Současné možnosti využítí monoklonálních protilátek v protinádorové léčbě

Súhrn

Využití monoklonálních protilátek významně obohatilo možnosti léčby hematologických malignit i solidních nádorů. Rituximab v kombinaci s chemoterapií se stal standardním léčebným postupem u folikulárních lymfomů, chronické lymfocytární leukemie a difuzního velkobuněčného lymfomu. Znalost exprese povrchových antigenů na lymfomových buňkách umožnilo konstrukci většího počtu dalších monoklonálních protilátek. Je uvedena charakteristika používaných nebo zkoušených protilátek. Podobně jsou zaváděny monoklonální protilátky i k léčbě solidních nádorů. Jsou směrovány proti různým cílovým strukturám, jako jsou růstové faktory (např. bevacizumab) nebo proti extracelulární doméně epidermálního růstového faktoru (např. trastuzumab, cetuximab). Ke zvýšení terapeutické účinnosti byly připraveny konjugované protilátky. V klinickém použití nebo testování jsou protilátky konjugované s radionuklidem (90Y), s cytostatikem (calicheamycin) nebo s toxinem (estafenatox). Prohlubující se poznatky z oblasti molekulární a buněčné biologie umožnily vývoj nové generace protilátek (bispecifické/trifunkční protilátky, diabodies, peptibodies, intrabodies, imunocytokiny).

Klíčová slova:
monoklonální protilátky, mechanismus účinku, monospecifické protilátky, konjugované protilátky, bispecifické protilátky, protilátky nové generace

* * *

Monoklonální protilátky (MoAb) jsou protilátky produkované jedním klonem B-lymfocytů a vykazují tudíž shodnou antigenní specifitu. Dlouhou dobu se používaly hlavně k diagnostickým účelům. Teprve v r. 1997 povolil americký úřad pro kontrolu léčiv (FDA) klinickou aplikaci historicky první monoklonální protilátky anti-CD20 (rituximabu) k léčbě nádorového onemocnění. Od té doby jsou do klinické praxe zaváděny každoročně desítky nových MoAb k léčebným účelům (a to nejen v onkologii) a jejich celkový počet již přesáhl stovku.

I. Monospecifické MoAB

V klinické praxi se dosud používají převážně mono­specifické MoAb tj. protilátky obsahující dvě identická vazebná ramena. Patří většinou do třídy IgG. (1). Mají schopnost vázat se na epitopy konkrétních povrchových nádorových antigenů či solubilních proteinů (CD20, CD33, CD40, CD52 atd.), dále na růstové faktory (VEGF), na membránové receptory (EGFR, VEGFR), či na adhezivní molekuly (EpCAM, integriny). První MoAb zaváděné do klinické praxe byly směrovány na povrchové znaky nádorových resp. lymfomových či leukemických buněk.

Mechanismus jejich účinku je znázorněn na obrázku 1. Fab fragment (antibody binding) slouží k vazbě antigenu, Fc fragment zprostředkovává vazbu a aktivaci pomocných buněk imunitního systému (makrofágů, NK-buněk). Tento mechanismus se označuje jako ADCC (antibody dependent celular cytotoxicity). Z cytotoxických buněk se uvolňuje perforin, granzym, které mají význam pro indukci apoptózy. Dalším mechanismem je aktivace komplementu (CDC – complement dependent cytotoxicity), jehož složky pak penetrují buněčnou membránu a mají cytolytický účinek. Kromě toho mají MoAb i přímý cytotoxický účinek (2).

Terapeutický účinek MoAb u solidních nádorů může spočívat v blokádě vazby ligandu na specifický receptor buď neutralizací ligandu (bevacizumab), nebo vazbou na extracelulární doménu receptoru (cetuximab, trastuzumab). V obou případech blokuje MoAb aktivaci příslušné signální dráhy (transdukční kaskády) a proto lze léčbu MoAb zahrnout pod širší pojem cílené léčby (3).

Používané monoklonální protilátky lze rozdělit podle jejich původu a způsobu přípravy na čistě lidské nesoucí koncovku mumab, čistě myší (momab), chimerické (ximab) nebo humanizované (zumab) (obr. 2). Praktičtější je dělení MoAb podle cílové struktury, které uvádíme v tomto sdělení.

