Научная школа по молекулярной и клеточной биологии 2014 года Терапевтические антитела Гусельников С.В., к.б.н., лаборатория иммуногенетики ИМКБ СО РАН Терапевтические антитела ТА – Моноклональные антитела, использующиеся в иммунотерапии человека. Используются для лечения различных болезней и патологий: онкология, аутоиммунные и воспалительные заболевания, инфекционные заболевания, болезни свертываемости крови, отторжение трансплантата и многое другое. Для получения разрешения на использование должны быть проведены клинические испытания. Большие затраты времени и финансов, защита патентом. аг S‐S мостик V‐домены Fa b ‐ф р Паратоп ме нт Структура антител CDR L‐цепь Углевод Fс‐фрагмент H‐цепь CDR – Complementarity Determining Region Типы терапевтических антител Мышь Человек Мышиные Химерные Гуманизированные Человека “omab” “ximab” “zumab” “umab” Muromomab Rituximab Omalizumab Adalimumab Иммуногенность для человека Антитела разрешенные для использования в медицине Технология Гибридом Химеризация антител 1975 Гуманизированны е антитела 1984 1994 1997 2002 Фаговый дисплей 1993 1990 1986 2006 2008 2010 2012 2014 Антитела: Трансгенные мыши с генами Ig человека Мышиные Химерные Гуманизированные Человека Другие форматы 37 одобрено, >250 в клинических испытаниях Терапевтические антитела разрешенные к применению International non-proprietary Trade name name Type Indication first First EU (US) approved approval year MuromonabCD3 Anti-CD3; Murine IgG2a Reversal of kidney transplant rejection 1986* (1986#) Anti-GPIIb/IIIa; Chimeric IgG1 Fab Prevention of blood clots in angioplasty 1995* (1994) MabThera, Rituxan Anti-CD20; Chimeric IgG1 Non-Hodgkin's lymphoma 1998 (1997) Simulect Anti-IL2R; Chimeric IgG1 Prevention of kidney transplant rejection 1998 (1998) Abciximab Rituximab Basiliximab Orthoclone Okt3 Reopro International nonproprietary name Trade name Type Cetuximab Erbitux Anti-EGFR; Colorectal Chimeric IgG1 cancer Indication first First EU (US) approved approval year 2004 (2004) Ibritumomab tiuxetan Zevalin Anti-CD20; Murine IgG1 Non-Hodgkin's 2004 (2002) lymphoma Omalizumab Xolair Anti-IgE; Humanized IgG1 Asthma Colorectal cancer Bevacizumab Avastin Anti-VEGF; Humanized IgG1 Natalizumab Tysabri Anti-a4 integrin; Multiple Humanized sclerosis IgG4 Lucentis Anti-VEGF; Humanized IgG1 Fab 2005 (2004) 2006 (2004) Prevention of Anti-IL2R; kidney Humanized IgG1 transplant rejection Palivizumab Synagis Prevention of respiratory Anti-RSV; Humanized IgG1 syncytial virus infection 1999 (1998) Panitumumab Vectibix Anti-EGFR; Human IgG2 Colorectal cancer Infliximab Remicade Anti-TNF; Chimeric IgG1 Crohn disease 1999 (1998) Eculizumab Soliris Anti-C5; Humanized IgG2/4 Paroxysmal 2007 (2007) nocturnal hemoglobinuria Trastuzumab Herceptin Anti-HER2; Breast cancer Humanized IgG1 2000 (1998) Certolizumab pegol Cimzia Anti-TNF; Crohn disease 2009 (2008) Humanized Fab, pegylated Golimumab Simponi Anti-TNF; Human IgG1 Rheumatoid and psoriatic arthritis, ankylosing spondylitis 2009 (2009) Canakinumab Ilaris Anti-IL1b; Human IgG1 Muckle-Wells syndrome 2009 (2009) Stelara Anti-IL12/23; Human IgG1 RoActemra, Actemra Anti-IL6R; Humanized IgG1 Rheumatoid arthritis Anti-CD20; Human IgG1 Chronic lymphocytic leukemia Gemtuzumab ozogamicin Mylotarg Alemtuzumab MabCampath, Campath-1H Anti-CD52; Chronic myeloid 2001 (2001) Humanized IgG1 leukemia Adalimumab Humira Anti-TNF; Human IgG1 Rheumatoid arthritis 2003 (2002) TositumomabI131 Bexxar Anti-CD20; Murine IgG2a Non-Hodgkin lymphoma NA (2003) Raptiva Anti-CD11a; Psoriasis Humanized IgG1 Efalizumab Anti-CD33; Acute myeloid Humanized IgG4 leukemia 1999 (1997); # Ranibizumab Macular degeneration Trade name Type Indication first First EU (US) approved approval year