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Antikörperaddukte: Gezielter Angriff auf Krebszellen

TITEL

 
Antikörperaddukte

Gezielter Angriff auf Krebszellen


Von Theo Dingermann und Ilse Zündorf / Mit Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten (ADC) gelingt es, einerseits Krebszellen durch die Spezifität des monoklonalen Antikörpers gezielt anzusteuern und andererseits gleichzeitig die Tumorzellen durch einen hochwirksamen zytotoxischen Wirkstoff massiv zu attackieren. Zwei ADC sind bereits auf dem Markt.

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Mit der Zulassung des ersten therapeutischen monoklonalen Maus-Antikörpers (Orthoclone OKT3®) durch die FDA im September 1992 setzte eine langsame, stetige Entwicklung ein, monoklonale Antikörper (monoclonal antibody, mAB) als Therapeutika zu entwickeln. Ein großer Fortschritt war die Angleichung der in der Regel in der Maus ­generierten »Roh-Antikörper« an ein humanisiertes beziehungsweise humanes molekulares Bauprinzip (1, 2). Zudem wuchsen die Erkenntnisse zum Wirkmechanismus. So wandelte sich das ursprüngliche Konzept, die ungebremste Proliferationsaktivität eines Tumors durch mAB zu stoppen, hin zu einem »Stoppen plus Töten«-Konzept. Denn man erkannte, dass die markierten Tumorzellen auch Ziel unterschiedlicher Attacken des unspezifischen Immunsystems wurden (3).


Design-Konzept der Konjugate

 

Trotz aller Fortschritte, die sich durch rekombinante mAB in der Tumortherapie erzielen ließen, gibt es offensichtlich viel Raum für Verbesserungen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass man sich daran erinnerte, den Antikörper weniger als eigentliches Therapeutikum als vielmehr als Vehikel für den spezifischen Transport eines Wirkstoffs an einen therapeutisch relevanten Zielort zu nutzen. Dieses Konzept war schon lange angedacht, jedoch dank der klinischen Erfolge der unmodifizierten mAB hintangestellt worden.

 

Grundgedanke ist, ein hochtoxisches Therapieprinzip mithilfe von mAB an eine Tumorzelle heranzuführen, ohne dass gesundes Gewebe signifikant in Mitleidenschaft gezogen wird. Hierzu werden potente Toxine kovalent an geeignete Antikörper gekoppelt, die tumorassoziierte Antigene auf der Zielzelle erkennen und diese spezifisch binden (Abbildung 1). In der Folge wird das Antikörper-Wirkstoff-Konjugat (ADC) von der Tumorzelle internalisiert und gelangt in intrazelluläre Organellen, die Endosomen und Lysosomen. Durch das typische chemische Milieu in diesen Kompartimenten wird das Toxin vom Antikörper gelöst und der Antikörper proteolytisch degradiert.




Abbildung 1: Wirkmechanismus von Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten (ADC); (a) Bindung des ADC; (b) Internalisierung; (c) enzymatische Spaltung des ADC; (d) DNA-Strangbrüche; (e) Störungen der Mikrotubuli; (f) Apoptose. Weitere Erklärungen im Text


Das Toxin kann je nach Spezifität ganz unterschiedliche zelluläre Mechanismen stören. Die meisten zytotoxischen Komponenten der derzeit in der Entwicklung befindlichen ADC binden entweder an die kleine Furche der DNA und induzieren dort Strangbrüche oder sie binden an Tubulin, was zu Störungen der Mikrotubuli-Architektur und -Funktion führt. Letztlich induzieren diese Mechanismen den Zelltod (Apoptose).

 

Die Herstellung von ADC umfasst mehrere kritische Schritte, unter anderem:

 

  • Wahl geeigneter Zielantigene,
  • Isolierung und Charakterisierung neuartiger hochwirksamer Toxine,
  • Entwicklung stabiler Linker, die das Toxin bis zur Internalisierung sicher an dem Antikörper fixieren, es dann aber in der Zelle freigeben,
  • Entwicklung effizienter Konjugations­technologien.


