KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M....

49
KV 8.3 1 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch als PPT Files zum download bereit unter: http://www.iib.unibe.ch/wiki/?p=teaching/medical_students&l=de

Transcript of KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M....

Page 1: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 1

Passive Immunisierung und Antikörpertherapien

Konteptvorlesung 3

Themenblock 8

Beda M. Stadler

Institut für Immunologie

Diese Folien stehen auch als PPT Files zum download bereit unter:http://www.iib.unibe.ch/wiki/?p=teaching/medical_students&l=de

Page 2: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

Protein Pharmaceutika 2011

• 134 FDA-zugelassene

biotechnologisch hergestellte

(Proteine/Peptide) Medikamente

• Protein Pharmaceutika kosten

derzeit ca. $50 Milliarden/Jahr

2

Page 3: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

3

Page 4: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

Top Ten Monoclonal Antibodies2009/2010

Generic Name Brands® IndicationsSales $ billion2009 / 2010

Infliximab Remicade RA,UC,CD,Ps,PsA,AS 6.9 8.0

Bevacizumab Avastin Colon cancer 5.9 6.8

Rituximab Rituxan NHL,RA 5.8 6.7

Adalimumab Humira RA,Ps,JIA,PsA,AS,CD 5.4 6.5

Trastuzumab Herceptin Breast Cancer 5.0 5.5

Cetuximab Erbitux Colon, head and neck cancer 2.5 3.2

Ranibizumab Lucentis Wet macular degeneration 2.4 3.1

Natalizumab Tysabri Multiple sclerosis 1.0 1.7

Omalizumab Xolair Allergic Asthma 0.9 1.1

Palivizumab Synagis RSV 1.1 1.0

Thearapeutische Antikörper auch zu teuer für uns?

Page 5: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 5

Übersicht / Lernziele

• Antikörper Produktion einst• Passive Immuntherapie einst • Monoklonale /

rekombinante Antikörper• Antikörper als Therapie für:

• Immunsuppression• Krebs Therapie• Immunmodulation• Anti-Adhäsionstherapien

• Rückblick und ZukunftPaul Ehrlich vor 100 Jahren

Page 6: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 6

Passive Immuntherapie einst

Page 7: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 7

Passive Immuntherapie mit polyklonalen Antikörpern

Multispender human Gammaglobulin oder Pferd Antitoxin

Tetanus

Pferd AntiveninSchlangenbiss

Multispender human GammaglobulinTollwut

Multispender human GammaglobulinMasern

Multispender human GammaglobulinHepatitis A and B

Pferd AntitoxinDiphtherie

Pferd AntitoxinBotulismus

Pferd AntiveninSchwarze Spinnenbiss

TherapeutikumKrankheit

Page 8: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 8

Monoklonale AntikörperHybridoma Technologie

Page 9: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 9

Therapeutische Maus Antikörper

Probleme• Immunogenizität

(humane anti-Maus AK, HAMA)

• keine Effektor Mechanismen (Maus Fc)

• Unerwartete Toxizität (Reaktivitiät mit normalem Gewebe, Kreuzreaktion mit anderen Antigenen)

• Verlust von Tumorantigen (z.B. anti-idiotyp Behandlung von Lymphomen)

Page 10: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 10

Immunogenicität von Infliximab(chimärer monokl. Ak gegen TNFα)

Human anti-mouse Ab

Human/mouse chimeric Ab (Infliximab)

• 61% of patients had detectable antibodies after the fifth infusion of Infliximab

• Incidence of the formation of antibodies to Infliximab is reduced with immuno-suppressive therapy

Page 11: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 11

Diversity of Antibodies is Generated by Gene RearrangementDank Wissen um Grundlagen

