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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel

27. Juni 2004 Behandlung von fortgeschrittenen Magenkarzinomen mit rekombinanten Immuntoxinen

Thomas Licht, Thomas Decker, Christian Peschel, III. Medizinische Klinik, Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München

Zielgerichtete Tumortherapien („Targeted therapies“) mit monoklonalen Antikörpern wurden in den letzten Jahren erfolgreich in die Behandlung maligner Tumoren eingeführt. Manche Antikörper haben einen festen Stellenwert bei der Behandlung bestimmter Tumorentitäten erworben. Viele Antikörper können Tumorzellen jedoch nur unter Beteiligung von Zellen des Immunsystems („Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity“, ADCC) oder in Kombination mit zytostatischen Chemotherapeutika zerstören. Um die antitumorale Effizienz von Antikörpern zu steigern, werden diese mit zytotoxischen Substanzen oder auch Radionukliden gekoppelt. In Immuntoxinen übernimmt der Antikörper die Funktion eines Vehikels, durch welches hochwirksame Toxine, beispielsweise Pseudomonas-Exotoxin, Diphtherietoxin oder Ricin, spezifisch an die Zielzellen transportiert werden. Rekombinant hergestellte Immuntoxine haben in klinischen Testungen hohe Aktivität gegen maligne Lymphome und Leukämien gezeigt [1-3]. Mit LMB-9, einem gegen Adenokarzinomzellen gerichteten Immuntoxin, wurde jetzt eine erste Phase-II-Studie bei Magenkarzinompatienten begonnen.
Konstruktion von rekombinanten Immuntoxinen
Im Gegensatz zu älteren Ansätzen, bei denen Toxine chemisch mit den Antikörpern gekoppelt wurden, können Immuntoxine jetzt vollständig rekombinant erzeugt werden. Chemische Konjugate in initialen Studien hatten teilweise erhebliche Nebenwirkungen –- insbesondere Hepatotoxizität – ausgelöst, wenn die Bindung zwischen Toxin und Antikörper chemisch gelöst und das Toxin dadurch freigesetzt wurde. Durch die rekombinante Herstellung kann dagegen ein gemeinsames Molekül konstruiert werden, in dem eine vom Antikörper stammende Bindungs-Domaine wie auch der als Toxin wirkende Abschnitt enthalten sind. Zusätzliche Sicherheit resultiert daraus, dass in LMB-9 der zellbindende Bereich des Pseudomonas-Exotoxins deletiert wurde. Anders als das natürliche Bakterientoxin wird das Immuntoxin daher nur spezifisch in Zellen aufgenommen, die an ihrer Oberfläche das vom Antikörper erkannte Zielantigen exprimieren [4].
Das Immuntoxin LMB-9 wurde von I. Pastan am National Cancer Institute, N.I.H., in den U.S.A. entwickelt [5]. Es ist von B3, einem monoklonalen Antikörper gegen ein LewisY-Blutgruppenantigen abgeleitet, das auf vielen Adenokarzinomen unterschiedlicher histologischer Herkunft hoch exprimiert wird, insbesondere auf Magen-, Kolon-, Ösophagus-, Mamma- und Pankreaskarzinomzellen [6]. Auf Normalgeweben sind die Expressionsniveaus dagegen generell niedriger. Die höchsten Expressionsniveaus in normalen Geweben werden auf oberflächlichen Magenepithelien und im distalen Ösophagus gefunden. In hämatopoetischen Organen ist das Zielantigen nicht nachweisbar.
LMB-9 stellt ein Immuntoxin der dritten Generation einer Entwicklungsreihe dar. Das erste Immuntoxin, LMB-1, bestand noch aus einem chemischen Konjugat des Antikörpers B3 mit PE38, einem verkürzten Pseudomonas-Exotoxin, dem die zellbindende Domaine fehlte (Abb. 1). Dieses Immuntoxin erzielte bereits in einer Phase-I-Dosisfindungsstudie Tumorverkleinerungen bei Patienten mit Kolon- und Mammakarzinomen [7]. Das erste rekombinante, in Bakterien erzeugte Immuntoxin auf der Grundlage des Antikörpers B3 war ein sogenanntes „Single-chain“-Immuntoxin mit der Bezeichnung LMB-7. Es enthielt nicht mehr das komplette Antikörper-molekül, sondern nur noch die variable Bildungsregion (Fv-Fragment). Durch die Entfernung von Abschnitten, die für die Bindung an Zielzellen nicht erforderlich sind, wurde das Molekulargewicht des resultierenden Immuntoxins wesentlich reduziert. Dadurch wird die Diffusion aus Blutgefäßen in das Tumorgewebe verbessert. LMB-7 zeigte zwar in präklinischen Experimenten eine Antitumor-Aktivität, war jedoch bei der klinischen Testung nicht erfolgreich, weil es in humanem Serum nicht ausreichend stabil war.
Im LMB-9-Molekül werden die Bindungsregionen der Leicht- und der Schwerkette des Fv-Fragments getrennt synthetisiert und sind durch eine Cystin-Disulfidbrücke verbunden (Abb. 1). Die Fv-Region der Schwerkette ist gemeinsam mit dem verkürzten Pseudomonas-Exotoxin PE38 kloniert. Vorteil derartiger Disulfid-stabilisierter Immuntoxine ist ihre außerordentlich hohe Beständigkeit bei Körpertemperatur im Serum [8]. 0

