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Gezielte Therapie mit Hightech-Arzneimitteln

04.12.2000
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MONOKLONALE ANTIKÖRPER

Gezielte Therapie mit Hightech-Arzneimitteln

von Theodor Dingermann, Frankfurt, und Hartmut Morck, Eschborn

Antikörper gehören zu den "geschulten" Komponenten unseres Immunsystems. Als Proteine befinden sie sich in der löslichen Fraktion des Serums. Sie bestehen aus vier Proteinketten, die miteinander über Disulfid-Brücken zu einem Molekül verbunden sind. Innerhalb der variablen Regionen gibt es höher und weniger ausgeprägt variable Bereiche. Letztere bezeichnet man als "framework"-Regionen, die drei hypervariable Regionen, die so genannten "complementarity determining regions", einschließen.

Nach wie vor werden Antikörper in einer komplexen Mischung in Form von "Antiseren" beziehungsweise "passiven Impfstoffen" eingesetzt. Diese Gamma-Globulin-Fraktionen können aus Tieren gewonnen werden. Beispiele sind Botulismus-Antitoxin Behring Polyvalentes Immunserum vom Pferd und das Schlangengift-Immunserum Behring vom Pferd.

Auch bei dem Digitalis-Antitoxin BM handelt es sich um eine Immunglobulin-Fraktion, die aus Schafen isoliert wurde. Allerdings wurde diese Fraktion nachbehandelt, wobei ein Teil der konstanten Regionen der Antikörper enzymatisch entfernt wurde. Übrig bleiben die Fab-Fragmente, die bei gleicher Wirksamkeit deutlich besser verträglich sind. Noch besser verträglich sind Antiimmun-Seren, die aus menschlichem Serum gewonnen wurden. Diese Hyperimmunglobuline werden zur Sofortprophylaxe oder zur supportiven Therapie einer klinisch-manifesten Infektion eingesetzt.

Wie entstehen monoklonale Antikörper?

Einzelne Antikörpermoleküle lassen sich mit Hilfe der so genannten Hybridoma-Technik herstellen. Das Prinzip ist eben so einfach wie verblüffend: Köhler und Milstein beschrieben einen Weg, die spezifische Syntheseleistung einer einzelnen B-Zelle mit der Unsterblichkeit einer Tumorzelle zu verknüpfen. Das Ergebnis war eine unsterbliche Hybridoma-Zelle, die beliebig lange einen einzelnen Antikörper in das Kulturmedium sezerniert.

Monoklonale Antikörper werden heute in vier Bereichen beim Menschen eingesetzt: als In-vivo-Diagnostika, als Therapeutika in der Onkologie, als Prophylaktika in der kardiovaskulären Medizin und als Therapeutika in der Immunologie.

In-vivo-Diagnostika

Die Zahl der monoklonalen Antikörper, die heute in der In-vivo-Diagnostik eingesetzt werden, nimmt kontinuierlich zu. Die Erkennungsregionen dieser Antikörper sind gegen Epitope und Neoepitope gerichtet, die meist mit bestimmten Tumoren oder mit Entzündungszellen assoziiert sind. Alle Antikörper sind mit Radioisotopen markiert, die harte Gamma-Strahlen aussenden. Meist erfolgt die Markierung mit dem metastabilen Radioisotop m99Te. Nachfolgend einige Beispiele für diagnostisch eingesetzte monoklonale Antikörper; die Endung –mab steht für monoclonal antibodies.

o CEA-Scan® (Arcitumomab): Dies ist ein Fab-Fragment eines murinen (aus der Maus stammenden) monoklonalen Antikörpers, der ein Epitop des carcinoembryonalen Antigens (CEA) erkennt. Dieses Protein wird besonders stark in der embryonalen Kolonmucosa und in Karzinomen des Gastrointestinaltraktes synthetisiert. Aus diesem Grund eignet sich das CEA als Erkennungsmolekül für die Darstellung metastasierender Karzinome.

