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Die Entdeckung des
Neutrophil-aktivierenden Faktors NAF
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Sie finden hier ein grosses PDF-Dokument
( NAF.pdf,
58MB) , welches
49 Seiten aus dem Laborbuch von Paul Imboden aus dem Jahre 1986
enthält. Sie beschreiben die
Experimente die zur Entdeckung des Neutrophil aktivierenden Faktors
NAF führten - später Interleukin-8, bzw. IL-8 genannt.
Diese Experimente wurden von mir zusammen mit Matthias Wymann
durchgeführt,
als wir Doktoranden am TKI an der Uni Bern waren. |
Diese Berichte wurden auf meinem ersten Computer geschrieben, einem
Apple IIe... Sie wurden in der Besprechung vom Freitag den 2. Mai
1986 mit dem Institutsdirektor und dem Betreuer meiner Doktorarbeit
vorgetragen. Nach meinem darauffolgenden Abgang im vom TKI habe ich
vom NAF lange nichts weiter vernommen. Mein Baby wurde aber schnell
adoptiert und hat sich anschliessend gut entwickelt.
Untenstehend habe ich die Diskussionen aus den einzelnen Laborberichten
wiedergegeben, sodass man die einzelnen Schritte dieser Entdeckung
nachvollziehen kann. Ein kleines Stück meiner persönlichen
Wissenschaftsgeschichte mit Fotos der tröstlichen Urkunde aus
Schweden. Am Schluss folgt eine Kurzbeschreibung der NAF-Patentanmeldung
und eine
Liste
der
Publikationen
zu NAF aus dem
TKI.
Wirkung
von Interleukin-1 Fraktionen auf neutrophile Granulozyten
- Bericht
PI B49 vom 1.5.1986, NAF.pdf Seite 2-8
- Eine Substanz, die Neutrophilenaktivierung bewirkt oder
vortäuscht ist in Überständen
stimulierter Leukozyten enthalten.
- Die grösste Aktivität wurde in Fraktion 24 gefunden,
dies entspricht einem ungefähren Molekulargewicht
von 4 bis 6 kD. Die Interleukin-1 haltigen Fraktionen
ergeben in
den
Neutrophilenassays keinen deutlichen Aktivitätspeak.
Die lückenhafte Wahl der getesteten Fraktionen
erlaubt es nicht, eindeutige
Peaks festzulegen und genauere Molekulargewichte zu bestimmen.
- Bei der gewählten Versuchsanordnung ist jedoch noch nicht
klar, ob es sich um Elastase, resp. Myeloperoxidase handelt,
die
aus sterbenden Neutrophilen während der LPS-Stimulation
entweicht, oder ob es sich um einen Faktor handelt, der
die Aktivierung
von spezifischen Neutrophilenfunktionen bewirkt.
- Die Neutrophilenassays
sollten nochmals mit allen Fraktionen wiederholt
werden. Zugleich sollte ein Thymozytenassay dazu gemacht werden,
um sicher
zu sein, dass Interleukin-1 nicht mit den Neutrophilaktivatoren
zusammenfällt.
Interleukin-1 Fraktionen. Thymozytenassay und Neutrophilenassays
im Vergleich
- Bericht PI B50 vom 1.5.1986, NAF.pdf Seite
9-16
- In konzentrierten Überständen von LPS-aktivierten Leukozyten
findet sich Interleukin-1 mit einem ungefähren Molekulargewicht
von 17 kD.
- Durch Gelfiltration deutlich davon getrennt, erscheinen zwei
Peaks, die in neutrophilen Granulozyten Ausschüttung
von Elastase und Myeloperoxidase bewirken (oder vortäuschen).
- Diese Aktivitäten
wurden von uns als "Neutrophil activating Factors" bezeichnet.
NAF-alpha hat ein Molekulargewicht von ca. 8 kD, NAF-beta
von ca. 4 kD.
- Es ist immer noch möglich, wenn auch unwahrscheinlich, dass
diese Aktivitäten in den Fraktionen vorhanden sind und nicht
von Neutrophilen sezerniert werden.
- IL-1 haltige Fraktionen zeigen
auch eine leichte Aktivierung von Neutrophilen. Die Resultate
stimmen gut überein mit den Ergebnissen des ersten Versuches
(B49).
