5 (Substratzugabe) : Nach Beendigung der Waschvorgänge von Schritt 4 wird eine Substratlösung zugegeben, die die Grundlage für die Peroxidase-Reaktion ist und zu einer Farbentwicklung führt, welche nach Abstoppen der Reaktion mittels 0,5% iger Schwefelsäure (w/v) von Schritt 6 (photometrische Messung) gefolgt wird.

Diese Messung ist eine spektrophotometrische Methode, die mittels eines ELISA-Readers bei Messwellenlänge von 450 nm durchgeführt wird.

Die Daten aus dieser Messung, i. e. die Extinktionen, werden als"Arbitrary Units" (AU) zur quantitativen Beurteilung der gefundenen Immunkomplexe verwendet.

Interpretation : Die Extinktionswerte werden in unauffällige und pathologische Werte eingeteilt, gemäß einer"cut-off"Extinktion, die nach Analyse einer statistischen Anzahl von gesunden, bzw. Arthritis-negativen Probanden ermittelt wurde.

Reagenzien, soweit nicht in der Beschreibung definiert und Präzisierung der Waschschritte : Tubulin : Fa. ICN (Cat. No. 77112). Das Produkt liegt in flüssiger Form in einer Konzentration von lOmg/mL vor (laut Proteinbestimmungsmethode nach Bradford). Die Reinsubstanz ist gelöst in 80mM Piperazin-N, N-bis t2-Ethaiise säuxe Natriumsalz], 1mM Magnesiumchlorid (MgCl2), 1mM Ethylenglykol-bis (ß-Aminoethyläther) N, N, N, N'- Tetraessigsäure, 1mM Guanosin-5'-triphosphat und 10% (w/v) Glycerin.

Desmin : Fa. ICN (Cat. No. 77104). Die Substanz liegt als lyophylisiertes Pulver vor und enthält produktionsbedingt 10mM Natriumphosphat, das mit 6 M Harnstoff, 2mM Dithiotreitol (DTT), 1mM Ethylendiaminotetraessigsäure (EDTA) und 10mM Methylammoniumchlorid versetzt ist. Reinheit > 98% (Fremdproteine betreffend) Vimentin : Fa. ICN (Cat. No. 77110). Die Substanz liegt als lyophylisiertes Pulver vor und enthält produktionsbedingt 10mM Natriumphosphat, das mit 6 M Harnstoff, 2mM Dithiotreitol (DTT), und 1mM Ethylendiaminotetraessigsäure (EDTA) versetzt ist. Reinheit > 98% (Fremdproteine betreffend).

Coating-Puffer : 50 mM Natriumcarbonat, pH 9,6 Waschlösung : 0,1 M PBS (phosphate-buffered saline) mit Zusatz von Tween 20 (0,02%-0, 05% v/v), im Folgenden PBS-T Waschvorgang : 300 IlL PBS-T pro Kavität, 10 Minuten Einwirkdauer, absaugen, 2 Wiederholungen Die vorstehende Methodenbeschreibung ist, abgesehen von den eingesetzten Antigenen, ein in vielen Varianten beschriebenes, kommerzielles Verfahren, das mit beliebigen anderen, aus der Literatur bekannten Reagenzien für das Coaten, Blockieren, Waschen und Konjugieren durchgeführt werden kann (sh. z. B. : Harlow Ed und Lane David "Antibodies. A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory 1988). Die oben beschriebene Variante hat sich für die gegenständliche Analyse distinkter RA-Antikörper, die mit den Kobinationsantigenen 1 und II reagieren, als optimal erwiesen, und ist deshalb hier detailliert beschrieben.