o Leukoscan® (Sulesomab): Hierbei handelt es sich um ein Fab-Fragment eines murinen monoklonalen Antikörpers, der ein Epitop auf der Oberfläche von Granulozyten erkennt. Das Präparat kann eingesetzt werden, um Infektions- und Entzündungsherde, beispielsweise bei Patienten mit Osteomyelitis, darzustellen.

o Tecnemab-K-1® (Anti-melanoma Mab fragments): Dieses Präparat enthält eine Mischung aus monovalenten (Fab)- und divalenten (Fab)2-Fragmenten gegen ein Epitop, das häufig auf Melanom-Zellen auftritt. Die Antikörperfragmente werden zur Diagnostik von Melanom-Rezidiven eingesetzt.

o Humaspect® (Votumumab): Als Wirkstoff ist hier ein humaner monoklonaler Antikörper enthalten. Der Antikörper wurde aus einer humanen lymphoblastoiden Zelllinie isoliert, die durch Infektion mit dem Epstein-Barr-Virus (EBV) immortalisiert wurde. Man kann den Antikörper zum Aufspüren von Rezidiven kolorektaler Tumore verwenden.

oIndimacis® (Igovomab): Dieses Präparat enthält als Wirkstoff ein F(ab')2-Fragment eines murinen monoklonalen Antikörpers, der das CA 125-Antigen erkennt. CA 125 ist ein oncofetales Protein, das in mehr als 90 Prozent der ovariellen serösen Adenokarzinome exprimiert wird. Igovomab wird zur immunoszintigraphischen Detektion von Rezidiven eines ovariellen Adenokarzinoms eingesetzt.

Attacke auf Tumoren

Monoklonale Antikörper lassen sich therapeutisch auch einsetzen, um Tumoren zu attackieren. Der erste Vertreter, der als Therapeutikum in der Onkologie bei der adjuvanten Therapie des Kolonkarzinoms postoperativ eingesetzt wurde, war Panorex® (Edrecolomab).

Panorex® enthielt den murinen monoklonalen Antikörper MoAb17-1A, der das so genannte CO17-1A-Antigen erkennt. Dieses wird besonders von Tumorzellen, zum Beispiel bei Karzinomen des Kolons, Rektums und Magens, aber auch bei Brust- und Prostatatumoren, exprimiert. Durch die Interaktion des Antikörpers mit dem CO17-1A-Antigen auf den Tumorzellen sollte eine Antikörper-abhängige zellvermittelte Zytotoxizität (ADCC) gegen die malignen Zellen induziert werden mit den Ziel, das Karzinomwachstum zu hemmen. Die zur Zulassung vorgelegte klinische Studie bestätigte diese Hypothese mit der Einschränkung, dass mit Edrecolomab nur dissimilierende Zellen immunologisch bekämpft werden können. Das heißt, nur die Metastasierung konnte verhindert werden, während der solide Tumor auf die Antikörpertherapie nicht ansprach. Daraus leitete sich die zugelassene Indikation ab: "Zur postoperativen adjuvanten Therapie des kolorektalen Karzinoms im Stadium Duke C".

Das positive Nutzen-Risiko-Verhältnis von Edrecolomab wurde vor allem durch eine prospektive randomisierte Multizenterstudie belegt, die an sechs deutschen Universitätskliniken mit 189 Patienten lief. Nach einem Beobachtungszeitraum von fünf Jahren konnte in der Behandlungsgruppe eine im Vergleich zur Kontrollgruppe um 30 Prozent verminderte Mortalität sowie eine um 27 Prozent verminderte Rezidivrate registriert werden. Im Verhältnis zu konventionellen adjuvanten 5-Fluoruracil-Therapie wurden bis auf einzelne Immunreaktionen gegen den Maus-Antikörper wesentlich weniger Nebenwirkungen beobachtet. In einer jetzt vorliegenden Bestätigungsstudie konnten die positiven Ergebnisse nicht reproduziert werden, was in diesem Jahr zur Rücknahme des Maus-Antikörpers führte.