Protilátky proti membránovým antigenům leukocytů se používají hlavně v hematologické onkologii (tab. 1). Nejpoužívanější je chimerická MoAb anti-CD20 – rituximab (Mabthera), jejíž postavení v léčbě lymfoproliferativních onemocnění je dostatečně známé (4). V kombinaci s chemoterapií se stal rituximab zlatým standardem pro léčbu folikulárních lymfomů, chronické lymfocytární leu­kemie (CLL) i difuzních velkobuněčných lymfomů (DLBCL). Uplatňuje se i v udržovací léčbě folikulárních lymfomů. V současné době probíhá několik set multicentrických studií, které zkoumají možnosti jeho širšího uplatnění. Ofatumumab (Arzerra) je podobně jako rituximab protilátka IgG kapa anti-CD20, ale rozeznává epitop CD20 na odlišných místech než rituximab, což napovídá, že by mohl být účinný i u nemocných rezistentních na rituximab. Z klinických studií vyplývá jeho účinnost zejména u folikulárních lymfomů, u lymfomů z plášťové zóny (MCL) a u CLL (5). Veltuzumab je další z anti-CD20 protilátek s aktivitou u difuzních velkobuněčných lymfomů (DLBCL), epratuzumab u folikulárních NHL rezistentních na rituximab. K léčbě rezistentních NHL se doporučuje též galiximab (Primatized), chimerická protilátka anti-CD80, kterou je možno kombinovat s rituximabem. Dosud však není schválen ke klinickému použití. SGN-30 je rovněž chimerická protilátka anti-CD30, antigenu, který je exprimován na Hodgkinových a Sternbergových buňkách a na buňkách anaplastických velkobuněčných lymfomů (6). Její uplatnění se předpokládá právě u těchto onemocnění. K léčbě CLL jsou k dispozici dvě protilátky. Lumiliximab (Lucid) anti-CD23 se zdá být předurčen k terapii CLL, neboť antigen CD23 je exprimován na všech buňkách CLL. Kromě obvyklých mechanismů účinku byl prokázán stimulační účinek lumiliximabu na apoptózu, neboť snižuje expresi BCL-2 a aktivuje kaspázy. Jeho účinnost se v současné době prověřuje v klinických studiích. U rezistentních forem CLL se osvědčil alemtuzumab (MabCampath). Je účinný nejen u rezistentních forem CLL, ale používá se též k likvidaci reziduální choroby (7). Zanolimumab je čistě lidská protilátka, která se zkouší u mycosis fungoides, Sézaryho syndromu a dalších lymfoproliferací exprimujících CD4 (angioimunoblastický lymfom, T-velkobuněčný lymfom). Lintuzumab (Zamyl) (SGN33) je protilátka proti antigenu CD33 exprimovanému na povrchu buněk akutní myeloidní leukemie (AML) Protilátky anti-CD40 dacetuzumab a lucatumumab, podobně jako elotuzumab se zkouší v léčbě mnohočetného myelomu, ale jeví účinnost i u dalších lymfoproliferací (8).

Protilátky proti receptorům rodiny EGFR/ERBB/ /HER se uplatňují především v léčbě solidních nádorů (tab. 2). Trastuzumab (Herceptin) je protilátka proti receptoru ERBB2/HER2/NEU zvýšeně exprimovaného u pacientek s karcinomem prsu, ale zvýšená exprese byla prokázána též u karcinomu prostaty a ovaria (9). Pertuzumab (Omnitarg) se váže na odlišný epitop než trastuzumab, zdá se, že má synergní účinek s trastuzumabem. Cetuximab (Erbitux) je protilátka proti extracelulární doméně receptoru pro epidermální růstový faktor (EGFR/ERBB/ /HER1). Vazba na receptor zablokuje aktivaci signálního přenosu kaskády MAPK a pAKT. Indikační podmínkou je nemutovaný stav genu KRAS u buněk nádorové tkáně (cca 60 % nemocných) V případě mutace je signální dráha trvale stimulována bez ohledu na blokádu EGFR a proto se podávání cetuximabu v těchto případech jeví jako neúčelné (10). Kromě kolorektálního karcinomu je cetuximab indikován k terapii lokálně pokročilých forem spinocelulárního karcinomu ORL oblasti. Panitumumab je protilátka s vysokou afinitou k receptoru EGFR. Má podobné indikace i podobná indikační omezení jako cetuximab. Nimotuzumab má mít omezenější nežádoucí účinky. V r. 2008 získal status „orphan drug“ (přípravek pro vzácná onemocnění) pro léčbu karcinomu pankreatu.

Různé perspektivní a testované protilátky shrnuje tabulka 3. Kromě bevacizumabu jde většinou o protilátky, které jeví v klinickém testování protinádorovou účinnost, ale jejich přesné indikace se dosud prověřují.

Protilátky s antiangiogenním účinkem jsou v popředí zájmu, neboť inhibice angiogeneze může významně ovlivnit růst nádoru a jeho metastazování. Nejvíce zkušeností je s neutralizační protilátkou proti ligandu VEGF, který se váže na receptory VEGFR1-3, takže jeho neutralizace komplexně blokuje novotvorbu cév v nádoru (11). Touto protilátkou je bevacizumab (Avastin). V kombinaci s chemoterapií se podává v léčbě kolorektálního karcinomu, karcinomu prsu, karcinomu plic, ledviny i nádorů CNS. Ranibizumab je fragment bevacizumabu pro nitrooční aplikaci. VEGF-trap a volociximab (protilátka proti alfa 5 beta1 integrinu) jsou předmětem klinického testování (12).

