ArchivDÄ-TitelSupplement: PerspektivenSUPPLEMENT: Onkologie 1/2014Immuntherapien gegen Krebs: Antikörper mit Biss

SUPPLEMENT: Perspektiven der Onkologie

Immuntherapien gegen Krebs: Antikörper mit Biss

Dtsch Arztebl 2014; 111(6): [25]

Siegmund-Schultze, Nicola

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Immuntherapien sollen die Körperabwehr dazu befähigen, Tumorzellen gezielt abzutöten. Zu den Neuentwicklungen gehören bispezifische Antikörper. Ein Besuch im Labor

Fotos: Bernhard Huber
Fotos: Bernhard Huber

München-Obersendling. Im Erdgeschoss eines mehrstöckigen Gebäudes stellt ein Fitnessstudiobetreiber Trainingsgeräte aus, die ersten Stockwerke darüber sind Büroräume. Kaum jemand würde erwarten, dass sich in den oberen Etagen hochmoderne, biologische Forschungslabore befinden: Es ist einer von zwei Forschungsstandorten des Unternehmens Amgen in Deutschland, vor knapp zwei Jahren durch die Übernahme der Micromet AG entstanden.

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Die Amgen Research Munich GmbH entwickelt die BiTE-Technologie, eine Krebstherapie, die die Waffen des Immunsystems schärft. BiTE steht für bispecific T-cell engaging antibodies. „Im Zentrum dieses Prinzips stehen biotechnologisch hergestellte Antikörperfragmente, die Krebs- und T-Zellen direkt miteinander verbinden“, erläutert Prof. Dr. rer. nat. Patrick Baeuerle, Geschäftsführer von Amgen Research in München. „Die Bindung aktiviert bei T-Lymphozyten die Zytotoxizität und löst die Abtötung der Krebszelle aus.“

Monoklonale Antikörper gehören zu den „Klassikern“ zielgerichteter Therapien gegen Krebs. Die Bandbreite ihrer Wirkweisen hat sich in den letzten Jahren enorm erweitert: mit zunehmendem Wissen über das Immunsystem, die Tumorbiologie und die Möglichkeiten biotechnologischer Modifikationen. Antikörper markieren Tumorzellen als Zielobjekte für das Immunsystem, sie können „Bremsen“ des Immunsystems lösen, sie werden an Toxine gekoppelt, die am Zielort „Tumor“ abgeladen werden, oder sie antagonisieren Wachstumssignale von Tumorzellen durch Bindung an Oberflächenproteine (13).

„Aufspüren und Zerstören“: zu dieser Kategorie gehören BiTE. Es sind bispezifische Immunglobulinfragmente, reduziert auf ein Minimum funktionierender Antigenbindungsregionen mit der Fähigkeit, zwei unterschiedliche Zielstrukturen zu „erkennen“. Eine Bindungsstelle bleibt bei allen BiTE gleich. Sie ist für das Protein CD3 reserviert, das auf verschiedenen Populationen von T-Lymphozyten vorkommt und deren Effektorfunktionen aktiviert. Die zweite Bindungsregion variiert, sie ist tumorspezifisch. „Zur Zeit werden BiTE mit Dutzenden tumorassoziierter Antigene für hämatologische und solide Malignome entwickelt“, erläutert Baeuerle. Am weitesten in der klinischen Prüfung ist Blinatumomab für rezidivierte akute lymphatische Leukämien und therapierefraktäre Non-Hodgkin-Lymphome. Das Target von Blinatumomab ist CD19, ein Protein auf B-Zellen. Für Patienten mit kolorektalen Karzinomen wird Solitomab mit EpCAM als Tumorzielstruktur entwickelt und AMG 330 mit dem Target CD33 für die Therapie von Patienten mit akuten myeloischen Leukämien (4).