Antikörper verhindert Transplantatabstoßung

Für eine wichtige Indikation im Bereich immunologischer Störungen hat sich ein muriner monoklonaler Antikörper durchgesetzt. Dieser in Deutschland seit Mitte der achtziger Jahre verfügbare Antikörper ist in dem Präparat Orthoclone® OKT3 (Muromonab-CD3) enthalten. Er ist gegen das T3-Antigen humaner T-Zellen gerichtet. Muromonab ist der erste monoklonale Antikörper mit Zulassung zur immunsuppressiven Therapie am Menschen, die ein Organtransplantat bekommen haben. Das T3-Antigen ist Teil des T-Zellrezeptors — sowohl der CD4- als auch der CD8-Zellen. Innerhalb von wenigen Minuten nach intravenöser Anwendung von OKT3 kommt es zur Elimination von CD3-Zellen aus dem zirkulierenden Blut. Orthoclone® OKT3 ist für die Behandlung der akuten Abstoßung von allogenen Nieren-, Herz- und Lebertransplantaten zugelassen.

Chimäre in der kardiovaskulären Medizin

Der Einsatz monoklonaler Antikörper beinhaltet ein signifikantes Problem: In aller Regel stammen monoklonale Antikörper aus der Maus. Das bedeutet, dass meist auf Grund von möglichen allergischen Reaktionen eine wiederholte Behandlung nicht möglich ist. Konsequenterweise wurde bereits sehr früh damit begonnen, monoklonale Antikörper gentechnisch zu modifizieren.

Die erste Generation derart gentechnisch modifizierter monoklonaler Antikörper waren chimäre Antikörper und Antikörperfragmente. Bei diesen Molekülen wurden die konstanten Regionen durch entsprechende Abschnitte aus humanen Antikörpern ersetzt. Die Chimären erkennt man bereits an der Nomenklatur, denn ihre INN-Namen enden in der Regel mit -ximab.

Ein chimäres Antikörperfragment, das in der kardiovaskulären Prophylaxe eingesetzt wird ist ReoPro® (Abciximab). Dieses Präparat, das 1995 den ersten PZ-Innovationspreis erhielt, enthält das F(ab)2-Fragment des chimären monoklonalen Antikörpers 7E3. Das F(ab)2-Fragment bindet mit hoher Affinität und Selektivität an den Glycoproteinrezeptor GPIIb/IIIa. Damit kann die Bindung von Fibrinogen an diesen Rezeptor nicht mehr stattfinden. Es kommt nicht zur Aggregation der Thrombozyten, eine nachfolgende Thrombose wird verhindert. ReoPro® ist indiziert zur Vermeidung kardialer ischämischer Komplikationen während oder nach perkutaner transluminaler Koronarangioplastie (PTCA) bei Patienten mit hohem Risiko für einen akuten Verschluss des behandelten Gefäßes. In klinischen Studien konnte nachgewiesen werden, dass im Vergleich zur konventionellen Acetylsalicylsäure-Nachbehandlung in Kombination mit Heparin die Komplikationsrate einer Re-Stenose mit der gleichzeitigen Gabe von Abciximab um bis zu 30 Prozent reduziert werden kann.

Chimären für Spezialindikationen

Drei weitere chimäre Antikörper oder Antikörperfragmente sind zugelassen: Basiliximab, Infliximab und Rituximab.

Simulect® (Basiliximab) enthält auch ein chimäres Molekül. Im Gegensatz zu Abciximab handelt sich allerdings nicht um ein Fragment, sondern um ein komplettes Antikörpermolekül. Der Antikörper erkennt die a-Untereinheit des Interleukin-2-Rezeptors. Wird diese Untereinheit durch einen Antikörper blockiert, kann Interleukin-2 seine wichtige Signalfunktion im Rahmen einer komplexen Immunreaktion nicht wahrnehmen. Dies ist dann erwünscht, wenn eine überschießende Immunantwort befürchtet werden muss. Aus diesem Grund ist Simulect® zur Prophylaxe akuter Organabstoßungsreaktionen bei allogenen Nierentransplantationen zugelassen.