Klinische und präklinische Studien mit rekombinanten Immuntoxinen
Ein Disulfid-stabilisiertes Immuntoxin, BL22, das bis auf die Bindungsregion dem LMB-9 gleicht, erwies sich in einer klinischen Studie als hochwirksam gegen maligne Lymphome, insbesondere gegen die Haarzell-Leukämie. Von 16 Patienten, deren Haarzell-Leukämie gegen eine Standardtherapie mit Purinanaloga refraktär gewesen war, erreichten 11 eine Vollremission, 2 weitere eine partielle Remission [1]. Dieses gegen das CD22-Antigen auf B-Lymphozyten gerichtete Immuntoxin erwies sich auch für andere maligne Lymphome einschließlich der chronisch-lymphatischen Leukämie (CLL) als zytotoxisch [9, 10]. Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe belegten, dass das Immuntoxin den Apoptose-Block von CLL-Zellen selbst in Anwesenheit von antiapoptotischen Wachstumsfaktoren zu überwinden vermag [10]. Zuvor waren schon mit einem „Single-chain“-Immuntoxin objektive Remissionen bei Patienten mit M. Hodgkin, T-Zell-Leukämie, Haarzell-Leukämie sowie weiteren Non-Hodgkin-Lymphomen erzielt worden [2, 3]. Ein „Single-chain“-Immuntoxin demonstrierte Zytotoxizität gegen CD30+ Lymphome [11].
In präklinischen Testungen wiesen Disulfid-stabilisierte Immuntoxine ebenfalls Aktivität gegen solide Tumoren in Zellkultur und in vivo auf. Diese neuentwickelten Immuntoxine können entsprechend dem enthaltenen Antikörperabschnitt gegen Zielstrukturen auf unterschiedlichen Tumoren gerichtet werden, u.a. gegen gynäkologische Tumoren, Sarkome und Neuroblastome [12, 13].
Problematisch ist bei der Behandlung von soliden Tumoren mit Immuntoxinen vor allem, dass die Patienten häufiger neutralisierende Antikörper entwickeln als Patienten, die aufgrund von malignen Lymphomen oder Leukämien schon primär immunsupprimiert sind [1, 2, 14]. Vor wiederholten Therapiezyklen mit einem Immuntoxin sollte daher ausgeschlossen werden, dass sich im Serum neutralisierende Antikörper befinden, die einen Therapieerfolg verhindern.