- Was abzuklären bleibt ist:
- ist NAF reproduzierbar herzustellen?
- ist der NAF verwandt mit einem bekannten Neutrophilenstimulus?
- wird NAF nur von aktivierten Leukozyten produziert?
- ist NAF ein Artefakt aus dem Medium oder von LPS?
- wird NAF nur bei LPS-Stimulation produziert?
- ist NAF ein Bruchstück von Enzymen, die beim Zelltod freigesetzt
werden?
- kann der Faktor gereinigt werden??
- weitere Charakterisierung von NAF.
Produktion von NAF durch Stimulation von Leukozyten
- Bericht
PI B51 vom 1.5.1986, NAF.pdf Seite 17-23
- Nichtstimulierte periphere Leukozyten produzieren keine nachweisbaren
Neutrophilen-aktivierenden Substanzen.
- Medium und Lipopolysaccharide enthalten keine NAF-Aktivität
und bilden auch keine bei 22-stündiger Inkubation.
- Bereits nach zwei Stunden enthalten stimulierte Leukozytenkulturen
geringe NAF-Aktivität. Interleukin-1 ist in diesem frühen
Statium
üblicherweise noch nicht nachweisbar.
- Nach 22 Stunden Kultur enthalten nur die stimulierten Kulturen
deutliche NAF-Aktivität.
- Keine Probe enthält Substanzen, die den Elastase-release in
Neutrophilen hemmen. (Beim LAF-assay hemmen Prostaglandine die
Thymozytenproliferation)
- Die Aktivität, die in den direkt gemessenen Proben enthalten
ist, verschwindet beim Entsalzen. Mögliche Ursachen: Verdünnungseffekt,
niedriges Molekulargewicht z.B. Porstaglandine etc., Adsorbtion
an das Biogel...
- Es fehlen noch zwei Kontrollen zu diesem ganzen Versuch:
- Eigenfluoreszenz der getesteten Proben
- Elastase-aktivität der Proben. Es könnte sich um Elastase
handeln, die beim Inkubieren aus sterbenden Neutrophilen
freigesetzt wird.
- Fazit: Überstände von stimulierten Leukozyten enthalten
sowohl Elastase-aktivität mit Molekulargewicht unter
4 kDa, als auch
zwei Faktoren, die in neutrophilen Granulozyten die Ausschüttung
von Elastase bewirken. die beiden Faktoren haben ein
Molekulargewicht von 8 kDa, bzw. 4 kDa. In Überständen
von nichtstimulierten Leukozyten ist nur die Elastaseaktivität
enthalten, nicht jedoch die NAF's.
- Falls es sich beim NAF um ein Artefakt handelt, so ist es ein
ganz raffiniertes!
Reversed
phase Chromatographie mit NAF-beta
- Bericht PI B52 vom
30.4.1986, NAF.pdf Seite 24-32
- System mit Acetonitril-Gradient:
- In den Fraktionen 16 und 17
ist deutliche NAF-Aktivität enthalten.
- Der Faktor eluiert
in einem relativ scharfen Peak (verglichen
mit Interleukin-1) bei niedrigen Acetonitril-konzentrationen
- Die Aktivität
erscheint
in einem Bereich mit geringem Proteingehalt
- Die geschätzte
Ausbeute
liegt vermutlich über 50%
- System mit n-Propanol-Gradient:
- Auch in diesem System lässt sich NAF sehr gut reinigen.
- Der Aktivitätspeak fällt zusammen mit einem prominenten
Proteinpeak (Fig. 2), der kurz nach der Hauptmenge an Proteinen
erscheint
- Die Ausbeute liegt bei nahezu 100%
- Die Resultate sind so gut, dass man beinahe Zweifel bekommen
könnte, ob es sich bei diesem Faktor um ein Protein handelt.
Chromatofocusing
mit NAF-beta
- Bericht PI B53 vom 1.5.1986, NAF.pdf Seite
33-40
- Die geladene Probe ist noch schwach aktiv. In den eluierten
Fraktionen finden sich nur noch geringe Mengen NAF und zwar nur
in einer einzelnen Fraktion, bei pH 5.8
- Es treten auch in regelmässigen Abständen von 4 Fraktionen
Pipettierartefakte auf.