Remicade® (Infliximab): Dieser chimäre monoklonale Antikörper, der in Deutschland zur Therapie des Morbus Crohn und der rheumatoiden Arthritis zugelassen ist und in diesem Jahr mit dem PZ-Innovationspreis ausgezeichnet wurde, erkennt den Tumornekrose-Faktor a (TNF a), einen der wichtigsten Entzündungsmediatoren. Infliximab reduziert die Infiltration inflammatorischer Zellen und die Produktion zelltoxischer Zytokine. Auf Grund der langen Halbwertszeit kann beim Morbus Crohn zunächst nur eine Infusion gegeben werden. Bereits nach einigen Wochen kann man den Erfolg der Therapie endoskopisch an der wieder funktionsfähigen Darmmukosa ablesen. Indiziert ist Infliximab bei den Morbus Crohn-Patienten, die auf die konventionelle Therapie nicht mehr ansprechen. Bei Rheumapatienten wird Infliximab in Kombination mit Methotrexat dann gegeben, wenn Methotrexat alleine nicht mehr den gewünschten Erfolg zeigt. Empfohlen wird eine Infusion alle acht Wochen mit einer Dosis von 3 bis maximal 10 mg pro Kilogramm Körpergewicht. Inwieweit durch die Bindung des TNF a malignes Wachstum oder Infektionen gefördert werden, kann abschließend noch nicht beantwortet werden. Aus den vorliegenden Zahlen kann noch kein erhöhtes Risiko von Tumorwachstum abgelesen werden.

Mabthera® (Rituximab): Der chimäre monoklonale Antikörper Rituximab erkennt das CD20-Epitop. Dieses phosphorylierte Transmembranprotein wird von Pre-B- und B-Zellen synthetisiert. Man bezeichnet es auch als pan-B-Zell-Antigen. Der Antikörper ist zur Behandlung chemoresistenter oder rezidivierender follikulärer Lymphome (Non-Hodgkin-Lymphom) der Stadien III bis IV zugelassen. Da das CD20-Epitop nicht nur die malignen B-Zellen kennzeichnet, sondern auch die gesunden, werden bei der Behandlung mit Rituximab alle immunkompetenten Zellen der B-Zell-Reihe und damit auch das Lymphom immunologisch beseitigt. Aus den Stammzellen werden B-Zellen nachgeliefert, so dass das System sich nach mehreren Wochen bezüglich der Anzahl der B-Zellen regeneriert hat. Damit ist allerdings nicht garantiert, dass keine Rezidive auftreten können.

Humanisierte Antikörper

Obwohl Antikörper über ihre variablen Domänen an ihre Antigene binden, sind längst nicht alle Bereiche für die Spezifität gleich wichtig. Besonders wichtig sind die hypervariablen Regionen, die complementarity determining regions(CDRs). Jede variable Kette eines Antikörpers besitzt drei solcher CDRs, die von den framework regions (FRs) umgeben sind. Will man die Angleichung muriner Antikörper an humane Moleküle optimieren, so besteht die Möglichkeit, nicht nur die konstanten Domänen auszutauschen, sondern auch die FRs zu ersetzen. Durch gentechnische Methoden ist dies prinzipiell sehr einfach möglich. Man kommt zu den humanisierten Antikörpern, die im INN-Namen in der Regel mit den Silben -zumab enden .

Mittlerweile sind drei humanisierte Antikörper zur Therapie zugelassen: Daclizumab, Palivizumab und Trastuzumab.

Zenapax® (Daclizumab) ist ein humanisierter Antikörper, der ähnlich wie Basiliximab gegen die a-Untereinheit des IL-2-Rezeptors gerichtet ist. Folglich ist auch dieser Antikörper zur Prophylaxe akuter Organabstoßungsreaktionen bei allogenen Nierentransplantationen zugelassen.

Synagis® (Palivizumab) ist ein humanisierter monoklonaler Antikörper, der das A-Epitop auf dem F-Protein des Respiratory Syncytial Virus(RSV) erkennt. Dieser Antikörper besitzt neutralisierende Eigenschaften und kann daher zur Prophylaxe schwerer, durch RSV verursachter Infektionen der Atemwege bei besonders gefährdeten Kindern, zum Beispiel frühgeborenen und immungeschwächten Kindern, eingesetzt werden. Man behandelt die Kinder prophylaktisch mit einer monatlichen Gabe des Antikörpers während der RSV-Saison von November bis April. In klinischen Studien in den USA konnte die Hospitalisierung der Risikokinder wegen RSV-Infektionen um 50 Prozent reduziert werden. Da circa die Hälfte der infizierten Kinder sterben, kann dieser Antikörper als Prophylaktikum gegeben im wahrsten Sinne des Wortes Leben retten.

