Dinutuximab
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Pharmazeutische Chemie – Dinutuximab Dinutuximab (Unituxin®) Dinutuximab (Unituxin®) ist ein monoklonaler chimärer Antikörper (frühere Bezeichnung: ch14.18), der im Rahmen einer passiven Immuntherapie beim Neuroblastom, einer malignen Erkrankung des sympathischen Nervensystems und mit 7 bis 8% aller Krebserkrankungen der häufigste extrakranielle solide Tumor im Kindesalter, neu zugelassen ist. Dinutuximab ist ein anti-Gangliosid GD2-Antikörper, der an das auf der Tumorzelloberfläche herausragende Glykosphingolipid Gangliosid (GD2) bindet. In Deutschland erkranken pro Jahr etwa 150 Kinder. Als embryonaler Tumor tritt das Neuroblastom nämlich meist im sehr frühen Kindesalter auf, wobei ungefähr 40% bereits im ersten Lebensjahr erkranken und etwa 90% der Neuroblastom-Patienten sind jünger als 6 Jahre, mit zunehmendem Alter sinkt die Inzidenz zu erkranken deutlich. Nur sehr selten erkranken auch Erwachsene. Neuroblastome können da entstehen, wo sich sympathisches Nervengewebe befindet, v.a. in den Nebennieren, entlang der Wirbelsäule, im Hals- und Nackenbereich, entlang des zervikalen, thorakalen und abdominalen Grenzstranges im Brust-, Bauch- und Beckenraum, in den Paraganglien, nicht aber im Gehirn. Bei Diagnosestellung ist etwa die Hälfte der Neuroblastome bereits metastasiert, bevorzugt in Knochenmark, Knochen, Lymphknoten, Leber, Haut, seltener im ZNS und in der Lunge (S1-Leitlinie Neuroblastom 2011). Die Therapie des Neuroblastoms richtet sich nach Art und Stadium des Tumors sowie dem Alter. Die Standardbehandlungsverfahren beim Neuroblastom bestehen aus der operativen Entfernung des Tumors, der Chemo- und der Strahlentherapie, wobei diese oftmals in Kombination eingesetzt werden. Zusätzlich können weitere Verfahren zum Einsatz kommen wie etwa die Behandlung mit Methyliodbenzylguanidin (MIBG-Therapie) oder Retinsäuren sowie eine HochdosisChemotherapie mit autologer Stammzelltranspantation. Die 5-Jahre-Überlebensrate für alle Patienten beträgt 79%, hängt individuell aber stark vom Alter des Patienten, vom Tumorstadium und von molekulargenetischen Veränderungen ab, und das klinische Bild des Neuroblastoms reicht von vollständiger spontaner Heilung bis zu einer explosionsartigen Progression trotz einer multimodalen intensiven Therapie. Faktoren für eine schlechte Prognose sind u.a. zunehmendes Alter (> 18 Monate), fortgeschrittenes Stadium mit Metastasierung und insbesondere die Amplifikation des MYCN-Onkogens. In den Stadien 1 und 2 des International Neuroblastoma Staging Systems (INSS), also bei Niedrig-Risiko-Patienten, beträgt die Überlebensrate nach 5 Jahren mehr als 95%. Patienten mit einem Hochrisiko-Neuroblastom dagegen haben nur eine 30- bis 40-prozentige Überlebenschance nach 5 Jahren (Mora 2016). Das Therapiekonzept mit dem besten klinischen Ergebnissen bei Patienten mit einem Hochrisiko-Neuroblastom sieht eine maximale Therapie vor mit InduktionsPolychemotherapie, Operation, einer Hochdosis-Chemotherapie und autologer Stammzelltransplantation sowie gegebenenfalls noch Radiotherapie bzw. MIBGTherapie. Für die Chemotherapie werden Alkylantien (z.B. Cyclophosphamid, Melphalan), Platin-Verbindungen (Carbo- und Cisplatin), Anthrazykline (z.B Doxorubicin), Topoisomerase I-Hemmer (z.B. Topotecan) und Vinca-Alkaloide (z.B. Vincristin, Vindesin) eingesetzt. Zusätzlich können aufgrund zu starker Knochenmarkstoxizität der Chemotherapeutika natürlich supportiv Wachstumsfaktoren notwendig werden. 