Auswahl möglicher Zielstrukturen

 

Die Auswahl des anzusteuernden Antigens für einen Antikörper ist nachvollziehbar einer der wichtigsten Schritte bei der Entwicklung von ADC. Denn davon hängt nicht nur ab, wie gut die Therapie wirken kann, sondern auch, wie gut sie vertragen wird. Eine akzeptable Verträglichkeit resultiert aus einer möglichst ausgeprägten Selektivität: Der Antikörper muss »seine« Tumorzellen möglichst exakt erkennen und sollte nicht oder kaum an gesunde Zellen binden.

 

Als allgemeine Regel gilt, dass Krebszellen keine immunogenen Antigene auf ihrer Oberfläche exponieren, weil dies zur schnellen Clearance durch das Immunsystem führen würde. Allerdings exprimieren Krebszellen gelegentlich normale Oberflächenantigene in höherer Konzentration als gesunde Zellen und unterscheiden sich so von ihren gesunden Gegenstücken. Hoch exprimierte tumorassoziierte Antigene sind ideale Zielstrukturen für einen therapeutischen mAB (4, 5). Eine weitere Voraussetzung für ein ideales Antigen ist, dass es möglichst nicht sezerniert wird, denn sonst würden lösliche Antigenmoleküle die Antikörper abfangen, bevor sie ihre Zielzelle erreichen.

 

Eine mögliche Komplikation kann zusätzlich auftreten, wenn die Komplexe aus Antigen und ADC über die Leber aus dem Kreislauf eliminiert werden. Dann käme es zu einer verstärkten Freisetzung des Toxins und einer entsprechenden Schädigung der Leber (6). Und schließlich muss das Antigen in ausreichendem Umfang internalisiert werden und den weiteren Weg in der Zelle nehmen. Es nützt wenig, wenn der angesteuerte Rezeptor so schnell wieder recycelt und in die Zellmembran eingebaut wird, dass das Toxin vorher nicht freigesetzt werden konnte (7).

 

Bisher konnten zwei ADC zeigen, dass das theoretische Konzept einer zielgerichteten zytotoxischen Tumor­therapie mit mAB als Steuerkomponente tatsächlich aufgeht: Brentuximab vedotin (Adcetris®) und Trastuzumab emtansin (T-DM1/Kadcyla®) (Tabelle 1).


Tabelle 1: Übersicht über zugelassene Antikörper-Konjugate

Wirkstoff Status Indikationen Zielstruktur Toxin 
Brentuximab vedotin zugelassen HL, ALCL CD30 Auristatin 
Gemtuzumab ozogamicin zurückgezogen AML CD33 Calicheamicin 
Trastuzumab emtansin zugelassen MBC HER2 Maytansinoid 

sALCL: systemisches anaplastisches großzelliges Lymphom; AML: akute myeloische Leukämie; NL: Hodgkin-Lymphom; MBC: metastasierendes Mamma­karzinom



Brentuximab vedotin steuert das Oberflächen-Antigen CD30 an, das stark auf den Reed-Sternberg-Zellen eines Hodgkin-Lymphoms (HL) und auf den Tumorzellen eines systemischen anaplastischen großzelligen Lymphoms (sALCL) exprimiert wird (8, 9) Allerdings wird CD30 auch auf aktivierten T- und B-Zellen exprimiert, sodass auch diese Zellen von dem hochtoxischen Wirkstoff getroffen werden. Da jedoch Stammzellen und frühe Differenzierungsstadien dieser Zellen das CD30-Antigen nicht tragen, kann sich der T- und B-Zell-Pool nach der Therapie wieder aus den Stammzellen regenerieren. Auch das von Trastuzumab emtansin gezielt angesteuerte HER2-Antigen ist nicht exklusiv auf Tumoren exprimiert. Bei einigen Formen eines Mammakarzinoms ist dieses Oberflächenprotein jedoch stark überexprimiert (10). Auf dieser Basis zeigten beide ADC bei guter klinischer Aktivität ein relativ akzeptables Sicherheitsprofil (11-13).

 

Keineswegs muss eine Zielstruktur immer massiv überexprimiert sein. Beispielsweise exprimieren Zellen einer akuten myeloischen Leukämie relativ wenig CD33-Antigen (5000 bis 10 000 Rezeptoren pro Zelle). Zum Vergleich: Her2 wird auf bestimmten Brustkrebszellen mehr als 3 Millionen Mal exprimiert. Dennoch wurde zunächst eine gute klinische Wirksamkeit mit Gemtuzumab ozogamicin beobachtet, das an CD33 bindet (Mylotarg®; Tabelle 1) (14, 15). Wegen Hepatotoxizität wurde der ADC aber wieder vom Markt genommen.