Die tumorlytische Aktivität von BiTE ist hoch, die wirksamen Konzentrationen liegen um Größenordnungen unter denen herkömmlicher monoklonaler und zum Teil auch anderer bispezifischer Antikörper: im Bereich von Pikogramm/Milliliter (5, 6). Baeuerle erklärt: „Durch die BiTE-vermittelte enge Nachbarschaft zwischen T- und Tumorzelle kann sich eine ,immunologische Synapse‘ bilden wie sonst nur zwischen T-Lymphozyten und antigenpräsentierenden Zellen, dadurch wird die Zytolyse ausgelöst.“ Dann attackieren aktivierte CD4- oder CD8-positive T-Lymphozyten weitere Tumorzellen. Zusätzlich stimuliert die hohe Tumorlyserate das Immunsystem.

Labor von Amgen Research, München: Proteinanalytik (gr. Bild), Vorbereitung zur Antikörperproduktion im Einwegbioreaktor und sterile Werkbank mit Medien für die Antikörperproduktion
Labor von Amgen Research, München: Proteinanalytik (gr. Bild), Vorbereitung zur Antikörperproduktion im Einwegbioreaktor und sterile Werkbank mit Medien für die Antikörperproduktion

Ihren „Biss“ erhalten die Antikörper, indem sie einerseits hoch zielstrukturspezifisch sind und andererseits unabhängig von T-Zellrezeptorspezifitäten, von der Antigenpräsentation, von MHC-Restriktionen und anderen Immunreaktionen wirken, die bei Krebspatienten häufig herunterreguliert sind.

Für die Feinabstimmungen der BiTE-Bindungen sind Dr. med. Roman Kischel und Dr. rer. nat. Tobias Raum in der Abteilung „BiTE-Technologie“ des Forschungslabors in München zuständig. Sie selektieren die Antigenbindungsregionen, die optimal zu den Zielstrukturen passen und für die therapeutische Anwendung die gewünschten biologischen Eigenschaften haben. „Die Selektion dieser Peptide ahmt den natürlichen Evolutionsprozess im Reagenzglas nach“, erläutert Raum und zeigt zwischen einer Flucht von Labortüren auf eine Wand mit Poster.

In der linken oberen Ecke die Umrisse einer Maus. Sie wird immunisiert gegen tumorassoziierte Antigene. Die Populationen von Antikörpern, die entstehen, sind Ausgangsmaterial für BiTE. Die Antikörper-DNA wird isoliert und in Bakteriophagen-Vektoren eingeschleust. Diese vermehren sich in Zellen von E. coli, und wenn in den Bakterien neue Phagenpartikel entstehen, exprimieren sie in ihrer Proteinhülle Antikörperproteine – jeweils eine Art pro Bakterienklon. „Über solche Phagen-Display-Bibliotheken erzeugen wir hunderte Millionen verschiedener Antikörper“, erläutert Kischel. Sie werden durch Inkubation mit immobilisierten Antigenen selektioniert. Nur hoch aufgereinigte, monomere Fragmente, die auf optimale Bindungs- und Aktivierungseigenschaften getestet worden sind, erreichen die nächste Stufe der Substanzentwicklung, die Abteilung „Produktion“.

Dort untersuchen Dr. rer. nat. Rüdiger Neef und sein Team, welche Kandidaten sich als Prototypen für die industrielle Herstellung eignen. Allerdings erhalten sie von ihren Kollegen keine biologische Probe, sondern nur Information: die Aminosäuresequenz. Es soll keine potenzielle Probenverunreinigung zwischen Abteilungen weitergetragen werden. Die Mitarbeiter der Abteilung „Produktion“ rekonstruieren aus der Folge der Aminosäuren die Nukleinsäuresequenz und synthetisieren das Antikörperfragment vollkommen neu. Die entsprechenden Gene, jeweils zwei für die variablen Regionen der leichten und der schweren Ketten, sind über Linker zu einem einzigen DNA-Fusionsprodukt verbunden.