1 CA 5.11.2016 Pharmazeutische Chemie – Dinutuximab Im Anschluss an die intensive Chemotherapie-Phase kommen auch konsolidierende Wirkstoffe wie z.B. Retinsäure zum Einsatz. in Beim Auftreten von Rezidiven können neuere Therapieansätze dazukommen wie Phase I/II-Studien mit neuen Zytostatika bzw. innovative Therapieansätze (S1-Leitlinie Neuroblastom 2011, Matthay et al. 2012, PDQ Cancer Information Summaries 2016). Nun ist also mit Dinutuximab erstmals ein Wirkstoff erhältlich, der explizit nur für die Therapie des Hochrisiko-Neuroblastoms entwickelt worden ist. Damit steht den betroffenen Patienten zum ersten Mal seit über zehn Jahren eine neue Therapieoption und eine wirkliche Therapie-Innovation zur Verfügung. Dinutuximab (Unituxin®) ist zugelassen für Patienten im Alter von 12 Monaten bis 17 Jahren mit einem Hochrisiko-Neuroblastom, bei denen bereits eine konventionelle Maximaltherapie durchgeführt wurde. D.h. Dinutuximab kommt erst zum Einsatz, wenn die Patienten zuvor eine Induktions-Chemotherapie erhielten und mindestens eine partielle Remission erreicht worden ist, gefolgt von einer myeloablativen Hochdosis-Chemotherapie und autologer Stammzelltransplantation. Dinutuximab wird in Kombination mit GM-CSF (Granulozyten-Makrophagen-Koloniestimulierenden Faktor), IL-2 (Interleukin-2), und Isotretinoin (13-cis-Retinsäure) angewendet. Diese Vierer-Kombination ist der bislang angewendeten StandardMonotherapie mit Isotretinoin signifikant überlegen (Yu et al. 2010). Unituxin® ist ein Konzentrat zur Herstellung einer Infusionslösung, seine Anwendung ist ausschließlich auf Krankenhäuser beschränkt. Dinutuximab wird eingebettet in ein aus 6 Zyklen mit GM-CSF, IL-2 und Isotretinoin bestehendes komplexes Behandlungsschema als intravenöse Infusion mit einer täglichen Dosis von 17,5 mg/m2 über 10-20 Stunden verabreicht. Jeder einzelne Zyklus dauert etwa 24 (Zyklen 1, 3 und 5) bzw. etwa 28 Tage (Zyklen 2, 4 und 6), wobei Dinutuximab nur an 4 Tagen jedes Zyklus verabreicht wird (genauere Informationen s. Fachinformation) (Fachinformation Unituxin® 2016). Dinutuximab ist ein chimärer monoklonaler Antikörper (Silbe -xi-), d.h. die konstanten Domänen des Antikörpers sind humanen Ursprungs, die variablen Regionen, die die spezifischen Antigen-Bindungsstellen enthalten, sind murinen Ursprungs (Little 2015). Die konstanten humanen Regionen beim Dinutuximab sind die IgG1Schwerkette und die Kappa-Leichtkette. Hergestellt wird Dinutuximab in einer murinen Myelomzelllinie (Sp2/0). Durch den chimären Charakter des Dinutuximabs besteht natürlich - gerade im Vergleich zu den sonst heutzutage üblichen humanisierten und humanen Antikörpern - vermehrt die Gefahr einer schweren allergischen Immunreaktion oder sogar des anaphylaktischen Schocks. Eine Prämedikation mit einem Antihistaminikum per i.V.