Denosumab Prolia Anti-RANK-L; Human IgG2 Bone Loss Belimumab Benlysta Anti-BLyS; Human IgG1 Systemic lupus 2011 (2011) erythematosus Ipilimumab Yervoy Anti-CTLA-4; Human IgG1 Metastatic melanoma 2011 (2011) Brentuximab vedotin Adcetris Anti-CD30; Chimeric IgG1; Hodgkin immunoconjuga lymphoma te 2012 (2011) Pertuzumab Perjeta Anti-HER2; humanized IgG1 Breast Cancer 2013 (2012) Raxibacumab (Pending) Anti-B. anthrasis PA; Human IgG1 Anthrax infection Kadcyla Anti-HER2; humanized Breast cancer 2013 (2013) IgG1; immunoconjuga te (Pending) Antialpha4beta7 integrin; humanized IgG1 Ulcerative colitis, Crohn disease In review (In review) Ramucirumab Cyramza Anti-VEGFR2; Human IgG1 Gastric cancer In review (2014) Obinutuzumab Gazyva Anti-CD20; Chronic Humanized lymphocytic IgG1; Glycoengineere leukemia d In review (2013) Siltuximab Sylvant Anti-IL-6; Chimeric IgG1 Castleman disease In review (2014) Secukinumab (Pending) Anti-IL-17a; Human IgG1 Immunosuppre In review ssion Nivolumab (Pending) Anti-PD1; Human IgG4 Melanoma NA (NA) [In review in Japan] Lambrolizumab (Pending) Anti-PD1; Humanized IgG4 Melanoma NA (In review) Dinutuximab Anti-GD2; Chimeric IgG1 Neuroblastoma In review (NA) 2005 (2003) Zenapax Daclizumab International nonproprietary name 2007 (2006) 2007 (2006) AdoTrastuzumab emtansine Vedolizumab NA (2000#) 2004 (2003); # Ustekinumab Tocilizumab Ofatumumab Arzerra Psoriasis 2009 (2009) 2009 (2010) 2010 (2009) *Country-specific approval; approved under concertation rocedure; #Voluntarily withdrawn from market. BLyS, B lymphocyte stimulator; C5, complement 5; CD, cluster of differentiation; CTLA-4, cytotoxic T lymphocyte antigen 4; EGFR, epidermal growth factor receptor; EPCAM, epithelial cell adhesion molecule; GP, glycoprotein; IL, interleukin; NA, not approved; PA, protective antigen; RANK-L, receptor activator of NFkb ligand; RSV, respiratory syncytial virus; TNF, tumor necrosis factor; VEGF, vascular endothelial growth factor. (Pending) 2010 (2010) NA (2012) http://www.antibodysociety.org/news/approved_mabs.php Продажи моноклональных антител в 2010 году Аутоиммунные/ воспалительные заболевания Онкология Гемостаз Неоваскуляризация Инфекционные заболевания Elvin et al., Int J Pharm. 2013 Jan 2;440(1):83‐98. Механизмы действия терапевтических антител 1) Прямое воздействие на опухолевую клетку Опухолевая клетка Раковый маркер Конъюгированное антитело Токсин или радиоизотоп 2) Абляция стромальных клеток и кровеносных сосудов в опухоли Антитела Клетка стромы Токсин Конъюгированные антитела Опухолевая клетка Кровеносный сосуд Scott et al., Nat Rev Cancer. 2012 Mar 22;12(4):278‐87 Механизмы действия терапевтических антител 3) Иммунно‐опосредованное уничтожение опухоли Фагоцит Активация комплемента CDC/КЗЦ NK клетка C1q Фагоцитоз Fc‐рецептор MAC ADCC/АЗЦТ Антитело‐зависимая клеточно‐ опосредуемая цитотоксичность Гранзимы и перфорин Опухолевая клетка Scott et al., Nat Rev Cancer. 2012 Mar 22;12(4):278‐87 Механизмы действия терапевтических антител 4) Блокирование лиганда TNFRI Антитело Подавление аутоиммунных реакций 5) Блокирование рецептора Растворимый рецептор IL‐6 IL6‐R gp130 gp130 Антитела IL‐6 а) Подавление аутоиммунных реакций; б) Подавление пролиферации раковых клеток, сверхэкспрессирующих рецепторы к факторам роста; Chan and Carter, Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):301‐16 TNF TNF Механизмы действия терапевтических антител 6) Прямая активация адаптивного звена иммунной системы Т‐клеточный рецепторный (ТКР) комплекс Индукция сигналинга Т‐клетка Активированная Т‐клетка 7) Кросс‐презентация опухолевых антигенов CD4+ Т‐клетка CD8+ Т‐клетка ТКР Опухолевый пептид МНС I класса МНС II класса Дендритная клетка Wiener et al., Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):317‐27 Chan and Carter, Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):301‐16 Антитело Цели для терапевтических антител в онкологии Маркеры солидных опухолей Анти‐ангиогенез Рецепторы факторов роста Антигены стромы и матрикса Scott et al., Nat Rev Cancer. 