Nebenwirkungen von therapeutischen Proteinen

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Forschung
Medizin
Pharmaceutical Tribune • 2. Jahrgang • Nr. 10 • 31. Mai 2010
Nebenwirkungen von therapeutischen Proteinen
Nützlich – aber in Einzelfällen gefährlich
Bei der therapeutischen Gabe
von Substanzen unterscheidet man
generell zwischen der aktiven und
passiven Verabreichung, wobei im
ersten Fall die klassische Impfung ge­
meint ist – das heißt, es wird eine er­
wünschte Immunreaktion gegen ein
definiertes Protein gezielt induziert.
Im Gegensatz dazu ist bei der pas­
siven Darreichung von therapeutisch
wirksamen Molekülen (z.B. Antikör­
per in der Onkologie zur Tumorbe­
kämpfung oder Wachstumsfaktoren
zur Anregung der Proliferation von
speziellen Immunzellen) eine Im­
munreaktion höchst unerwünscht
und gefährlich für den Patienten. Da­
her ist es behördlich vorgeschrieben,
das immunogene Potenzial von Bio­
therapeutika mit fundierten analy­
tischen Methoden zu testen.
Die aktive Applikation
Unter Impfung versteht man die
Stimulation des Immunsystems zur
Bildung spezifischer Antikörper
und spezifischer T-Zellen durch
die Applikation von Antigenen.
Die im Zuge einer Impfung ge­
nerierte Immunantwort entspricht
dem Mechanismus, der während
einer natürlicher Infektion abläuft.
Ziel der aktiven Immunisierung ist
letztlich die Bildung von neutrali­
sierenden Antikörpern, die Ausbil­
dung eines so genannten immuno­
logischen Gedächtnisses (Memory)
bezüglich des Pathogens. Als Bei­
Schematische Darstellung der Immunantwort
Grafik: Vela Labs
WIEN – Die ungewollte Immunreaktion gegen therapeutische
Proteine kann in Einzelfällen
neben der Neutralisierung der
Wirkung sogar zur Bedrohung
des Patientenlebens führen.
Daher wird von Behörden die
Testung des immunologischen
Potenzials zwingend vorgeschrieben.
Nach Aufnahme des Proteins durch eine Antigen-präsentierende Zelle (APZ) wird
dieses in Bruchstücke zerlegt und an der Oberfläche der APZ einer T-Zelle „präsentiert“. Die Interaktion der beiden Zellen erfolgt durch spezifische Proteinstrukturen
und führt zur Reifung der T-Zelle. Trifft nun eine aktivierte T-Zelle auf eine naive
B-Zelle, wird diese aktiviert und dadurch zur Antikörper-sezernierenden PlasmaZelle – gleichzeitig entstehen Memory-B-Zellen, die bei einer Reinfektion sofort
wieder spezifische Antikörper produzieren.
spiel sei hier FSME (FrühsommerMeningoenzephalitis)
genannt,
eine schwere Viruserkrankung, die
zur Entzündung des Gehirns, der
Hirnhäute und des Zentralnerven­
systems führt.
Der Impfstoff besteht aus inak­
tivierten Viren und wird in den
Muskel (intramuskulär) gespritzt.
Innerhalb von etwa zwei Wochen
baut dann das Immunsystem die
spezifische Antwort auf. Diese führt
dazu, dass bei wiederkehrender Ex­
position im Zuge einer Reinfektion
sofort spezifische Antikörper zur
Verfügung stehen, da diese „Me­
mory-B-Zellen“ bei der nächsten
Infektion wesentlich schneller und
besser reagieren können als nai­
ve, ruhende B-Zellen. Um eine Im­
munantwort mit entsprechender
Stärke zu generieren, wird das je­
weilige Immunogen mit einem so
genannten Adjuvans gemischt und
dann appliziert. Als Adjuvanzien
bezeichnet man Substanzen, die
die Immunogenität erhöhen, aber
mit dem Immunogen keine stabile
Verbindung eingehen, sondern als
Emulsion vorliegen und zwei Wirk­
weisen haben: (1) Lösliche Prote­
in-Antigene werden in partikuläres
Material umgewandelt und dadurch
von so genannten Antigen-präsen­
tierenden Zellen wesentlich besser
aufgenommen und (2) danach auch
wirkungsvoller den Zellen des Im­
munsystems zur „Weiterverarbei­
tung“ präsentiert (s. Abbildung)1.
