Aktive/passive Immunisierung und Antikörpertherapie, Ausblick auf

Aktive/Passive
Immunisierung und
Antikörpertherapie,
Ausblick auf MEDI 524
Bernhard Resch
Medizinische Universität Graz
Vaccine Immune Responses
AK-Bildung bei (A)
Polysaccharid-AG und
(B) PolysaccharidProtein Konjugat
Ada G. Vaccines and
vaccination. NEJM 2001
Immunantwort bei intranasaler
Infektion mit Influenzavirus
Ada G. Vaccines and vaccination. NEJM 2001
Progression der RSV-Infektion und
ihre Abwehrmechanismen
B-Zell-Gedächtnis
Ehl, Monatsschr Kinderheilkd 2005
T-Zell-Gedächtnis
Ehl, Monatsschr Kinderheilkd 2005
Antivirale Effektormechanismen von
Antikörpern
Bedeutung umstritten
bzw. unklar
Ehl, Monatsschr Kinderheilkd 2005
Was ist die ideale Impfimmunität?
„
„
„
Viren haben sich in langer
Koevolution gemeinsam mit ihrem
Wirt entwickelt
Ideale Virus-Wirt-Beziehung
zeichnet sich durch das Prinzip der
„balancierten Pathogenität“ aus
Idealerweise sollte daher ein
Impfstoff wesentliche Parameter
der Wildinfektion imitieren:
„
„
„
„
„
die Eintrittspforte
die typische Inokulationsdosis
der Zelltropismus
die Replikationsdynamik und
die Fähigkeit zur Persistenz
Antivirale Immunität:
B-Zellen
„ Rasche Wirkung durch
Neutralisation
„ Wirksam gegen extrazelluläre
Viren
„ Wirksam an Mukosaoberflächen
T-Zellen
„ Wirksam gegen intrazelluläre Viren
„ Vermitteln „sterilisierende“
Immunität
„ Können auch in Anwesenheit von
Antikörpern induziert werden
Immunpathologische Reaktionen
„
B-Zellen
Immunkomplexbildung
„ Komplementaktivierung
„
„
T-Zellen
Zytotoxische Lyse infizierter Zellen
„ Immundeviation (Th1 vs. Th 2)
„ Makrophagenaktivierung (bei fehlender
Kontraktionsphase)
„
Fehlgesteuerte Immunität durch
Impfung — das Beispiel RSV-lot100
„
„
„
„
„
„
frühen 1960er Jahren erster RSV-Impfstoff
Formalin inaktiviert und mit einem aluminiumbasierten Adjuvans
in zwei oder drei intramuskulären Dosen im Abstand von 1–3
Monaten an Kinder zwischen 2 Monaten und 7 Jahren verimpft
induzierte in den geimpften Kindern eine überschießende
pathologische Antwort nach RSV-Wildinfektion
Tragischerweise starben zwei geimpfte Kinder nach RSVInfektion
Die meisten Kinder, die mit RSV-lot100 geimpft wurden, zeigten
eine Serokonversion nach Impfung mit hohen Titern gegen das
RSV-F-Protein
Das Problem des Impfstoffs war also nicht die fehlende
Induktion von Immunität, sondern die Induktion einer falschen
Immunität.
Antikörpervermittelte Immunität
„
„
„
Bei Kindern ohne Antikörpern (X-linked
agammaglobulinemia) sind keine schwereren
Verläufe von RSV-Infektionen beschrieben.
Auch im Maus-Modell zeigen B-Zell-defiziente
Tiere eine Kinetik der Viruselimination, die der
von immunkompetenten Tieren vergleichbar ist.
>>>>>> Wie bei den meisten Viren spielen
Antikörper bei der Primärinfektion mit RSV
also keine Rolle.
Antikörpervermittelte Immunität
„
Interessanterweise wird auch bei der
Sekundärinfektion von B-Zell-defizienten
Tieren das Virus sehr rasch eliminiert.
„
„
„
Dies ist allerdings manchmal verbunden mit einer
stärkeren Erkrankung.
Antikörper sind also nicht unbedingt notwendig
für schützende Immunität gegen RSV.