Herceptin® (Trastuzumab) erkennt die extrazelluläre Domäne des EGF-Rezeptor-2-Proteins. Dieses Protein wird auch als HER2 oder c-erbB2 bezeichnet. Das Gen für dieses Protein ist eines der vielen dominanten Onkogene. Das bedeutet, dass durch die Expression des HER2-Gens besonders konditionierte Zellen onkogen transformiert werden. In vielen gynäkologischen Tumoren ist dieses Gen überexprimiert, so dass die Krebszellen ungewöhnlich große Mengen dieses Rezeptorproteins auf ihrer Oberfläche darbieten. Diese Proteine werden von dem humanisierten Antikörper Trastuzumab erkannt, wodurch die Zellen für das Immunsystem der Patientin erkennbar werden. In Europa wurde Trastuzumab zur Therapie des metastasierenden Mammakarzinoms zugelassen. Wichtig für die Therapie mit diesem teuren Antikörper ist, dass nur rund 25 Prozent der Mammakarzinomzellen HER2 exprimieren. Es ist daher unerlässlich, vor der Therapie das HER2-Protein nachzuweisen.

Kombination von Rezeptoren mit Antikörperfragmenten

Erst kürzlich wurde ein chimäres Molekül als Wirkstoff zugelassen, das zwar Teile eines Antikörpers enthält, die allerdings nicht-variable Bereiche von Antikörpern repräsentieren. Vielmehr handelt es sich bei diesem Wirkstoff um die kovalente Kombination zweier löslicher Varianten des TNF-a-Rezeptors mit den beiden konstanten Bereichen eines Antikörpers. Das Medikament ist unter dem Namen Enbrel® (Etanercept) im Handel .

Das neue Basistherapeutikum gegen rheumatoide Arthritis fängt lösliche TNF-a-Moleküle ab. Unter Etanercept-Behandlung wird die rheumatische Symptomatik deutlich verbessert. Ähnlich wie bei Infliximab stellt sich auch hier die Frage nach möglichen Nebenwirkungen bezüglich der Ausschaltung der TNF-a-Funktionen. Inzwischen liegen die Erfahrungen von 80000 Anwendungen weltweit vor. Zehn Fälle von aplastischen Anämien wurden beobachtet, fünf Patienten starben. Diese Beobachtung hat Anfang Oktober dazu geführt, dass der Hersteller von der Zulassungsbehörde verpflichtet wurde, im Beipackzettel einen Hinweis auf mögliche Blutbild verändernde Eigenschaften aufzunehmen, der gleichzeitig den behandelnden Arzt verpflichtet, engmaschig das Blutbild zu kontrollieren. Etanercept ist zur Monotherapie auch im Kindesalter und zur Kombinationstherapie mit Methotrexat zugelassen bei den Patienten, denen Methotrexat keine ausreichende Linderung mehr bringt.

Frage an die Gesellschaft

Die Therapie mit Antikörpern hat eine gezieltere und insbesondere bei der Tumorbehandlung gegenüber der konventionellen Chemotherapie eine verträglichere Therapie möglich gemacht. Inwieweit die Antikörper breite Anwendung finden, ist eine Frage, die die Gesellschaft beantworten muss. Denn auf Grund der hohen Kosten muss zunächst entschieden werden, wie viel Geld die Gesellschaft für innovative, aber teure Therapiekonzepte ausgeben will.

Literatur bei den Verfassern

Für die Verfasser:
Professor Dr. Theo Dingermann
Biozentrum Niederursel der Johann Wolfgang Goethe-Universität
Marie-Curie-Straße 9
60439 Frankfurt
E-Mail: Dingermann@em.uni-frankfurt.de
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