Bispezifischer Antikörper

Ein bispezifischer Antikörper (Abkürzung: BsMAb von engl. bispecific monoclonal antibody), auch als Hybrid-Antikörper bezeichnet, ist ein Immunkonjugat, das aus Bestandteilen von zwei unterschiedlichen monoklonalen Antikörpern aufgebaut sind. Bispezifische Antikörper sind ein potenzielles Therapiekonzept in der Krebsimmuntherapie und Gegenstand von klinischen Studien.

Aufbau und Wirkungsmechanismus

Schematische Darstellung verschiedener Antikörper und Antikörper-Fragmente.
Von den sechs dargestellten Varianten sind Quadroma, chemisch gekoppelte Fab und BiTE bispezifische Antikörper.

Wirkungsmechanismus eines bispezifischen Antikörpers am Beispiel eines BiTE-Antikörpers.

Ein bispezifischer Antikörper der ersten Generation – auch als Quadroma bezeichnet – besteht aus je einer schweren und einer leichten Kette zweier unterschiedlicher monoklonaler Antikörper. Die beiden Arme des Antikörpers sind dabei gegen jeweils andere Antigene gerichtet. Der Fc-Teil (der „Fuß“ des Antikörpers) wird gemeinsam aus den beiden schweren Ketten der Antikörper gebildet und stellt die dritte Bindungsstelle des bispezifischen Antikörpers dar. Durch diesen Aufbau ist es beispielsweise möglich das Paratop eines gegen ein Tumorantigen gerichteten Antikörpers und das Paratop eines anderen gegen ein Lymphozyten-Antigen gerichteten Antikörpers, auf je einem Arm des bispezifischen Antikörpers zu platzieren. Bei diesem Beispiel ist es dann möglich, dass der Antikörper an eine Tumorzelle mit dem entsprechenden Tumorantigen und an einen Lymphozyten bindet. Über den Fc-Abschnitt des bispezifischen Antikörpers können dann noch antigenpräsentierende Zellen wie beispielsweise B-Zellen oder Makrophagen binden und einen Drei-Zell-Komplex bilden. Durch diesen Drei-Zell-Komplex ergibt sich im Regelfall eine verbesserte Aktivierung der körpereigenen Immunzellen gegenüber den Tumorzellen.

Von diesem Aufbau weichen die bispezifischen Antikörper der neueren Generation ab. Sie können aus zwei scFv-Fragmenten (Fragmente monoklonaler Antikörper) aufgebaut sein. Beispielsweise kann so ein auf das Antigen CD3 ausgerichteter Antikörper mit dem zweiten Paratop, mit geringerer Affinität,^[1] auch an T-Zellen binden und erst im Fall der Bindung an die Tumorzelle mit dem CD3-Antigen, die T-Zelle aktivieren.^[2] Man spricht in diesen Fällen von bispezifischen Antikörpern zur Rekrutierung von Effektorzellen.^[3] Dieses Konzept wird „BiTE“ (engl.: bispecific T-cell engager) genannt.^[4][5][6]

Vorteile gegenüber monoklonalen Antikörpern

Wird ein Paratop gegen T-Zellen gerichtet, so können auch diese Zellen aktiviert werden. Mit normalen monoklonalen Antikörpern ist dies nicht möglich, da T-Zellen über keine Fc-Rezeptoren verfügen.^[7] Bispezifische Antikörper weisen darüber hinaus ein höheres zytotoxisches Potenzial auf. Sie binden auch an Antigene, die relativ schwach exprimiert werden.^[8][9] Die notwendige Dosis pro Patient liegt im Bereich von 0,01 mg·m⁻²·d⁻¹ und ist um mehrere Größenordnungen niedriger als bei monoklonalen Antikörpern.^[7]

Herstellung

Bispezifische Antikörper kommen in normalen Lebewesen nicht vor, weshalb sie künstlich hergestellt werden müssen. Die ersten Konzepte für bispezifische Antikörper stammen aus der Mitte der 1980er Jahre.^[10] In der Folge wurden die ersten bispezifischen Antikörper in extrem aufwändiger Weise hergestellt, was die Weiterentwicklung dieses Konzeptes für viele Jahre erheblich einschränkte. Eines der Verfahren ist die Fusion von zwei Hybdridome mit der Hybridom-Technik (Quadroma-Technik).^[11] Eine andere Variante ist die chemische Kopplung zweier Antikörper oder Antikörper-Fragmente.^{[3][12][13][14][15][16]}

Mit Hilfe gentechnischer Verfahren ist die Synthese auch von größeren Mengen bispezifischer Antikörper für therapeutische Anwendungen mittlerweile möglich. Insbesondere die rekombinante Herstellung bispezifischer Antikörper aus Antikörperfragmenten ist das gegenwärtig etablierte Herstellungsverfahren. Ein BiTE-Antikörper kann über vier kodierende Gene zu einem einzelnen Protein mit ungefähr 55 kDa molarer Masse rekombinant hergestellt werden.^[17]