LMB-9 beim Magenkarzinom: Rationale für klinische Anwendung
Metastasierte oder lokal fortgeschrittene, irresektable Magenkarzinome werden palliativ mit zytostatischer Chemotherapie behandelt. Die unterschiedlichen Chemotherapieprotokolle vermögen jedoch nicht, die mittlere Überlebenszeit der Patienten wesentlich über einen Zeitraum von 6 bis 10 Monaten hinaus zu verlängern. Der Nutzen einer Zweitlinien-Chemotherapie ist aufgrund der enttäuschend niedrigen Ansprechraten nicht gesichert; neue Behandlungsverfahren werden daher dringend benötigt.
Nachdem Immuntoxine gegen das LewisY-Antigen Tumorregressionen bei Adenokarzinomen erzielt haben [7] und immunhistochemisch die stärkste Reaktion des Antikörpers mit dem Magenepithel beobachtet wird [6], erscheint das Magenkarzinom als aussichtsreichste Tumorentität, die Wirksamkeit von LMB-9 klinisch zu prüfen. Ungefähr 60% aller Magenkarzinome exprimieren das Zielantigen. Verträglichkeit und maximal tolerierte Dosis (MTD) wurden in einer Phase-I-Studie am NIH in Bethesda/USA ermittelt. Als häufigste Nebenwirkungen wurden reversible Proteinurie und Creatinin-Anstieg beobachtet (maximal Grad III), ferner Flüssigkeitsretention, Leberenzymerhöhung und Diarrhoe. Da das Zielantigen im Magen exprimiert ist, traten regelmäßig Übelkeit und Erbrechen auf, weswegen eine Begleitmedikation mit Ondansetron und Omeprazol obligat gegeben wurde. Dadurch wurde die Verträglichkeit des Immuntoxins wesentlich verbessert und die MTD gesteigert.

Aktuelle Therapiestudie mit dem Immuntoxin LMB-9
Seit November 2003 werden am Klinikum rechts der Isar der TU München im Rahmen einer ersten Phase-II-Studie in Europa Patienten mit metastasierten oder lokal fortgeschrittenen, irresektablen Magenkarzinomen mit LMB-9 behandelt. Eingeschlossen werden Patienten, die außer Operation, Bestrahlung und ggf. (neo)adjuvanter Chemotherapie höchstens eine palliative Chemotherapie erhalten haben. Wichtigstes Einschlusskriterium ist der immunhistochemische Nachweis des LewisY-Antigens auf mehr als 30% der Tumorzellen. Weitere Einschlusskriterien sind u.a. der Nachweis von mindestens einer messbaren Tumorläsion, eine geschätzte Lebenserwartung von mindestens 3 Monaten, ECOG-Status 0-2 sowie das Fehlen von schweren Begleiterkrankungen oder zerebralen Metastasen.
Zur Durchführung der Studie wird zunächst an früher entnommenem Biopsiematerial oder am Resektat die Expression des Zielantigens immunhistochemisch überprüft. Nach Überprüfung der Ein- und Ausschlusskriterien sowie bildgebender Darstellung der Messläsionen wird an den Tagen 1, 3 und 5 des Behandlungszyklus das Immuntoxin jeweils als Kurzinfusion unter Kontrolle von Vitalparametern verabreicht. Das Ansprechen wird nach 4 Wochen kontrolliert. Bei ausreichend guter Verträglichkeit und zumindest stabilem Krankheitsverlauf können weitere Behandlungszyklen erfolgen. Nach dem 3. Zyklus ist der Ausschluss von neutralisierenden Antikörpern Voraussetzung für die Fortführung der Therapie.
Primäre Studienziele sind die objektive Remissionsrate und die Dauer der Remissionen; sekundäre Kriterien sind die Überlebenszeit der Patienten, das Auftreten von Nebenwirkungen sowie die Entwicklung von neutralisierenden Antikörpern im Serum. Insgesamt sollen 25 Patienten in dieser einarmigen Studie therapiert werden.