Die modifizierten Antikörper werden als intravenöse Infusion gegeben.

Foto: Fotolia/ Africa Studio


Nach der Bindung des ADC werden viele Konjugate durch Rezeptor-vermittelte Endocytose schnell internalisiert (Abbildung 1). Ein ADC und ein nicht-modifizierter Antikörper können sich in der Internalisierungseffizienz unterscheiden. Geschwindigkeit und Ausmaß der Internalisierung sind wichtige Parameter, auf deren Basis sich Wirksamkeit und Nebenwirkungspotenziale abschätzen lassen (16, 17). Dies ist bei soliden Tumoren besonders wichtig: Je höher affin der Antikörper bindet und je schneller der Komplex internalisiert und prozessiert wird, desto weniger weit kann das Konjugat in das maligne Gewebe eindringen (7).

 

Als Vehikel für toxische Wirkstoffe können auch mAB dienen, die als »unbewaffnete« Therapeutika keine Chance haben, weil ihre Zielstruktur nicht lebensnotwendig für die Zelle ist und sie zu schnell internalisiert werden (18). Wichtig ist allerdings, dass sich die Bindungsaffinitäten zwischen Antigen und Antikörper in den verschiedenen Milieus unterscheiden. Im Extrazellularraum bei pH 7,4 sollte die Bindung sehr stabil sein, während sie sich im Endosom bei pH 6,0 leichter lösen sollte (7).

 

Rolle des Linkers

 

Der Linker, der das Toxin mit dem mAB verbindet, ist ein entscheidender Faktor für die ADC-Aktivität. Für die Anknüpfung des Linkers an den Antikörper werden bevorzugt die funktionellen Seitenketten von Cystein- oder Lysinresten im Protein genutzt. Ein Antikörper trägt üblicherweise acht Cysteine, die über Disulfidbrücken die einzelnen Proteinketten des Moleküls zusammenhalten, und bis zu 100 Lysinreste. Für eine chemische Modifikation stehen nur diejenigen Seitenketten zur Verfügung, die an der Oberfläche des Moleküls liegen, sodass immer eine Heterogenität in der Bildung des Konjugats besteht. Die derzeit verfügbaren Antikörperaddukte tragen im Mittel drei bis vier Toxinmoleküle (6).

 

Bei den Cysteinresten sind die Verknüpfungspositionen bekannt. Man hat festgestellt, dass Antikörpermoleküle, die sogar an allen acht Cysteinen modifiziert sind, in sich noch erstaunlich stabil sind und hochaffin an ihr Antigen binden. Demgegenüber ist die Modifikation an den vielen verschiedenen Lysinresten schwer vorherzusagen. Es können durchaus Konjugate entstehen, die nicht mehr an das Antigen binden. Zudem beeinflussen die angehängten Moleküle dramatisch die Pharmakokinetik: Je mehr Linker und Toxin angekoppelt sind, desto schneller wird das Konjugat eliminiert, sodass ein Antikörper mit drei Toxinmolekülen effizienter wirkt als einer mit acht (6).

 

Der Linker muss einerseits gewährleisten, dass das Konjugat auf dem Weg zur Zielstruktur möglichst intakt bleibt (4). Denn jede Freisetzung des Toxins während der systemischen Passage bedeutet einen Teilverlust des therapeutischen Potenzials des ADC sowie mögliche Schäden in Nicht-Zielgeweben. Diese sind jedoch eher überschaubar, da die systemische Dosis an Toxin äußerst gering ist, während sie durch den zielgerichteten Transport am Tumorgewebe lokal sehr hoch ist.