rekombinante Antikörper

Page 12: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

Die Domänenstruktur hilft zum Umbau von Antikörpern

KV 8.3 12

Fab

Fv

Fc

Hinge

VL

VH

CL

CH

CH2

CH3

(a) Immunoglobulin G

VHVL

scFv IgG

Page 13: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 13

Ezzell, Scientific American

Humanisierung von Maus Antikörpern

HumanMaus Chimäre Humanisiert

Page 14: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

Therapeutische Antikörper

KV 8.3 14

Generic name Trade name Target Type

Muromonab Orthoclone OKT3 CD3 Murine

Abciximab ReoPro Platelet GP IIb/IIIa Murine

Rituximab Rituxan CD20 Chimeric

Daclizumab Zenapax IL2Ra Humanized

Basiliximab Simulect IL2R Chimeric

Palivizumab Synagis RSV Humanized

Infliximab Remicade TNFa Chimeric

Trastuzumab Herceptin Her2/neu/ErbB2 Humanized

Gemtuzumab Mylotarg CD33 Humanized

Alemtuzumab Campath-1H CD52 Humanized

Endrecolomab Panorex 17A-1 Humanized

Ibritumomab tiuxetan Zevalin CD20 Chimeric

Adalimumab Humira TNFa Human

Omalizumab Xolair IgE Humanized

Centuximab Erbitux EGFR/ErbB1/Her1 Humanized

Bevacisumab Avastin VEGF Humanized

Efalizumab Raptiva CD11a Humanized

Page 15: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 15

VHVL VHVLVHVL

CH1CL

VLVH

Fv scFvFab VHdsFv

(a) Monovalent antibody fragments

Fab scFvFv dsFv VH

Mono- & plurivalente Ak-Fragmente

scFv Diabody orTriabody Tetrabody

VH VL

L

Ag

L

VH VL

L

Ag

Ag

L

L

Ag

Ag

Ag

Ag

Ag

Ag

Ag

VH VL

(b) Single chain two-domain constructs

scFv Diabody Triabody Tetrabody

Page 16: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 16

Transgene Humanisation

humane Antikörper in human Ig transgenenen Mäusen

Page 17: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 17

Der Wunsch nach humanen AK

mRNA von B Zellen

mRNA cDNA

PCRofH&Lchaingenes

PCRofH&Lchaingenes

BlutAntikörper (Fab)

Expression aufp3 des M13

Phagen

Klonierungund Rekombination

Humane Antikörper mittels Repertoire Klonierung

Page 18: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 18

Expression von Antikörpern

AntikörperDNA

AntikörperVektor

Transfektion

Zellkultur

Expression

Page 19: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 19

Industrielle Antikörper Produktion

Flask SpinnerBioreaktor

(Bench scale)Bio Reactor

(Plant)

Subkultur Produktion

1mL → 100mL → 1L → 1Lx3 → 12L → 100L → 300L → 2’000L→ 10’000L

Page 20: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 20

Ersatz von passivem IgGdurch rekombinante anti-RhD

RhD+

Erythrozytenrekombinante Antikörper

mittels phage display

Page 21: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 21

Neue Therapeutische Antikörper

Page 22: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 22

Immunsuppressive Anikörper(anti-T Zell Antikörper)

• Lymphocyte immune globulin (Atgam®)• lytic to human thymic lymphocytes; blocks T-cell responding

• Anti-CD3: (OKT3®, muromonab-CD3)• binds CD3, blocks antigen binding; depletes T-cells

• Anti-CD3: huOKT3• Humanized version of OKT3

• Anti-CD4: OKT4• less infusion-related reaction

• Anti-Tac monoclonal antibody (Zenopax®)• binds IL-2 receptor of activated T-cells causing their inactivation

Page 23: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 23

OKT3

Campath-1H

CD3

CD52

Polyclonal Anti-Thymocyte Globulin

Lymphocyte Depleting Antibody Therapies

Page 24: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 24

Immunsuppressive Anikörper(anti B-Zell Antikörper)

• Anti-CD20: Rituxan® (Rituximab)• results in mature B-cell depletion

and induces apoptosis (B-cell mediated vascular rejection) for B-cell Non Hodgkin’s Lymphoma

• anti-CD52: Campath-1H (Alemtuzumab)• depletes T and B lymphocytes,

NK cells, monocytes and macrophages

slg

DRCD19 CD20

CD22

Page 25: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 25

Side effects

• fever • chills • weakness • headache • nausea • vomiting • diarrhea • low blood pressure • rashes

Page 26: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 26

Complement pathway Tumor cell

ADCC

Anti-Idiotyp IL-1

TNF

Mac

NK

-Tox

-Tox

-Tox

-Tox

-Y-90

-Y-90-Y-90

-Y-90

-Y-9

0-Drug

-Drug

-Drug

1 2

3 4

AntikörperKrebs Therapie Strategien

5Anti

Angiogenese

Page 27: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 27

Antikörper-abhängige Zytotoxizität

(ADCC)

Apoptosis viaInduktion von intrazellulären

Signal-Pathways

Complement-abhängigeZytotoxizität

(CDC)

Ziel Zelle

Ziel ZelleZiel Zelle

NK Zelle

Strategie 1Antikörper vermittelte Zytotoxizität

Page 28: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 28

Binds HER-2 (human epidermal growth factor receptor 2), a growth factor receptor found on some tumor cells (some breast cancers, lymphomas).

Over-expression of HER2 causes increased cell growth and reproduction.

HER2 protein over-expression affects approximately 25% to 30% of breast cancer patients

z.B. Herceptin® (Trastuzumab)

normal cell tumor cell treatment

Page 29: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 29

HLA-DR

TDT

CD19

CD10

CD20

CD22

CD21

CD38

Stem cell

Pro-B cell

Pre-B cells

ImmatureB cell

MatureB cell

ActivatedB cell

Plasmacell

Neoplasias: Leukemias from B-cell Precursors (B-ALL)

B-cell Lymphomas (NHL, CLL)

Multiple Myeloma

Antigen independent Antigen dependent

Strategie 1: maligne B-Zellen

Page 30: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 30

Strategie 1anti idiotypische Antikörper

(B-Z

ell L

ymp

ho

me)

Page 31: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 31

Strategie 2: Verschiedene Isotope

Nackter Antikörper Radiomarkierter Antikörper

Page 32: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 32

Isotopen markierte Antikörper

LymphoCide (anti CD22, found on some B-cell leukemias.