BiTE werden in Säugetierzellen produziert. „Bei der kommerziellen Herstellung in Fermentern mit mehreren hundert Litern ist der Maßstab völlig anders als im Labor“, erläutert Gruppenleiter Neef. „Wir nähern uns dieser Situation an und suchen aus etwa 100 verschiedenen Antikörperkonstrukten mit kleinen Variationen einige wenige heraus, die sich optimal und zuverlässig in größerem Maßstab produzieren lassen.“ Er deutet auf einen 200-Liter-Fermenter. „Nach der Produktion und Aufreinigung prüfen wir in biochemischen, biophysikalischen und biologischen Tests, ob die Substanz unter den Bedingungen der anvisierten Konservierungsform stabil ist und die gewünschten Eigenschaften behalten hat.“ Proben der Prototypen werden in Kälteschlaf versetzt und reisen zu einer Produktionsstätte von Amgen.

Das Magazin „Science“ hat 2013 für zwei andere Formen von Immuntherapien gegen Krebs das Prädikat „Durchbruch des Jahres“ vergeben, eine Etablierung in der klinischen Praxis brauche aber noch Zeit. Auch die Strategie der bispezifischen Antikörper zur Krebstherapie ist schon vor mehr als 25 Jahren erstmals beschrieben worden (8). Und dennoch hat es erst ein bispezifischer Antikörper in Europa zur Zulassung geschafft: Catumaxomab 2009 zur Therapie des malignen Aszites. Auch BiTE haben eine lange Entwicklungsgeschichte (9). Klinische Studien von Blinatumomab in der Phase I/II bestätigten mit Ansprechraten von circa 80 Prozent bei Patienten mit akuter lymphatischer Leukämie (B-ALL) die hohe tumorlytische Aktivität. Allerdings hat Blinatumomab nur eine Halbwertszeit von wenigen Stunden im Serum und muss deshalb Patienten für Wochen über eine Minipumpe stetig infundiert werden. In diesem Jahr beginnt eine Phase-III-Studie mit B-ALL-Patienten. Primärer Endpunkt sei das Gesamtüberleben, erläutert Bauerle. „Wir glauben, dass wir die Substanz jetzt rasch zur Marktreife bringen.“

Dr. rer. nat. Nicola Siegmund-Schultze

@Literatur im Internet:
www.aerzteblatt.de/lit0614

1.
Slikowski M X, Mellmann I: Antibody therapeutics in cancer. Science 2013; 341: 1192–8. CrossRef MEDLINE
2.
Weiner LM, Murray JC, Shuptrine CW: Antibody-based immunotherapy of cancer: new insights, new targets. Cell 2012; 148: 1081–4. CrossRef MEDLINE PubMed Central
3.
Elert E: Calling cells to arms. Nature 2013; 504: Outlook Cancer Immunotherapy, 2–3. MEDLINE
4.
Lutterbuese R, Raum T, Kischel R, et al.: T cell-engaging BiTE antibodies specific for EGFR potently eliminate KRAS- and BRAF-mutated colorectal cancer cells. PNAS 2010; 107: 12605–10. CrossRef MEDLINE PubMed Central
5.
Bauerle PA, Reinhardt C: Bispecific T-cell engaging antibodies for cancer therapy. Cancer Res 2009; 69: 4941–4. CrossRef MEDLINE
6.
Bargou R, Leo E, Zugmaier G, et al.: Tumor regression in cancer patients by very low doses of T cell-engaging antibody. Science 2008; 321: 974–74. CrossRef MEDLINE
7.
Couzin-Frankel J: Cancer Immunotherapy. Breakthrough of the year 2013. Science 2013; 342: 1432–3. CrossRef MEDLINE
8.
Staerz UD, Kanagawa O, Bevan MJ: Hybrid antibodies can target sites for attack by T cells. Nature 1985; 314: 626–31. CrossRef MEDLINE
9.
Mack M, Riethmueller G, Kufer P, et al.: A small bispecific antibody construct expressed as a functional single-chain molecule with high tumor cell cytotoxicity. PNAS 1995; 92: 7021–5. CrossRef MEDLINE
1.Slikowski M X, Mellmann I: Antibody therapeutics in cancer. Science 2013; 341: 1192–8. CrossRef MEDLINE
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