 

Andererseits sollte der Linker nach Aufnahme des Konjugats in die Zelle eine effiziente Wirkstofffreisetzung ermöglichen. Intrazelluläre Bedingungen wie die niedrige pH-Umgebung in den Lysosomen oder das reduzierende Milieu im ­Cytosol können säurelabile Hydrazon-Linker destabilisieren oder Disulfid-basierte Linker reduzieren. Allerdings sind weder Hydrazon- noch Disulfid-basierte Linker mit Plasma-Halbwertszeiten von 48 bis 72 Stunden beziehungsweise von 24 Stunden sonderlich stabil (19, 20). Daher scheinen sich Dipeptid- und Thioether-Linker für ADC durchzusetzen.

 

Ein Valin-Citrullin-Dipeptid-Linker – wie bei Brentuximab vedotin – wird überwiegend von spezifischen lysosomalen Proteasen gespalten und ist daher im Plasma recht stabil (21). Für die Konstruktion von Trastuzumab emtansin wurde ein nicht-spaltbarer Thioether-Linker verwendet. Hier wird das Toxin durch den Abbau des Antikörpers in den Lysosomen freigesetzt (22, 23). Allerdings muss dabei gewährleistet sein, dass das Spaltprodukt im Vergleich zum reinen Toxin noch ausreichend wirksam ist.

 

Hochpotente Toxine

 

Bei den ersten ADC wählte man zunächst leicht verfügbare, zugelassene Wirkstoffe wie Doxorubicin, Methotrexat, Mitomycin, Fluorouracil und Vinca-Alkaloide als Toxin-Komponente (19). Allerdings waren diese Konjugate relativ niedrig potent. Zudem erreichten sie solide Tumore schlecht, sodass sich das Toxin nur unzureichend in den Tumorzellen anreichern konnte.

 

Die geringe klinische Aktivität zwang dazu, nach effizienteren Toxinen zu suchen. Die Substanzen, die heute für ADC verwendet werden, kommen als isolierte Zytostatika aufgrund ihrer Toxizität nicht infrage. Die Mehrzahl der zugelassenen oder in der Entwicklung befindlichen ADC verwenden ­Auristatine, Maytansinoide oder Calicheamicine als zytotoxische Komponenten (Tabelle 2).

 

Der Vorteil der Mitosespindelgifte gegenüber den DNA-schädigenden Molekülen ist, dass eine falsch angesteuerte Zelle nur dann geschädigt wird, wenn sie sich tatsächlich teilt. Dadurch werden unerwünschte Arzneimittelwirkungen reduziert (18).


Tabelle 2: Übersicht über ADC in der Entwicklung (Phase I bis III) (Auswahl)

Wirkstoff Indikationen Zielstruktur Toxin 
Phase III    
Inotuzumab ozogamicin NHL, ALL CD22 Calicheamicin 
Phase II    
BT-062 Multiples Myelom CD138 Maytansinoid 
Glembatumumab vedotin (CDX-011) Mammakarzinom, Melanom GPNMB Auristatin 
Milatuzumab-dox Multiples Myelom CD74 Doxorubicin 
SAR-3419 DLBCL, ALL CD19 Maytansinoid 
Pinatuzumab vedotin (RG-7593) DLBCL, follikuläres NHL CD22 Auristatin 
RG-7596 DLBCL, follikuläres NHL CD79b Auristatin 
Lorvotuzumab mertansin (IMGN-901) kleinzelliges Lungenkarzinom CD56 Maytansinoid 
PSMA ADC Prostatakarzinom PSMA Auristatin 
Phase I    
ASG-22ME solide Tumore Nectin-4 Auristatin 
BAY 94–9343 solide Tumore Mesothelin Maytansinoid 
BIIB015 solide Tumore Cripto Maytansinoid 
IMGN-853 solide Tumore, Ovarialkarzinom Folatrezeptor 1 Maytansinoid 
Labetuzumab-SN-38 (IMMU-130) Kolorektalkrebs CEACAM5 Camptothecin-­Analogon (SN-38) 
Lorvotuzumab mertansin NHL, RCC CD70 Duocarmycin 
Vorsetuzumab mafodotin (SGN-75) NHL, RCC CD70 Auristatin 
SGN-CD19A ALL, aggressives NHL CD19 Auristatin 
AMG-595 Gliom EGFRvIII Maytansinoid 
RG-7458 Ovarialtumor Mucin 1 Auristatin 