>>>>> Offensichtlich ist aber eine balancierte
B- und T-Zell-Immunität notwendig, um nicht
nur die Virusausbreitung, sondern auch die
klinische Erkrankung zu verhindern
Antikörpervermittelte Immunität
„
RSV-spezifische Antikörper
können ohne Anwesenheit von
T-Zellen vor einer RSVErkrankung schützen
„
Korrelation zwischen
mütterlichen Spiegeln von
neutralisierenden RSVAntikörpern und der Schwere
einer kindlichen Erkrankung
nach Infektion nicht in allen
Studien gefunden
„
„
Schutz vor RSV-Erkrankung
durch Antikörper wird belegt
durch die prophylaktische
Wirkung von RSVspezifischen AK (Palivizumab)
auch nach natürlicher RSVInfektion trotz hoher Spiegel
neutralisierender Antikörper
eine RSV-Reinfektion möglich
Dies spricht in Verbindung mit der eingeschränkten Wirksamkeit mütterlicher oder
transfundierter Antikörper aber eher dagegen, dass Antikörper allein hinreichend
sind.
Antikörpervermittelte Immunität
„
Problem:
„
„
„
Antikörper weitgehend wirkungslos, sobald das Virus seine
Zielzelle infiziert
kann sich RSV auch durch Zellfusionen von Zelle zu Zelle
ausbreiten
Anwesenheit (Maus-Modell) mütterlicher Antikörper
verhindert, dass eine Lebendimpfung mit RSV in
ausreichendem Maße kindliche B-Zellen aktiviert. Bei
Reinfektion stehen dann keine ausreichenden Spiegel
neutralisierender Antikörper zur Verfügung, um die
Virusreplikation rasch zu unterbinden.
T-Zell vermittelte Immunität
„
T-Zellen wirken im Wesentlichen über Zytokine, während vor allem CD8+-T-Zellen
auch zytotoxische Funktion ausüben. Der wesentliche molekulare Mechanismus ist
hierbei die perforinvermittelte Induktion von Zelltod. Die CD95-vermittelte Apoptose
spielt wahrscheinlich bei der Kontrolle von Virusinfektionen eine geringere Rolle. TZellen können also keine freien Viren erkennen, sind aber in der Lage, über die
Erkennung und Zerstörung infizierter Zellen sterilisierende Immunität zu vermitteln.
Antivirale Effektormechanismen:
Kontaktabh. Zytotoxizität
Ehl, Monatsschr Kinderheilkd 2005
T-Zell vermittelte Immunität
„
„
„
„
Kinder mit fehlender T-Zell-Immunität sind außerordentlich
suszeptibel für protrahierte Infektionen mit RSV. Patienten mit
schwerem kombiniertem Immundefekt (SCID) sind nicht in der
Lage, das Virus zu eliminieren. (Auch im Maus-Modell werden
Tiere ohne T-Zellen zu chronischen Virusausscheidern.)
CD4+- und CD8+-T-Zellen (selektive Depletionsexperimente)
können sich gegenseitig kompensieren (CD8+-T-Zellen
offensichtlich wichtiger).
Trotz der Viruspersistenz kommt es interessanterweise nur zu
einer mäßigen Erkrankung
Insgesamt ist T-Zell-Immunität für die Kontrolle einer Primärinfektion also notwendig — zur Kontrolle einer Sekundärinfektion reicht wahrscheinlich meistens die antikörpervermittelte
Immunität aus.
RSV-lot100 — immunologische Erklärungen
„
„
AK (ELISA) zeigten nur geringe Aktivität im Neutralisationstest.
Formalininaktivierung - Epitope auf den Oberflächenproteinen von
RSV verändert (gegen die schützende neutralisierende Antikörper induziert
werden sollten)
„
„
Keine lokale mukosaassozierte Immunität
keine gute CD8+-T-Zell-Antwort (aufgrund fehlender Replikation)
induziert
„
„
Th2-Immunantwort induziert, die bei Kontakt mit RSV zur
Reaktivierung von CD4+-T-Zellen mit erhöhter lokaler Produktion
von IL-4, IL-5, und IL-10 geführt hat.
„
„
Virus nicht rasch genug eliminiert, weitere Ausbreitung im unteren Atemwegstrakt
Einstrom von eosinophilen Granulozyten - Sekretion ihrer Mediatoren -Inflammation u.