Zusammenfassung
Immuntoxine stellen eine interessante neue Behandlungsoption für eine tumorspezifische Therapie dar. Neuere Entwicklungen haben wesentliche Probleme früherer Konstrukte überwunden. Nachdem Immuntoxine klinisch hohe Aktivität gegen Non-Hodgkin-Lymphome gezeigt haben, wird nun die Aktivität von LMB-9, einem in entsprechender Weise entworfenen, rekombinanten Immuntoxin gegen fortgeschrittene Magenkarzinome, in einer Phase-II-Studie untersucht.

Prof. Dr. med. Thomas Licht

Quelle: Literatur

1. Kreitman RJ, Wilson WH, Bergeron K, et al. Efficacy of the anti-CD22 recombinant immunotoxin BL22 in chemotherapy-resistant hairy-cell leukemia. N Engl J Med 2001; 345:241-247.

2. Kreitman RJ, Wilson WH, White JD, et al. Phase I trial of recombinant immunotoxin anti-Tac(Fv)-PE38 (LMB-2) in patients with hematologic malignancies. J Clin Oncol 2000; 18:1622-1636.

3. Kreitman RJ, Wilson WH, Robbins D, et al. Responses in refractory hairy cell leukemia to a recombinant immunotoxin. Blood. 1999; 94:3340-3348.

4. Kondo T, FitzGerald D, Chaudhary VK et al. Activity of immunotoxins constructed with modified Pseudomonas exotoxin A lacking the cell recognition domain. J Biol Chem 1988; 263: 9470-9475.

5. Brinkmann U, Reiter Y, Jung SH, et al. A recombinant immuno¬toxin containing a disulfide-stabilized Fv fragment (dsFv). Proc Natl Acad Sci USA 1993; 90:7538-7545.

6. Pastan I, Lovelace ET, Gallo MG, et al. Characteriza¬tion of mono¬clonal antibodies B1 and B3 that react with mucinous adenocarcinomas. Cancer Res 1991; 51:3781-3787.

7. Pai LH, Wittes R, Setser A, et al. Treatment of advanced solid cancers with immunotoxin LMB-1: an anti-Lewis Y antibody linked to recombinant PE38. Nat Med 1996; 2: 350-353.

8. Reiter Y, Pai LH, Brinkmann U, Wang QC, Pastan I: Antitumor activity and pharmacokinetics in mice of a recombinant immunotoxin containing a disulfide-stabilized Fv fragment. Cancer Res 1994; 54: 2714-2718.

9. Kreitman RJ, Margulies I, Stetler-Stevenson M, et al. Cytotoxic activity of disulfide-stabilized recombinant immunotoxin RFB4(dsFv)-PE38 (BL22) toward fresh malignant cells from patients with B-cell leukemias. Clin Cancer Res. 2000; 6: 1476-1487.

10. Decker T, Oelsner M, Kreitman RJ, et al. Induction of caspase-dependent programmed cell death in B-cell chronic lymphocytic leukemia by anti-CD22 immunotoxins. Blood 2004; 103: 2718-2726.

11. Barth S, Huhn M, Matthey M, et al. Ki-4(scFv)-ETA', a new recombinant anti-CD30 immunotoxin with highly specific cytotoxic activity against disseminated Hodgkin tumors in SCID mice. Blood 2000; 95: 3909-3914.

12. Hassan R, Lerner MR, Benbrook D, et al. toxins against human gynecologic cancers grown in organotypic culture in vitro. Clin Cancer Res 2002; 8: 3520-3526.

13. Onda M, Wang QC, Guo HF, et al. In vitro and in vivo cytotoxic activities of recombinant immunotoxin 8H9(Fv)-PE38 against breast cancer, osteosarcoma, and neuroblastoma. Cancer Res 2004; 64: 1419-1424.

14. Hassan R, Williams-Gould J, Watson T, et al. Pretreatment with rituximab does not inhibit the human immune response against the immunogenic protein LMB-1. Clin Cancer Res 2004; 10: 16-18.


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