Tositumomab (Anti-CD20)

Lym-1 (Oncolym). Anti- HLA-DR expressed at high levels on lymphoma cells.

Page 33: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 33

A conjugate of a monoclonal antibody that binds CD33 (cell-surface molecule expressed by the cancerous cells in acute myelogenous leukemia (AML) but not found on the normal stem cells needed to repopulate the bone marrow) and calicheamicin, an oligosaccharide that blocks the binding of transcription factors (proteins) to DNA and thus inhibits transcription.

Strategie 3: Mylotarg® (anti CD-33)

Page 34: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 34

Strategie 4: Enzym markierte Antikörper

Antibody directed enzyme prodrug therapy

(ADEPT)

Tumorantigen

Tumorzelle

ZytotoxischerWirkstoff

Prodrug132

4

Enzym

Antikörper

Page 35: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 35

Strategie 5: Anti-Angiogenes

Page 36: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 36

• Recombinant humanized monoclonal antibody against VEGF; prevents binding with its receptor.

• Blocks stimulation of angiogenesis stops tumor growth.

Anti-VEGF: Avastin ®

Page 37: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 37

Immunmodulatorische Antikörper

• Anti-TNF Therapie• Infliximab • Etanercept • Humira• etc (Biosimilarika)

• Anti-IgE Therapie• Xolair

                                                                                         

Page 38: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 38

Anti-TNF-a: Infliximab

• Binds specifically to TNF-a, neutralizing its activity• Used for Crohn’s disease and rheumatoid arthritis• Side-effect: can convert a latent case of

tuberculosis into active disease

Chimeric monoclonal antibody

Page 39: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 39

Infliximab: Mechanism of Action Binds and neutralizes soluble and membrane bound TNF

TNFR2

Nucleus

NFB

transcriptionNo Signal

TNF

Page 40: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 40

Other Postulated Mechanisms of Action…

Antibody dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC)

Lysis of TNF-expressing cells through complement (C’) activation

Complement Activation C’

Complement Receptor

Phagocyte

T CellPhagocytosis

Page 41: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 41

EtanerceptInfliximab

TNF-a: Rezeptor oder Antikörper

Page 42: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 42

Biosimilarika: z.B. anti-TNF

Generic Name

Brand name (source)

Molecular Derivation

Development status

Infliximab

Remicade® Human/mouse chimeric anti-human TNF monoclonal Ab

Approved in US & Europe for CD & RA

Etanercept Enbrel® Human recombinant p75 (TNF receptor fusion protein)

Good for RA

CDP-571 Humicade™ Humanised anti-human TNF mAb

Trials ongoing for CD & ulcerative colitis

CDP-870 N/A(Celltech) Humanised anti-TNF mAb fragment

Phase III trials ongoing

Adalimumab Humira® Human anti-human TNF mAb

Approved for RA

Page 43: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

Omalizumab (Xolair®)

BMC

↓ free IgE ↓ FcεRI ↓ Degranulation↓ Inflammation↓ Symptoms

IgE

FcεRI

MediatorRelease

Allergic Inflammation

Holgate S. et al., J Allergy Clin Immunol 2005 vol. 115 (3) pp. 459-65

anti-IgE

OmalizumabReduces IgE and FcεRI Levels

Page 44: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 44

Anti-IgE: Omalizumab (Xolair®)

Page 45: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 45

Anti Adhäsionstherapie

• Efalizumab (Raptiva®)• Anti-CD11a (subunit of LFA-1) inhibits

activation of T cells

•  Alefacept (Amevive®)• binds to CD2 on memory effector T

lymphocytes, inhibiting their activation

• Abciximab (Reopro®)• Anti-Gp IIb/IIIa

Page 46: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 46

Efalizumab (Raptiva)

Interactions between leukocyte-function associated antigen type 1 (LFA-1) and intercellular adhesion molecules are important in the pathogenesis of psoriasis. Efalizumab, a humanized monoclonal antibody, binds to the subunit (CD11a) of LFA-1 and inhibits the activation of T cells

Page 47: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 47

Alefacept (Amevive®)

CD2

Anti-CD2

Page 48: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 48

Anti-GpIIb/IIIa Inhibits the clumping of platelets by binding the receptors on their surface that normally are linked by fibrinogen.

Abciximab (Reopro®)

Helpful in preventing reclogging of the coronaryarteries in patients who have undergone angioplasty.

Page 49: KV 8.31 Passive Immunisierung und Antikörpertherapien Konteptvorlesung 3 Themenblock 8 Beda M. Stadler Institut für Immunologie Diese Folien stehen auch.

KV 8.3 49

Ausblick: mehr Antikörper für…

• Transplantation• Knochenmark, Niere, Leber und Pancreas Insel Zellen.

• Krebs• Metastatic Brust Krebs, CLL, non-Hodgkin’s Lymphome.

• Autoimmunkrankheiten• Rheumatoide Arthritis, Psoriasis, Multiple Sclerosis,

Crohn’s Krankheit.

• Infektionskrankheiten• Respiratory syncytial virus, Cytomegalovirus,

Septikämien.

• Allergien: • Mehr als 150 weitere Ak in der Pipeline…