- Die Ausbeute bei diesem Schritt ist gering. Ob ein Teil der
Aktivität die Säule passiert oder auf ihr hängenbleibt ist unklar.
- Der scharfe Aktivitätspeak ist so verdächtig, dass sich eine
Wiederholung des Experimentes aufdrängt.
- Je tiefer der pH-Wert der Fraktionen, umso stärker ist die
Hemmung des Elastase-assays, da die Elastase stark pH-abhängig
ist.
HPLC-Gelfiltration von NAF
- Bericht PI B54 vom 1.5.1986, NAF.pdf Seite 41-44
- In einem ersten Versuch wurden alle Fraktionen in 10 µl-triplikaten
im Elastaseassay getestet. Das Resultat zeigt Fig.1. Die meisten
Fraktionen zeigen eine Aktiviät, die leicht, aber deutlich über
dem Background liegt. Es sind jedoch keine eindeutigen, scharfen
Peaks erkennbar.
- Die Wiederholung des Experiments ergibt ein anderes Bild; ein
einziger breiter Peak, mit einem Maximum im Bereich von ... kDa
Vorläufige Charakterisierung des NAF
- Bericht PI B55 vom 1.5.1986, NAF.pdf Seite
45
- 1. Produktion
- NAF wird von LPS- oder ConA-stimulierten Leukozyten produziert
und ist in Überständen von nichtstimulierten Zellen nicht
nachweisbar.
- Die Produktion (oder Ausschüttung) beginnt bereits
nach 2 Stunden und erreicht nach ca. 20 Stunden deutlich
messbare
Werte (B51). Die optimalen Stimulationsbedingugen und -zeiten
wurden nicht bestimmt.
- 2. Biochemische Eigenschaften
- NAF- lässt sich durch Ultrafiltration und Ammoniumsulfatfällung
konzentrieren.
- Bei Gelfiltration auf Ultrogel AcA 54 erscheint es in zwei
Peaks bei Molekulargewichten um 8 kDa und 4 kDa (B49, B50)
- Chromatofocusing des kleinern Faktors lässt einen isoelektrischen
Punkt von 5.8 vermuten (B53)
- Dieser Peak lässt sich mit revered phase Chromatografie
mit hoher Ausbeute in zwei
verschiedenen
Lösungsmittelsystemen reinigen. In beiden Fällen
erscheint er bei relativ tiefen Konzentrationen an organischen
Lösungsmitteln.
- 3. Wirkung
- NAF wirkt auf neutrophile Granulozyten aktivierend
- Die
Sekretion von Granula (mit Elastase und Myeloperoxidase)
wird angeregt
- Noch nicht getestet wurde, ob auch die spezifischen Granula
ihren Inhalt entleeren.
- Auch die Aktivierung des "Oxygen burst" sollte mit Chemilumineszent
unter anderen Bedingugen getestet werden.
- NAF könnte auch eine Detergens-ähnliche Wirkung auf
Neutrophile haben; also einfach die Zelle zerstören,
statt sie über spezifische
Rezeptoren zu aktivieren. Das könnte getestet werden,
indem man den Release von cytosolischen Enzymen mit dem Elastase-release
vergleicht.
CHARACTERIZATION
OF TWO DIFFERENT NEW NEUTROPHIL ACTIVATING FACTORS
- Paul Imboden, Matthias Wymann
- Abstract für den TKI Jahresbericht 1986
- von den Autoren
vorgeschlagen, von der Institutsleitung abgelehnt
- We tested partially purified human interleukin-1 as a stimulus
for human neutrophil granulocytes. A normal IL-1 preparation
was fractionated on Ultrogel AcA 54 and the fractions were tested
in different assay systems.
- In the standard lymphcyte activating factor assay, IL-1 activity
was measured as a comitogenic stimulus for murine thymocytes.
The main IL-1 activity peak was found at 16 kDa relative molecular
mass. The same fractions were tested in two systems for neutrophil
activation. We looked for elastase an myeloperoxidase release
of cytochalasin B treated neutrophils as a measure for azurophil
granula secretion. Oxygen burst was determined by chemiluminescence
in the horseraddish peroxidase/luminol system.