ALL: akute lymphozytäre Leukämie; DLBCL: diffuses großzelliges B-Zell-Lymphom; NHL: Non-Hodgkin-Lymphom; CLL: chronisch lymphatische Leukämie; EGFR: epidermaler Wachstumsfaktorrezeptor; ETB: Endothelinrezeptor B; PSMA: Prostata-spezifisches Membranantigen; RCC: renales Zellkarzinom



Zugelassene ADC

 

Das zu den Auristatinen zählende Monomethyl-Auristatin E (MMAE, Vedotin) ist 100- bis 1000-mal potenter als Doxorubicin und kann wegen seiner enormen Toxizität nicht als Reinsub­stanz eingesetzt werden. Es bildet die Toxinkomponente in Brentuximab vedotin. Vier bis fünf Moleküle MMAE sind an ein Antikörpermolekül gebunden (Abbildung 2). Das ADC ist als Orphan Drug zugelassen:

 

  • zur Behandlung von erwachsenen Patienten mit rezidiviertem oder refraktärem CD30+ Hodgkin-Lymphom (HL), und zwar nach einer autologen Stammzelltransplantation (ASCT) oder nach mindestens zwei vorangegangenen Therapien, wenn eine ASCT oder eine Kombinationschemotherapie nicht infrage kommen;
  • zur Behandlung von Erwachsenen mit einem rezidivierten oder refraktären systemischen anaplastischen großzelligen Lymphom (sALCL).

 

Der chimäre Antikörper in diesem Konjugat erkennt das humane CD30-Antigen und bindet daran. CD30 ist ein ­Mitglied der Tumornekrosefaktor-Rezeptorfamilie, das auf HL und auf Zellen eines sALCL häufig überexprimiert ist. Nach der Bindung an CD30 wird der Komplex sehr schnell durch Endozytose internalisiert. Im endosomalen/lysosomalen Kompartiment wird der Pro­teinanteil durch Proteolyse abgebaut und das Toxin MMAE freigesetzt.

 

Der Wirkstoff wird in einer Dosis von 1,8 mg/kg alle drei Wochen intravenös appliziert. Legt man für den ­Antikörper ein Molekulargewicht von 150 000 Dalton und für das Toxin bei vier bis fünf Molekülen pro Antikörper ein Molekulargewicht von etwa 3000 Dalton zugrunde, so enthält eine Dosis nur etwa 36 ng/kg Körpergewicht Toxin. Patienten, bei denen sich die Erkrankung stabilisiert oder bessert, sollten mindestens acht Zyklen und bis zu maximal 16 Zyklen (etwa ein Jahr) erhalten.




Abbildung 2: Aufbau des Antikörper-Wirkstoff-Konjugats Brentuximab vedotin. Das Zytostatikum Monomethylauristatin E (MMAE) ist über einen Valin-Citrullin-Dipeptid-Linker (vcMMAE) an Cystein-Reste des Antikörpermoleküls gebunden.


In einer Studie sprachen 75 Prozent der Patienten mit HL (76 von 102) vollständig oder teilweise auf die Behandlung an (vollständiges Ansprechen bei einem Drittel). Die Daten von 40 Patienten mit einem CD30-positivem HL-Rezidiv oder einem Nichtansprechen auf mindestens zwei vorangegangene Therapien, für die eine ASCT oder eine Kombinationschemotherapie nicht geeignet war, zeigten, dass mehr als die Hälfte (22 von 40) auf Brentuximab ­vedotin ansprachen (neun Patienten sogar vollständig).

 

In der sALCL-Studie sprachen 86 Prozent der Patienten (50 von 58) teilweise oder vollständig (34 von 58) auf die ­Behandlung an.

 

Das Nebenwirkungsspektrum von Brentuximab vedotin wurde in erster Linie in Phase-II-Studien ermittelt. Am häufigsten beobachtet wurden periphere sensorische Neuropathie, Müdigkeit, Übelkeit, Durchfall, Neutrope­nie, Erbrechen, Fieber und Infektionen der oberen Atemwege. Bei 19 Prozent der Patienten führten Nebenwirkungen zum Abbruch der Behandlung. Hier handelte es sich um periphere sensorische Neuropathie (6 Prozent) und periphere motorische Neuropathie (2 Prozent).