-Injektion wird in der Fachinformation empfohlen. Diese Applikation sollte auch während der Infusion alle 4-6 Stunden erfolgen. Zusätzlich müssen während der Dinutuximab-Infusion Adrenalin und Hydrocortison zur intravenösen Applikation sofort verfügbar sein. Weitere signifikante Nebenwirkungen wie z.B. neuropathische Schmerzen können auftreten, sind aber vorhersehbar und damit durch proaktives Handeln oftmals beherrschbar (Chasick et al. 2015, Bartholomew et al. 2016, Fachinformation Unituxin® 2016). Dinutuximab ist ein sogenannter Anti-Gangliosid GD2-Antikörper, kurz Anti-GD2Antikörper. Ganglioside sind Glykosphingolipide, die zusätzlich Sialinsäure enthalten (GD2 = Disialinogangliosid; GD2 enhält 2 Moleküle Sialinsäure) und auf der Zelloberfläche wichtig sind u.a. für die Signalweiterleitung ins Zellinnere sowie für die 2 CA 5.11.2016 Pharmazeutische Chemie – Dinutuximab Zelladhäsion und -erkennung (Hakomori 2002). GD2 gehört zu den Gangliosiden der B-Serie. Gewöhnliche Zellen exprimieren auf ihrer Oberfläche normalerweise Ganglioside der A-Serie, wohingegen B-Serien-Ganglioside wie GD2 fast nur während der embryonalen Entwicklungsphase exprimiert werden. Ansonsten ist ihr Vorkommen in den verschiedenen Geweben streng reguliert und bei gesunden Erwachsenen vor allem auf das ZNS beschränkt. In niedrigeren Konzentrationen findet man B-Serien-Ganglioside auch im peripheren Nervensystem und auf Melanozyten der Haut (Lammie et al. 1993). Im Gegensatz dazu wird das B-Serien-Gangliosid GD2 auf vielen malignen Zellen in sehr hoher Konzentration exprimiert, nicht nur in Neuroblastomen sondern auch in den meisten Melanomen und in verschiedenen Gehirntumoren, Knochen- und Weichteilsarkomen sowie in kleinzelligen Lungenkarzinomen. Auf nahezu allen Zelloberflächen von Neuroblastomen kommt GD2 in einer Anzahl von geschätzten 510 Millionen pro Zelle vor (Ladisch et al. 1994). Als ein auf malignen Zellen vorkommendes Tumor-Antigen fördert GD2 z.B. in kleinzelligen Lungenkarzinomen und Osteosarkomen die Proliferation sowie die Invasion und Infiltration in andere Gewebe (Yoshida et al. 2001, Shibuya et al. 2012). Gerade wegen dieser Tumorselektivität in Kombination mit der Tatsache, dass GD 2 auf der Zelloberfläche lokalisiert und somit gut erreichbar ist, machen das GD2Antigen zu einer attraktiven Zielstruktur für eine tumorspezifische AntikörperTherapie (Navid et al. 2010, Ahmed und Cheung 2014). Die Entwicklung eines Anti-GD2-Antikörpers gestaltet sich besonders schwierig. Zum einen gilt es, Antikörper mit einer ausreichenden Affinität zu GD 2 zu synthetisieren, um möglichst ein alleiniges Fc-Rezeptor-vermitteltes Absterben der GD2-positiven Tumorzellen zu gewährleisten, da Immunantworten auf Glykane, wie es das Gangliosid GD2 eines ist, in der Regel ohne T-Zell-Hilfe ablaufen. Die andere Schwierigkeit besteht darin, dass GD2 zwar relativ selektiv für die Tumorzelle ist, aber eben nur relativ. Da intravenös applizierte Antikörper die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden, ist für das ZNS, in dem die meisten GD2-positiven nichtmalignen Zellen anzutreffen sind, keine Gefahr gegeben. Allerdings besteht natürlich insbesondere für das periphere Nervensystem sowie für die Melanozyten der Haut – hier sind peripher die höchsten Konzentrationen an GD 2-positiven nichtmalignen Zellen - eine große Gefahr für auftretende Toxizitäten. Diese Herausforderungen gilt es bei der Entwicklung eines Anti-GD2-Antikörpers zu meistern (Ahmed und Cheung 2014). Trotz dieser Einschränkungen sind einige Anti-GD2-Antikörper entwickelt worden (Navid et al. 2010, Matthay et al. 2012, Ahmed und Cheung 2014, Parsons et al. 2013, Dobrenkov und Cheung 2014). Ausgangspunkt für die Entwicklung des Dinutuximabs war der Anti-GD2-Antikörper 14.18, ein vollständig muriner IgG3-Isotyp-Maus-Antikörper (Mujoo et al. 1989). Dieser wurde weiterentwickelt zum Anti-GD2-Antikörper 14G2a, ebenfalls vollständig murin, aber vom IgG2a-Isotyp der Maus (s. Abbildung 1). 