- IL-1 containing fractions showed only minimal stimulation of
neutrophils in both assays, but in the low molecular weight fractions
we found two peaks of very high neutrophil stimulatory activity.
We call the first peak neutrophil activating factor alpha (8
kDa) and the 4 kDa peak NAF-beta. NAF is produced by stimulated
peripheral blood cells in serumfree medium during 20 hours culture.
No activity is found in supernatants of unstimulated leukocytes
or after short time culture. Also the activity is not due to
elastase released during leucocyte culture.
- NAD-alpha and NAF-beta seem to be different from other well
known neutrophil stimuli, such as complement components (C5a,
C3b, C3a), lipids (leukotrienes, platelet activating factor),
lymphokines (interleukin-1, colony stimulating factors) and mitogens
(platelet derived growth factor, concanavlin A, lipopolysaccharide).
- We believe it to be a new protein factor, belonging to the
lymphokine family. We are now trying to purify NAF to homogeneity
for further
characterization. Preliminary experiments with chromatofocusing
and reversed phase high performance liquid chromatography are
promising.
fassung 2
Soweit
die Fakten. Diese Berichte, welche die Entdeckung des NAF
durch Paul Imboden und Matthias Wymann beschreiben, wurden
in der Besprechung vom Freitag den 2. Mai 1986 mit dem Institutsdirektor
(MB)
und
dem Betreuer der Doktorarbeit (AW) besprochen. Nach meinem
darauffolgenden
Abgang vom TKI habe ich vom NAF nichts weiter
vernommen.
Unsere Namen
und wie wir den neutrophil-aktivierenden Faktor entdeckt haben wurde schnell
vergessen. Mein "Baby"
wurde schnell adoptiert und hat sich gut entwickelt, aber
meine Entdeckung hat nur noch den Namen von mir: NAF .


Am 13.3.1990 erreicht mich aus Schweden eine "Urkunde" von M.
Wymann:
Dem vergessenen Entdecker zum Trost
NAF bereits
im Ausverkauf.


Als Umrahmung der legendäre Abstract:
CHARACTERIZATION OF TWO DIFFERENT NEW NEUTROPHIL ACTIVATING
FACTORS von Paul Imboden und Matthias Wymann (Abstract für
den TKI Jahresbericht 1986, von den Autoren vorgeschlagen, von
der Institutsleitung abgelehnt)



die
erste Publikation zum neutrophil aktivierenden Faktor NAF
- Purification and Amino acid sequencing of NAF, a novel neutrophil-activating
Factor produced by monocytes. Alfred Walz, Paola Peveri,
Heinrich Aschauer and Marco Baggiolini. Biochemical and Biophysical
research communications, Volume 149, No 2. December 16, 1987,
pp755-751
- Keywords: Discovery, sequencing and preliminary functional
characterization of the first chemokine, CXCL8 (Il-8), the First
Chemokine (Formerly NAF-1, MDNCF, NAP-1)
- Abstract: Human blood mononuclear cells were cultured for 24
h in the presence of LPS (100 ng per 5 x 10(6) cells), and a
monocyte-derived neutrophil-activating factor (NAF) was purified
to apparent homogeneity from the conditioned media. The purification
consisted of ammonium sulphate precipitation, gel filtration,
chromatography on phosphocellulose followed by hydroxylapatite,
and reversed-phase HPLC on C4 and CN-propyl columns. Amino acid
sequence analysis (32 of 50 presumed residues) shows that NAF
is a novel peptide with little homology to known ones. Crude
and pure NAF stimulated human neutrophils to release granule
enzymes and to produce superoxide and H2O2.
PMID:
3322281
- We have recently found that human blood monocytes stimulated
with e.coli lipopolysaccharide (LPS), phytohaemagglutinin or
concanavalin A produce a neutrophil-activating factor, which
we tentatively termed NAF (Peveri et al., submittted for publication).
NAF elicits the respiratory burst and granule exocytosis in human
neutrophils. Its acitivy profile.....
die
Patentanmeldung zum neutrophil aktivierenden Faktor NAF
- title: NEUTROPHIL-ACTIVATING FACTOR
- international Filing Date:
12. November 1988
- International Application Number: PCT/EP88/01025
- international Publication
Date 1. June 1989
- International Publication Number WO 89/04836
- Applicants: Sandoz AG, Basel, Theodor Kocher Institut, Bern
- Inventors: Heinrich Aschauer, Ivan James Daldon Lindley, Paola
Peveri, Alfred Walz
- the present invention is concerned with an immunomodulatory
substance. It is more particularly concerned with an immunostimulating
factor capable of activating human neutrophil leukocytes, hereinafter
designated neutrophil-activating factor (NAF).