 

Trastuzumab emtansin (T-DM1) vereint die Wirkungen der beiden Wirkstoffe Emtansin und Trastuzumab. Es wurde spezifisch für die Behandlung von Frauen mit fortgeschrittenem, ­metastasierendem Brustkrebs vom Herceptin-Typ entwickelt und ist der Einzelsubstanz Trastuzumab überlegen. Zugelassen ist das Arzneimittel für Frauen mit HER2-positivem, inoperablem, lokal fortgeschrittenem oder ­metastasiertem Brustkrebs, die zuvor Trastuzumab und/oder ein Taxan erhalten haben. Die Patienten sollten entweder eine vorherige Behandlung gegen die lokal fortgeschrittene oder metastasierte Erkrankung erhalten haben oder ein Rezidiv während oder innerhalb von sechs Monaten nach Ende der adjuvanten Behandlung entwickelt haben.

 

Emtansin (Mertansin) gehört zur Gruppe der Maytansinoide. Diese Naturstoffe zeichnen sich durch eine sehr hohe Zytotoxizität aus. Die Maytansinoide sind 19-gliedrige Lactame, die eine strukturelle Ähnlichkeit mit Rifamycinen, Geldanamycin und Ansatrienin (Mycotrienin) aufweisen. Sie wurden erstmals 1972 aus dem in Äthiopien beheimateten Strauch Maytenus serrata isoliert. Jedes Trastuzumab-Molekül kann zwischen null und acht Mertansin-Moleküle tragen (3,5 im Durchschnitt) (Abbildung 3).




Abbildung 3: Aufbau des Antikörper-Wirkstoff-Konjugats Trastuzumab emtansin. Mertansin unterscheidet sich von Maytansinoid (schwarz) durch eine zusätzliche Sulfhydrylgruppe (rot). Über einen SMCC-Crosslinker (SMCC: Succinimidyl trans-4-(maleimidylmethyl)cyclo­hexan-1-carboxylat; blau) ist das Toxin an eine ε-Aminogruppe eines Lysin-Rests im ­Antikörper gebunden.


T-DM1 kann das Fortschreiten der Erkrankung signifikant verzögern und das Überleben bei Patienten mit einem fortgeschrittenen, metastasierten und HER2-exprimierenden Brustkrebs verlängern. Bemerkenswert ist, dass eine Wirkung beobachtet wurde, obwohl der Tumor auf eine Behandlung mit Trastuzumab nicht mehr angesprochen hatte. Das verdeutlicht das Potenzial der Antikörper-Konjugate im Vergleich zu den unmodifizierten Antikörpern.

 

In einer Hauptstudie mit 991 mit Trastuzumab und einem Taxan vorbe­handelten Patienten lebten die mit Kadcyla® behandelten Patienten durchschnittlich 9,6 Monate ohne Fortschreiten der Erkrankung im Vergleich zu 6,4 Monaten bei Patienten unter ­Capecitabin und Lapatinib. Zudem überlebten die Patienten im T-DM1-Arm 31 Monate gegenüber 25 Monaten im Vergleichsarm.

 

Die Sicherheit von Trastuzumab emtansin wurde bei 884 Patienten mit Brustkrebs in klinischen Studien untersucht. Die häufigsten schwerwiegenden Nebenwirkungen waren Pyrexie, Thrombozytopenie, Erbrechen, Bauchschmerzen, Übelkeit, Obstipation, Diarrhö, Dyspnoe und Pneumonitis.

 

Die empfohlene Dosis beträgt 3,6 mg/kg Körpergewicht (entspricht etwa 59 ng Toxin/kg KG), verabreicht als intravenöse Infusion alle drei Wochen. Die Patienten sollten bis zur Krankheitsprogression oder bis zum Auftreten inakzeptabler Toxizität behandelt werden. Im Vergleich dazu wird der unmodifizierte Antikörper initial mit 8 mg/kg KG deutlich höher ­dosiert; nach drei Wochen werden im 21-Tage-Zyklus immer noch jeweils 6 mg/kg infundiert.

 

Supertoxine als Bindungspartner

 

In Gemtuzumab ozogamicin (Mylotarg®) wurde mit Ozogamicin ein Vertreter der Calicheamicine als Toxin-Komponente eingesetzt. Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von ­strukturell sehr eng verwandten, hochgradig toxischen Zellgiften, die bis zu 1000-mal stärker wirken als Adriamycin. Die Toxine werden von dem Bakterium Micromonospora echinospora synthetisiert. Calicheamicine binden in die kleine Furche der DNA-Helix und führen zu einem Doppelstrangbruch der DNA.