Bronchokonstriktion
Bildung und Ablagerung von Immunkomplexen
„
über Komplementaktivierung Beitrag zur pulmonalen Pathologie (Parallele zu früher
eingesetztem formalininaktivierten Masernimpfstoff)
RSV Impfstoffprobleme
„
„
„
Negative Erfahrungen aus den 60-er Jahren
Kein ideales Tiermodell
Unterschiedliche Zielpopulationen
„
„
„
Antigenvarianten der RSV-Untergruppen A, B (25% Übereinstimmung)
Primäres Ziel ist der sehr junge Säugling
„
„
„
„
„
„
Immunisierung 1. Lebensmonat, mehrere Impfdosen notwendig
Immunologische Unreife
Kurzlebige Mucosa-Immunität
Sicherheitsbedenken bei Neugeborenen
Inhibierende mütterliche Antikörper
Mögliche Interaktionen mit anderen aktiven Immunisierungen bei Kindern
Inkomplette Immunität gegenüber natürlicher RSV Infektion
„
Æ Still issues
Entwicklung eines monoklonalen
Antikörpers
F protein
G protein
Myelom Zelle
B Zelle
• Jede B Zelle
produziert unterschiedliche AK
• B Zellen haben kurze
Lebenserwartung in
der Kultur
• Krebszelle
• Unbegrenzte
Lebenserwartung in Kultur
• Entwickelt keine AK
Fusion
Hybrid Zelle
• Unbegrenzte Lebenserwartung in der Kultur
• Einzelne Zelle produziert einen einzelnen AK
Monoclonaler Antikörper
Immunisierung Maus
MAb Screening
Isolation B Zellen
Milzentfernung
Typisierung einzelner Zellen
Fusion mit
Myelomzellen
Binding
site
Binding
site
Light
chain
-S
-S
-S
-S
-
-S-S-
Binding
sites
Variable
regions
Heavy
chain
CDRs
-S
-S
-S
S-
-
-S-S-
Constant
regions
CDRs bestimmen die
Bindungsspezifität des AK
Abb. 1:
Human frameworks
+
Mouse CDRs
Abb. 3:
Abb. 2:
NS0
NS0
Myelomzelle
Myelomzelle
Plasmid
Plasmid DNA
DNA
Electroporate DNA
into cell
Synagis produzierende Zelle
Medi 524
70-fach bessere Bindung an das RSV FGlykoprotein in vitro
„ 20-fach bessere RSV Neutralisation in vitro
(Gewebekulturen)
„ Reduziert auf 100-fach niedrigere RSV-Titer im
Tiermodell (Baumwollratte)
„ Verhindert Virusreplikation im Ggs. zu Palivizumab
auch in den oberen Atemwegen
„
Development of motavizumab, an ultra-potent antibody for the prevention of
respiratory syncytial virus infection in the upper and lower respiratory tract.
Wu et al, J Mol Biol. 2007 May 4;368(3):652-65.
Medi 524 - Mausmodell
Comparative Effects of Two Neutralizing Anti-Respiratory Syncytial Virus (RSV) Monoclonal
Antibodies in the RSV Murine Model: Time versus Potency
Mejıas et al, ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY, 2005, 49, 11:4700–4707
Medi 524 - Mausmodell
Comparative Effects of Two Neutralizing Anti-Respiratory Syncytial Virus (RSV) Monoclonal
Antibodies in the RSV Murine Model: Time versus Potency
Mejıas et al, ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY, 2005, 49, 11:4700–4707
Medi 524 - Mausmodell
Comparative Effects of Two Neutralizing Anti-Respiratory Syncytial Virus (RSV) Monoclonal
Antibodies in the RSV Murine Model: Time versus Potency
Mejıas et al, ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY, 2005, 49, 11:4700–4707
MI-CP110 Design (Premature, BPD/CLD)
1st Injection
End of FollowLast Injection
up Period
Injections q 30 days
Protocol Completed
R
A
N
D
O
M
I
Z
E
Palivizumab - IM 15 mg/kg
30 days after
last scheduled
infusion visit
(Efficacy and Safety)
Study period = 150 days
MEDI-524 - IM 15 mg/kg
Primary Endpoint - RSV
Hospitalization
MedImmune Pressemitteilung
„
„
„
„
347 Zentren von 24 Ländern
6.635 FG mit/ohne BPD, 3 RSV-Saisonen
26 % weniger RSV-Hosp. Motavizumab vs.
Palivizumab
RSV Erkrankungsrate: 1.4 % für Motavizumab
vs. 1.9 % für Palivizumab [RR: 0.740, CI 95 %:
(0.503 -1.083)]; p<0.01 für Nicht-Unterlegenheit
(non-inferiority)
Toronto, 8. Mai 2007