14G2a zeigte höhere in vitro- und in vivo-ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity) als 14.18 und wurde für die klinische Entwicklung ausgewählt. 14G2a war auch der erste Antikörper, der klinisch beim Neuroblastom zum Einsatz kam. Die anfangs geringe Wirksamkeit konnte durch die Kombination mit IL-2 erhöht werden (Frost et al. 1997). Als Nebenwirkung traten peripher polyneuropathische Schmerzen auf, die wahrscheinlich auf eine Bindung des Antikörpers an periphere GD 2-positive Nervenzellen zurückzuführen waren. Zusätzlich kam es natürlich wegen des murinen Fremdproteins zu allergischen Reaktionen. 3 CA 5.11.2016 Pharmazeutische Chemie – Dinutuximab Abbildung 1: Übersicht und schematische Darstellung der Entwicklung der Anti-GD2-Antikörper am Beispiel des Dinutuximabs 4 CA 5.11.2016 Pharmazeutische Chemie – Dinutuximab Ein weiterer allgemeiner, aber gravierender Nachteil eines vollständig murinen Antikörpers ist seine vielfach beim Menschen beobachtete niedrige Wirksamkeit und das, obwohl eine hohe Bindungsaffinität zum Gangliosid GD2 gegeben war und in präklinischen Studien starke Antitumorwirkungen registriert wurden. Zurückzuführen ist ein solches Phänomen auf die Bildung neutralisierender Antikörper, sogenannter HAMAs (human anti-mouse antibodies), beim Menschen, die den Anti-GD2Antikörper 14G2a direkt nach Applikation binden und neutralisieren. All diese Gründe führten dazu, dass der murine Antikörper 14G2a mit den konstanten Regionen der schweren und leichten Kette eines humanen IgG1Immunglobulins chimärisiert wurde und so der chimäre Maus-Mensch-Antikörper ch14.18, der später Dinutuximab genannt wurde, erhalten wurde (s. Abbildung 1) (Gillies et al. 1989, Ahmed und Cheung 2014). Der chimäre Anti-GD2-Antikörper ch14.18 (= Dinutuximab) zeigte in vitro direkt eine 50-100-fach stärkere TumorADCC als sein muriner Vorläufer 14G2a (Mueller et al. 1990). Dass Dinutuximab nur ein Glied in der Entwicklungskette der Anti-GD2-Antikörper darstellt und stetig weiter nach Verbesserungen gesucht wird, zeigt der Umstand, dass der murine Antikörper nicht nur zum ch14.18 (= Dinutuximab) chimärisiert wurde, sondern dass auch bereits ein humanisierter Antikörper hu14.18 in der klinischen Testung ist (Matthay et al. 2012, Ahmed und Cheung 2014). Bei hu14.18 sind dann nicht nur wie beim chimären Antikörper ch14.18 die konstanten murinen Domänen durch die korrespondierenden humanen Sequenzen ersetzt, sondern es sind auch die murinen Teile der variablen Regionen durch humane Sequenzen ersetzt, die nicht an der Bindung des Antigens beteiligt sind. Murinen Ursprungs sind bei hu14.18 dann nur noch die Maus-CDRs (complementarity determining regions), 6 Regionen, die durch ihre komplementäre Struktur zum Antigen GD 2 maßgeblich an der Bindung beteiligt sind (s. Abbildung 1) (Little 2015). Eine zusätzliche Reduktion der Komplement-Aktivierung und damit wahrscheinlich der Antikörper-induzierten