Entwicklungsstatus

Die klinischen Ergebnisse mit der ersten Generation bispezifischer Antikörper konnten die anfänglichen Erwartungen nicht erfüllen.^[18] Ursache hierfür waren die geringe Wirksamkeit – unter anderem wegen einer sehr kurzen Plasmahalbwertszeit der Hybrid-Antikörper^[8] – und deren Immunogenität. Die Quadroma-Antikörper zeigten in ersten klinischen Studien bei einem Teil der Patienten einen therapeutischen Effekt.^[19][20][21] Die Immunogenität – bedingt durch die murinen Bestandteile des bispezifischen Antikörpers – führte allerdings zu einer Humanen-Anti-Maus-Antikörper-Antwort, mit der Ausschüttung von HABA (human-anti-bispecific antibodies). Dies schloss eine längere Behandlung mit bispezifischen Antikörpern aus.^[3][22] Außerdem bewirkte der Fc-Teil der Quadroma-Antikörper eine Kreuzvernetzung mit verschiedenen Fc-Rezeptoren, wodurch es zu einer stark erhöhten Freisetzung von Zytokinen und dadurch bedingt zu heftigen Nebenwirkungen kam.^[9][23][24]

Bessere Ergebnisse – mit weniger Nebenwirkungen – konnten bei chemisch miteinander verbundenen bispezifischen Fab-Fragmenten erzielt werden. Die klinischen Studien verliefen recht vielversprechend.^{[18][25][26][27][28]} Das aufwändige und dadurch sehr kostspielige Herstellungsverfahren führte letztlich dazu, dass keine umfangreicheren klinischen Studien (Phase III) durchgeführt wurden.^[3] Das Interesse am Konzept der bispezifischen Antikörper ließ in der Folgezeit merklich nach. 2009 jedoch wurde der erste in Hybidom-Technik hergestellte bispezifische Antikörper für die Anwendung beim Menschen zugelassen, und zwar Catumaxomab für die Behandlung der bösartigen Bauchwassersucht.^[29]

Durch die Entwicklung des BiTE-Konzeptes ist das Interesse an bispezifischen Antikörpern in den letzten Jahren wieder erheblich gestiegen. Gegenwärtig (Stand 2010) sind zwei BiTE-Antikörper in klinischen Studien. Blinatumomab, ein Antikörper der gegen CD3 und CD19 gerichtet ist, wird bei Patienten in späten Phasen des Non-Hodgkin-Lymphoms^[7] und bei Patienten mit akuter lymphoblastische Leukämie der B-Zellreihe (B-ALL) getestet. Der zweite BiTE-Antikörper in klinischer Erprobung ist MT110.^[30] Er ist gegen die Antigene CD3 und EpCAM (engl.:epithelial cell adhesion molecule) gerichtet und soll gegen das Bronchialkarzinom und gastrointestinale Krebserkrankungen wirksam sein.^[6]

Siehe auch

• Einzeldomänenantikörper

Literatur

Fachbücher

• C. Huber (Herausgeber) u. a.: Krebsimmuntherapien. Deutscher Ärzteverlag, 2007, ISBN 3-769-11212-1

Review-Artikel

• P. Bühler und U. Elsässer-Beile: Bispecific antibodies and diabodies for cancer immunotherapy. In: Immunotherapy Vol 4(5), 2012, S. 459–460. PMID 22642325
• R. Repp u. a.: Bispezifische Antikörper in der Hämatologie und Onkologie. In: Internist (Berl) 42, 2001, S. 854–859. PMID 11449632
• S. L. Morrison: Two heads are better than one. In: Nature Biotechnology 25, 2007, S. 1233–1234. PMID 17989683
• N. Fischer und O. Léger: Bispecific antibodies: molecules that enable novel therapeutic strategies. In: Pathobiology 74, 2007, S. 3–14. PMID 17496428
• Marvin JS, Zhu Z.: Recombinant approaches to IgG-like bispecific antibodies. In: Acta Pharmacol Sin 26, 2005, S. 649–658. PMID 15916729
• M. W. Fanger u. a.: Production and use of anti-FcR bispecific antibodies. In: Immunomethods 4, 1994, S. 72–81. PMID 8069530
• P. Chames und D. Baty: Bispecific antibodies for cancer therapy. In: Curr Opin Drug Discov Devel 12, 2009, S. 276–283. PMID 19333873
• M. R. Suresh u. a.: Advantages of bispecific hybridomas in one-step immunocytochemistry and immunoassays. In: PNAS 83, 1986, S. 7989–7993. PMID 2429324

Fachartikel

• P. Kufer u. a.: A revival of bispecific antibodies. In: Trends Biotechnol 22, 2004, S. 238–244. PMID 15109810
• S. Dincq u. a.: Expression and purification of monospecific and bispecific recombinant antibody fragments derived from antibodies that block the CD80/CD86-CD28 costimulatory pathway. In: Protein Expr Purif 22, 2001, S. 11–24. PMID 11388794
• P. W. Parren und D. R. Burton: Immunology. Two-in-one designer antibodies. In: Science 323, 2009, S. 1567–1578. PMID 19299606
• D. Rüttinger u. a.: BiTE®-Antikörper: Durch Bispezifität T-Lymphozyten gegen Tumorzellen richten. In: Journal Onkologie Online-Ausgabe April 2008

Weblinks

• Bispezifische Antikörper Uniklinikum München
• A Supersize BiTE into Cancer. A New Era of Immunotherapy? (englisch)

Einzelnachweise