Dinutuximab

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.
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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
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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.
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Abbildung 1: Übersicht und schematische Darstellung der Entwicklung der Anti-GD2-Antikörper am
Beispiel des Dinutuximabs
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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 IgG1Immunglobulins 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).
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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
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