- Claims
(substitute sheet, selected examples)
- 1. Neutrophil-activating factor
- 2. NAF of claim 1 which is derived from human monocytes
- 14. A process for the preparation of NAF of claim 1 comprising
purification by chromatography from the supernatant of
human monocyte cultures and recovery.
- 18. The process of claim 14 comprising reverse phase HPLC
on a C4 column.
- 19. The process of claim 14 comprising reverse-phase HPLC
on a CN-propyl column
- 20. The process of claim 14 comprising a combination of
any two or more of the chromatography methods of claims 15
to 19
- 21. The process of claim 14 comprising purification by
chromatofocusing
- 30. NAF of any one of claims 1 to 13 for use in therapy
- 31. NAF of any one of claims 1 to 13 for use in the treatment
of conditions which are accompanied or caused by a modification
of the number or activation state of polymorphonuclear cells-neutrophils.
- 32. NAF of any one of claims 1 to 13 for use in the treatment
of conditions in which an elevation of the number or activation
state of polymorphonuclear
cells-neutrophils leads to clinical improvement.
- 33. NAF of any one of claims 1 to 13 for use in bacterial,
mycoplasma, yeast and fungal, or in viral infections.
- 34. NAF of any one of claims 1 to 13 for use ininflammatory
illnesses.
- 35. NAF of any one of claims 1 to 13 for usepsoriasis arthritic
conditions or asthma, or in conditions of abnormally low
neutrophil count and/or low neutrophil level, or in the preparation
of antagonists for use in these indications.
- 36. NAF of any one of claims 1 to 13 whenever obtrained
by a process of any one of claims 14 to 25.
- 37. A pharmaceutical composition comprising NAF of any
one of claims 1 to 13 together with a pharmaceutically accepabe
carrier or diluent.
- 38. A method of tretment comprising administration of a
therapeutically effective amount of NAF of any one of claims
1 to 13 to a subject in need of such treatment.
Publikationen aus dem TKI zu NAF von 1988 bis 1992
- Alfred Walz, Paola Peveri, Heinrich Aschauer and Marco Baggiolini
Purification and Amino acid sequencing of NAF, a novel neutrophil-activating
Factor produced by monocytes. Biochemical and Biophysical
research communications, Volume 149, No2. December 16, 1987,
pp755-751
- Peveri P, Walz A, Dewald B, Baggiolini M.
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PMID: 2835419
- Thelen M, Peveri P, Kernen
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PMID: 2840318
- Dahinden CA, Kurimoto J, Baggiolini M, Dewald B, Walz A.
Histamine and sulfidoleukotriene release from human basophils:
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peptide NAF.
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PMID: 2479603
- Walz A, Peveri P, Aschauer H, Thelen M, Kernen P, Dewald B,
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- Walz A, Dewald B, von Tscharner V, Baggiolini M.
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J Exp Med. 1989 Nov 1;170(5):1745-50.
PMID: 2681518
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Human recombinant neutrophil-activating factor/interleukin-8 is a spasmogen of
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Related Articles, Links
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J Immunol. 1991 Dec 15;147(12):4211-7.
PMID: 1721641
dies
ist der erste Artikel zu NAF, der auch meinen
Namen trägt; eine späte und indirekte Anerkennung,
welche von den Verantwortlichen nie öffentlich ausgesprochen
wurde.
Baggiolini M, Imboden P, Detmers P.
Neutrophil activation and the effects of interleukin-8/neutrophil-activating
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- Schumacher C, Clark-Lewis I, Baggiolini M, Moser B.
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PMID: 1438244
- Baggiolini M.
Related Articles, Links
Chemotactic and inflammatory cytokines--CXC and CC proteins.
Adv Exp Med Biol. 1993;351:1-11. Review. No abstract available.
PMID: 7942288
etc, etc.
http://www.tki.unibe.ch/walz.htm
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