 

Ozogamicin wird über einen bifunktionalen Linker kovalent an den Antikörper gebunden. Im Schnitt trägt jedes Antikörpermolekül vier bis sechs Toxinmoleküle; allerdings ist etwa die Hälfte der Antikörpermoleküle gar nicht mit Toxin beladen.

 

Der Antikörper ist ein humanisierter monoklonaler IgG4-Antikörper, der an CD33 bindet. Dieses Oberflächenantigen befindet sich vermehrt auf Zellen einer akuten myeloischen Leukämie (AML). Auf Basis einer offenen Phase-II-Studie, in der 30 Prozent der Patienten eine komplette Remission zeigten, erhielt das ADC im Jahre 2000 die Zulassung in den USA. Allerdings wurde eine verstärkte Lebertoxizität beobachtet, was zunächst nur zu einem Warnhinweis führte. Letztlich nahm der Hersteller den Wirkstoff wegen eines negativen Nutzen-Risiko-Verhältnisses wieder vom Markt, während die EMA ihn erst gar nicht zugelassen hatte.

 

Eine neue Toxin-Variante, die ex­trem effizient DNA schädigen kann, sind Pyrrolobenzodiazepine (PBD) (18). Diese wirken zytotoxisch, indem sie DNA binden und Sequenz-spezifische Schäden setzen, zum Beispiel eine Verlinkung der DNA-Stränge an einer palin­dromischen 5’-Pu-GATC-Py-3’-Sequenz (24). Derzeit läuft eine erste Phase-I-Studie mit SGN-CD33A, ­einem humanisierten Antikörper gegen CD33, an den ein PBD-Dimer (SGD-1882) gekoppelt wurde, bei CD33-positiven AML-Patienten (Abbildung 4).




Abbildung 4: Aufbau des Antikörper-Wirkstoff-Konjugats SGN-CD33A


Wie die klinischen Studien zeigen, stellt die enorme Toxizität der verwendeten Wirkstoffe nach dem Zelltod kein relevantes Problem dar. Ganz im Gegenteil: Für einige Wirkstoff-Konjugate konnte ein sogenannter »bystander effect« beobachtet werden, bei dem freigesetzte Toxine in benachbarte Tumorzellen diffundiert sind und diese abgetötet haben. Zudem ist die systemische Konzentra­tion, wie oben erklärt, sehr niedrig, ­sodass keine relevanten Wechsel­wirkungen mit anderen Arzneistoffen zu erwarten sind (6).


Auf einen Blick

Lange Zeit war das durchaus plausible Konzept, monoklonale Antikörper mit Wirkstoffen zu koppeln, durch den Erfolg der unmodifizierten Antikörper in den Hintergrund getreten. Denn schließlich entfalten auch unmodifizierte Antikörper ein tödliches Potenzial für die Zellen, an die sie binden. Durch die Bindung wird zum einen die Antikörper-abhängige zelluläre Zytotoxizität (ADCC) induziert, durch die natürliche Killerzellen gezielt auf die gebundenen Tumorzellen gelenkt werden. Zum anderen wird durch den Immunkomplex aus Tumorzelle und Antikörper das Komplementsystem (CDC) aktiviert.

 

Jedoch konnte in klinischen Studien gezeigt werden, dass mit Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten (ADC) höhere klinische Ansprechraten zu erzielen sind als mit nicht-konjugierten Antikörpern.

 

Zwei ADC sind bereits zugelassen: Brentuximab vedotin zur Behandlung eines rezidivierenden Hodgkin-Lymphoms oder eines systemischen anaplastischen großzelligen Lymphoms und Trastuzumab emtansin zur Behandlung des Her2/neu-exprimierenden Mammakarzinoms.