Die passive Applikation
Unter passiver Immunisierung
versteht man das intravenöse Ver­
abreichen von Antikörper-Präpara­
ten, die ganz spezifisch das Patho­
gen erkennen. Solche Antikörper
werden aus den Seren von immu­
nisierten Tiere gewonnen oder sind
gentechnisch hergestellt. Diese Ap­
plikationsform stellt eine wertvolle
Notfallmaßnahme dar, da eine sehr
schnelle Wirkung erreicht wird. Als
Beispiel sei hier Tetanus (Wundstarr­
krampf) genannt, eine häufig töd­
lich verlaufende Infektionskrank­
heit, welche die muskelsteuernden
Nervenzellen befällt und durch das
Bakterium Clostridium tetani aus­
gelöst wird. Die resistenten Sporen
des Bakteriums kommen nahezu
überall vor, auch im Straßenstaub
oder in der Gartenerde. Die Infekti­
on erfolgt durch das Eindringen der
Sporen in Wunden. Nach einer Ver­
letzung wird, sofern kein oder unzu­
reichender Impfschutz besteht, so­
wohl eine aktive als auch passive, also
eine simultane Immunisierung not­
wendig. Diese besteht aus der Injek­
tion eines (chemisch) abgeschwäch­
ten, aber immunogenen Toxins
– dem so genannten Toxoid – aber
auch aus einem kombinierten Teta­
nus-Diphtherie-Impfstoff und einer
Injektion von mit menschlichen Anti­
körpern gegen den Tetanus­erreger
angereichertem Serum. Die passiv
wirkende Serumgabe soll das Zeit­
intervall bis zum Eintritt der Antikör­
perbildung (ungefähr zwei Wochen)
überbrücken, die von der aktiven
Toxoidgabe angeregt wurde.
Ungewollte Reaktionen
Neben der einmaligen passiven
Gabe von spezifischen Antikör­
pern im Zuge der Notfallmaßnahme
werden Proteine auch zu therapeu­
tischen Zwecken über eine länge­
re Zeit wiederholt verabreicht. Die­
se passive Applikation, besonders
von Antikörpern, birgt das Risiko
einer ungewollten Immunreaktion
gegen das dargereichte Protein. Im
therapeutischen Einsatzgebiet wer­
den heutzutage fast ausschließlich
Proteine verwendet, die in diversen
Wirtszellen rekombinant produziert
werden. Neben E. coli finden vor
allem Säugerzellsysteme wie CHO
(Chinese Hamster Ovarian)-Zellen
bei der Produktion von Biophar­
mazeutika Anwendung, insbeson­
dere im Bereich der rekombinanten
monoklonalen Anti­körper. Hierbei
wird die zu der humanen Amino­
säurensequenz korrespondieren­
de Nukleotidsequenz in die Pro­
duktionszellen eingebracht und von
diesen in großen Mengen produ­
ziert. Das entstehende humane Pro­
tein wird dann großtechnisch ange­
reichert und für die Applikation im
Menschen hochrein formuliert.
Die Erfahrungen, die hierbei ge­
macht wurden, waren insofern über­
raschend, als vereinzelt eine Antikör­
perbildung (Anti Drug Antibodies
– ADAs) gegen das passiv applizierte
humane Protein nachgewiesen wer­
den konnte. ADAs stellen ein ernstes
Problem dar, da sie (1) durch Bindung
an das applizierte Protein dessen the­
rapeutische Wirkung zunichte ma­
chen können oder (2) durch Bildung
von Immunkomplexen das Immun­
system so (über)aktivieren können,
dass Gefahr für das Leben des Pati­
enten besteht. Besonders bei der Ap­
plikation von therapeutischen mo­
noklonalen Antikörpern besteht hier
ein erhöhtes Gefahrenpotenzial, da
deren spezifische Bindungsstruktu­
ren immunogenes Potenzial haben.
Sowohl die amerikanische wie die
europäische Gesundheitsbehörde
haben die überragende Bedeutung
der ungewollten Immunogenität für
die Patienten erkannt und deren Tes­
tung als zulassungsrelevante Daten
in den Monographien verankert2.
Dr. Andreas Nechansky
www.vela-labs.at
1
ancer Immunotherapy Biotechnology J.
C
(2006); 1:138–147
2
HAHA – nothing to laugh about. Measuring
the immunogenicity (human anti-human anti­
body response) induced by humanized monoc­
lonal antibodies applying ELISA and SPR tech­
nology. J. Pharm. Biomed. Analysis (2010); 51:
252–254