Schmerzen konnte durch eine Punktmutation K332A in der Fc-Region von hu14.18 erreicht werden. Die Substitution des Lysins an Position 332 durch ein Alanin erschwert die Fixierung des Komplementes und damit dessen Aktivierung. Die ADCC-Fähigkeit des Antikörpers bleibt unberührt davon (Ahmed und Cheung 2014). Damit ist die Entwicklung, die beim murinen Antikörper 14.18 begann, aber immer noch nicht abgeschlossen. APN301 (hu14.18-IL2) ist ein neues Fusionsprotein bestehend aus dem humanisierten Anti-GD2-Antikörpers hu14.18 und dem Zytokin Interleukin-2 (s. Abbildung 1). Ein solches Fusionsprotein wird als Immunozytokin bezeichnet (Ahmed und Cheung 2014) Der chimäre Antikörper Dinutuximab und IL-2 werden jetzt ja auch schon (zusammen mit GM-CSF und Isotretinoin) in Kombination eingesetzt, um die Anzahl an NK- und T-Zellen zu erhöhen, deren Aktivität zu steigern und damit letztlich die ADCC des Antikörpers zu erhöhen. Deshalb ergibt ein solches Fusionsprotein direkt auf den ersten Blick Sinn. Die Antikörper-Einheit des Fusionsproteins dient praktisch als Transporter für IL-2 und ist dazu vorgesehen durch Bindung an das GD2-Antigen den Tumor für IL-2 zu lokalisieren, IL-2 in Tumornähe zu bringen und damit die IL-2-Konzentration am Tumor zu erhöhen sowie gleichzeitig die systemische Konzentration und damit auch mögliche Nebenwirkungen des IL-2 zu reduzieren. IL-2 stimuliert das Immunsystem des Patienten durch Rekrutierung und Aktivierung zahlreicher Immun-Effektor-Zellen, z.B. NK- und T-Zellen (Navid et al. 2010, Ahmed und Cheung 2014). Viele weitere potentielle Anti-GD2-Therapeutika sind derzeit in der Entwicklung. Einen guten, leicht verständlichen Überblick gibt der Review von Ahmed und Cheung aus 2014 (Ahmed und Cheung 2014). 5 CA 5.11.2016 Pharmazeutische Chemie – Dinutuximab Literatur: Ahmed, M. und Cheung, N.K. et al. FEBS Lett 2014, 588, 288 Bartholomew, J. et al J Peditr Oncol Nurs 2016, Jul25. pii: 1043454216659448 Chasick, A. et al. Hosp. Pharm 2015, 50, 767 Dobrenkov, K. und Cheung, N.K. Semin Oncol 2014, 41, 589 Fachinformation Unituxin® 2016, United Therapeutics Europe Ltd. Frost, J.D. et al. Cancer 1997, 80, 317 Gillies, S.D. et al. J Immunol Methods 1989, 125, 191 Little, M. In: Antikörper in der Krebsbehandlung 2015, Springer-Verlag Berlin-HeidelBerg Hakomori, S. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 99, 10231 Ladisch, S. et al. Proc Natl Acad Sci USA 1994, 91, 1974 Lammie, G.A. et al. Int J Oncol 1993, 3, 909 Matthay, K.K. et al. Clin Cancer Res 2012, 18, 2740 Mora, J. Expert Rev Clin Pharmacol 2016, 9, 647 Mueller, B.M. et al. J Immunol 1990, 144, 1382 Mujoo, K. et al. Cancer Res 1989, 49, 2857 Navid, F. et al. Curr Cancer Drug Targets 2010, 10, 200 Parsons, K. et bal. Ann Pharmacother 2013, 47, 210 S1-Leitlinie Neuroblastom der Gesellschaft für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie Stand 2011, AWMF-Register-Nr. 025/008 (http://www.awmf.org.leitlinien/detail/II/025-008.html) Seeger, R.C. Semin Cancer Biol 2011, 21, 229 Shibuya, H. et al. Cancer Sci 2012, 103, 1656 PDQ Cancer Information Summaries:PDQ Pediatric Treatment Editorial Board Neuroblastoma Treatment: Health Professional Version 2002 - 2016 Aug 25 Yoshida, S. et al. Cancer Res 2001, 61, 4244 Yu, A.L. et al. N Engl J Med 2010, 363, 1324 6 CA 5.11.2016