2012 Mar 22;12(4):278‐87 Маркеры клеток крови Wiener et al., Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):317‐27 Терапевтические антитела нацеленные на активацию иммунного ответа а) б) а) б) а) б) а) стимуляция активирующих рецепторов; б) блокировка ингибирующих рецепторов. Chan and Carter, Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):301‐16 Антитела в терапии аутоиммунных и воспалительных заболеваний Chan and Carter, Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):301‐16 Антитела в терапии аутоиммунных и воспалительных заболеваний Позитронно‐эмиссионная томография (PET) Антитело метится изотопом излучающем позитроны. Детектируются гамма‐ кванты, возникающие при аннигиляции позитрона и электрона. + опухоль детектируется in vivo, определяется ее точное положение и наличие метастазов; низкая дозовая нагрузка; ‐ изотопы для PET (например 11C, 13N, 15O, 124I, 18F) можно получить только в циклотроне, период полураспада измеряется минутами и часами; PET с использованием 124I‐меченного CAIX‐специфичного моноклонального антитела cG250, выявляющего опухоль почки (показано стрелкой); Scott et al., Nat Rev Cancer. 2012 Mar 22;12(4):278‐87 Фазы клинических исследований Преклинические испытания – изучение действия лекарства в моделях in vitro и in vivo на лабораторных животных (мыши, крысы, приматы). Фаза 0 – первые испытания лекарственного средства на людях, обычно на здоровых добровольцах. Изучается фармокинетика и фармодинамика на малых дозах лекарства. Соответствует ли поведение лекарства у человека тому как оно вело себя у лабораторных животных. Фаза I – Испытание на группе 20‐80 человек. Изучается переносимость, безопасность, наличие терапевтического действия. Фаза II – Оценивается прежде всего эффективность, а также безопасность препарата у группы пациентов с конкретным заболеванием (100‐300 человек). Обычно это плацебо‐контролируемые исследования. Фаза III – Лекарственное средство испытывается на больших группах пациентов (тысячи испытуемых) различного возраста. Исследование проводится в многочисленных медицинских центрах различных стран. В этих исследованиях изучаются все аспекты лечения, включая оценку показателя риск/польза. На основании полученных результатов принимается решение о регистрации или отказе в регистрации лекарственного препарата. Фаза IV – Проводится уже после того, как лекарственный препарат получил одобрение. Целью данных исследований является выявление отличий нового лекарственного препарата от других препаратов, сравнение его эффективности по отношению к аналогам, демонстрация пользы нового препарата, а также выявление ранее неизвестных побочных эффектов лекарственного средства и факторов риска. Рынок рецептурных лекарств 2003‐2015 Продажи, Млн. долларов Вакцины Моноклональные антитела Терапевтические белки Малые молекулы * Год Экстраполяция * Млрд. долларов Elvin et al., Int J Pharm. 2013 Jan 2;440(1):83‐98. “Великолепная пятерка” терапевтических антител 3/4 рынка Продажи в 2013 г., млрд. долларов Humira Remicade Rituxan Herceptin Avastin 11 9.7 7.5 6.5 6.5 2/3 рынка Elvin et al., Int J Pharm. 