Neue Impulse für die Forschung

 

Der therapeutische Einsatz von ADC wird der Wirkstoffforschung durch Innovationen auf allen Ebenen neuen Schub verleihen. Im präklinischen Bereich werden neue Zielstrukturen auf hämatologischen und soliden Tumoren entdeckt, die als Landepunkte für Antikörper-Konjugate geeignet sind (19, 25). Neue hochtoxische Wirkstoffe, die bisher für einen therapeutischen Einsatz undenkbar waren, werden in Form von ADC eine therapeutische Option erhalten. Dazu gehören beispielsweise ­DNA-Alkylierer wie Duocarmycine und ­PBD-Dimere oder der RNA-Polymerase-Inhibitor Amanitin (26-28). Diese Toxine können die Gruppe der Auristatine ergänzen, die sich in der fortgeschrittenen klinischen Entwicklung befinden.

 

Andere Forschungen konzentrieren sich auf den Antikörperteil der ADC. Hier wird der mAB durch gezielte Mutationen so modifiziert, dass eine definiertere Kopplung mit Toxinen möglich wird. So wird das Antikörper/Toxin-Verhältnis der Konjugate gleichmäßiger (29, 30), was nicht nur die Pharmakokinetik besser kalkulierbar macht. Auch die Verträglichkeit (29) und Stabilität (31) lassen sich optimieren.

 

Schließlich eignen sich nicht nur Antikörper als Transportmoleküle. Denn diese großen Moleküle haben auch Nachteile, zum Beispiel bei der Penetration von soliden Tumoren (32). Als Alternativen bieten sich Antikörperfragmente oder Diabodies mit einer deutlich kleineren Molmasse an. Zwar haben diese kleineren Moleküle kürzere biologische Halbwertszeiten, da sie schneller aus dem System geklärt werden als klassische ADC. Dennoch waren Diabody-basierte ADC in präklinischen Modellen vielversprechend (33).

 

Es bleibt abzuwarten, inwieweit die großen Moleküle nicht auch immunogen sind. Die ähnlich konzipierten Immuntoxine, die aus Antikörpern und peptidischen Toxinen bestehen, haben genau mit diesem Problem zu kämpfen.

 

Die ADC haben eine neue Ära einer immun-basierten Krebstherapie eingeläutet. Die Kopplung neuartiger, hochwirksamer zytotoxischer Substanzen an sorgfältig konstruierte Antikörper entpuppt sich als eine sinnvolle Weiterentwicklung der nicht-konjugierten Antikörper. Das neue Therapiekonzept weckt realistische Hoffnungen, der effizienten Therapie einer Tumorerkrankung ein Stück näher zu kommen. /

 

Literatur unter www.pharmazeutische-­zeitung.de und bei den Verfassern

 


Die Autoren

Theodor Dingermann studierte Pharmazie in Erlangen. Nach der Approbation 1976 folgten Promotion und 1987 Habilitation. Von 1991 bis 2013 war er Geschäftsführender Direktor des Instituts für Pharmazeutische Biologie an der Goethe-Universität Frankfurt/Main. Jetzt ist er Seniorprofessor der Universität. Dingermann war von 2000 bis 2004 Präsident der Deutschen Pharmazeutischen Gesellschaft und arbeitete in zahlreichen wissenschaftlichen Gremien, unter anderem bei BfArM. Die Apotheker kennen ihn als Referenten, Autor und Co-Autor von wissenschaftlichen Fach- und Lehrbüchern. Seit April 2010 ist er externes Mitglied der Chefredaktion der PZ.

 

Ilse Zündorf studierte Biologie von 1984 bis 1990 an der Universität Erlangen. Nach einem Forschungsaufenthalt an der University of Kentucky, Lexington, USA, wurde sie 1995 am Institut für Pharmazeutische Biologie der Universität Frankfurt promoviert. Zunächst als Akademische Rätin, seit 2001 als Akademische Oberrätin arbeitet sie am Institut für Pharmazeutische Biologie der Goethe-Universität Frankfurt. Ihre Forschungsthemen betreffen Herstellung und Charakterisierung monoklonaler Antikörper, Herstellung und Modifikation rekombinanter Antikörperfragmente sowie die Etablierung von zellulären Testsyste­men zur Wirkstoffsuche.

 

Professor Dr. Theo Dingermann und Dr. Ilse Zündorf,
E-Mail: Dingermann(at)em.uni-frankfurt.de



Beitrag erschienen in Ausgabe 18/2014

 

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