2013 Jan 2;440(1):83‐98. “Великолепная пятерка” терапевтических антител Хумира/Adalimumab – IgG1 человека против TNF (Tumor Necrosis Factor); Используется для супрессии иммунной системы в случае ревматоидного артрита, псориаза и других аутоиммунных заболеваний. Ремикейд/Infliximab – химерный IgG1 против TNF; Используется при терапии болезни Крона (воспаление ЖКТ). Мабтера/Rituximab – химерный IgG1 против CD20 рецептора, узнает и уничтожает В‐ лимфоциты; Используется при терапии лейкемий, лимфом (включая неходжкинскую), ревматоидного артрита. Герциптин/Trastuzumab – гуманизированный IgG1 против HER2 (Human Epidermal growth factor Receptor 2), блокирует пролиферацию клеток, сверхэкспрессирующих HER2; Используется при терапии рака молочной железы. Авастин/Bevacizumab – гуманизированный IgG1 против VEGF‐A (Vascular Endothelial Growth Factor A), ингибитор ангиогенеза (роста новых кровеносных сосудов); Используется при терапии рака прямой кишки, некоторых раках легких, почки, яичников, молочной железы, головного мозга. Направления развития терапевтических антител 1) Поиск новых целей; 2) Модификация имеющихся антител: удешевление стоимости производства, увеличение времени жизни, усиление эффекторных функций и т.д.; 3) Альтернативные форматы антител (конъюгаты, биспецифические антитела, Fab‐фрагменты, Fc‐фрагменты слитые с пептидами или белками являющимися лигандами к таргетному маркеру); 4) Альтернативные антиген‐связывающие домены; 2) Модификация антител Мутация аминокислотных остатков для элиминации сайтов агрегации антител Элиминация вероятных сайтов N‐гликозилирования Модификация сахарного остатка для снижения гетерогенности антител Beck et al., Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):345‐52 Введение Cys остатков для связывания с токсинами Модификация шарнира для снижения гетерогенности антител Модификация антител Fa b ‐ф р аг ме нт Fab‐фрагмент слитый с PEG – увеличенное время жизни антитела Модификация V‐домена для снижения изоэлектрической точки Созревание аффинности антитела для снижения скорости его для увеличения силы и элиминации из сыворотки специфичности взаимодействия с антигеном Fс‐фрагмент Присоединение радиоизотопов или токсинов; Присоединение вместо Fab пептидов или лигандов, узнающих таргетный маркер; Гуманизация или де‐ иммуногенезация для снижения иммуногенности Beck et al., Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):345‐52 Модификация связывания с Fc‐ рецепторами: Усиление CDC, Усиление ADCC (усиление связывания с FcgRIIIA, снижение – с FcgRIIB), Увеличение времени жизни за счет связывания FcRn; Взаимодействие антител с неонатальным Fc‐рецептором (FcRn) Обычное антитело Рециркулирующее антитело Растворимый антиген FcRn “Подметающее” антитело Деградированное антитело Лизосомальные протеазы Деградированный антиген Igawa et al., Biochim Biophys Acta. 2014 Aug 12 3) Биспецифичные терапевтические антитела BiTE Антитело Обычное антитело Биспецифическое антитело Knob‐Hole dAB Антитело Антитело с DAF BiTE – Bispecifc T cell‐Engagers; dAB – domain AntiBodies; DAF – Dual Action Fab; scFv – single chain variable Fragment; DVD – Dual Variable Domain; scFv‐IgG Антитело DVD Антитело Действие биспецифичных терапевтических антител Т‐клетка Т‐клетка ТКР BiTE Опухолевая клетка Опухолевый антиген Fc‐рецептор Макрофаг Дендритная клетка NK‐клетка 4) Альтернативные домены в терапевтических антителах Scaffold – 2 CDRs of Ig Source – Human Company –Pieris Scaffold – Lipocalin Source – Human Company – Adalta Scaffold – Single domain Ab Source – Shark Company – Adnexus Scaffold – Adnectin Source – Human Scaffold – Variable lymphocyte receptor Source – Lampreys Company – MolPartn‐JnJ Scaffold – Ankyrin Source – Syntetic Nuttal and Walsh, Curr Opin Pharmacol. 2008 Oct;8(5):609‐15 Scaffold – colicin E7 immunity protein Im7 Source – E.coli Company – Affibody Scaffold – Z domain of Protein A Source – S. aureus Beck et al., Nat Rev Immunol. 2010 May;10(5):345‐52 Альтернативные домены в клинических испытаниях Рост количества случаев рака и аутоиммунных заболеваний Спасибо за Внимание! Fab Fc
© Copyright 2022 DropDoc