Protilátky indukující apoptózu jsou agonistické protilátky proti receptorům TRAIL R1- a TRAIL-R2 (TRAIL = TNF related apoptosis inducing ligand) stimulují tzv. death ligandy, které vazbou na „smrtící receptory“ spouští extrinsickou (receptorovou) apoptotickou kaskádu (13). U různých nádorů se zkoušejí dvě plně lidské protilátky mapatumumab a lexatumumab. Výsledky klinických zkoušek potvrdily posílení protinádorového účinku při jejich aplikaci s chemoterapií. Denosumab je blokační protilátka anti-RANKL, která omezuje proapoptotickou aktivitu nukleárního faktoru kappa B (NFkB). Vazba RANKL na RANK totiž aktivuje signální dráhu NFkB, aktivuje osteoklasty, stimuluje jejich proliferaci a inhibuje apoptózu. Perspektivní využití je v léčbě kostních metastáz karcinomu prostaty a karcinomu prsu (14).

Protilátky indukující imunitní odpověď mohou působit jednak blokádou inhibičních molekul (např. CTLA-4) nebo stimulací kostimulačních molekul (protilátka anti 4-1BB). CTLA-4 se vyskytuje na povrchu T-lymfocytů a patří spolu s antigenem CD28 k hlavním regulárorům imunologické odpovědi. CTLA-4 tlumí imunitní odpověď a jeho blokáda protilátkou umožní dlouhodobou aktivaci a proliferaci T-lymfocytů a v ideálním případě napadení a destrukci nádorových buněk cytotoxickými T-lymfocyty (15). V současné době se zkouší dvě lidské MoAb blokující CTLA-4, a to ipilimumab (IgG₁ MoAb) a tremelimumab (homologní IgG₂ protilátka), obě s příznivými efekty u maligního melanomu (16).

Pozornosti se těší i další plně lidská protilátka proti IGF1R figitumumab, která se testuje v kombinaci s chemoterapií popř. s jinými MoAbs (s bevacizumabem) u nemalobuněčného karcinomu plic (NSCLC).

II. Konjugované protilátky jsou konstruovány se záměrem posílit protinádorovou účinnost. Nejčastěji se používá konjugace s radionuklidem s cytostatikem nebo s toxinem (tab. 4). Navázaná látka je protilátkou dopravena do cílové tkáně, kde pak uplatní svůj cytotoxický účinek (17). V případě navázaného radionuklidu se podle povahy zářiče cytotoxický účinek projeví i na elementech uvnitř nádorové masy.

U nás se používá ibritumomab tiuxetan (Zevalin) – protilátka anti-CD20 konjugovaná s yttriem 90. ⁹⁰Y je beta zářič s průnikem do vzdálenosti 11,9 mm působící cytolýzu i v omezeně vaskularizovaném nádoru. Efektivní poločas zářiče je 30 hodin (18). Protilátka je indikována k léčbě rezistentních forem NHL. Tositumomab (Bexxar), protilátka s navázaným jodem (¹³¹I) u nás není k dispozici. Gemtuzumab ozogamicin (Mylotarg) je anti-CD33 protilátka konjugovaná s calicheamycinem, cytostatikem izolovaném z micromonospora calichensis působícím zlomy DNA. Používala se v léčbě rezistentních AML (19). Její aplikace je však byla provázena značnou myelotocicitou, takže její výroba byla pozastavena.

Brentuximab vedotin (SGB-35) je chimerická protilátka anti-CD30 konjugovaná enzymaticky štěpitelnou vazbou s monometylauristatinem E (MMAE). V cirkulaci je přípravek stabilní, po vazbě na cílovou buňku se rychle internalizuje a odštěpený MMAE působí zánik buňky. Testuje se u refrakterních lymfoproliferací a u Hodgkinova lymfomu. TrastuzumabDM1- je označení trastuzumabu konjugovaného s myatansinem (cytostatikum inhibujcím mikrotubuly) s předpokládanou účinností u karcinomu prsu a to i v případech rezistentních na trastuzumab (20). Nabtumomab estafenatox je protilátka konjugovaná se stafylokokovým enterotoxinem E (estafenatox). Jde v postatě o fúzní protein – imunotoxin. Látka byla schválena v EU pro karcinom ledviny, testuje se u NSCLC (21).

III. Bispecifické/trifunkční monoklonální protilátky obsahují dva různé Fab fragmenty a mají proto schopnost vázat dva odlišné antigeny (22). Při přípravě klasickou hybridomovou technikou vznikají tzv. protilátky trifunkční, které mají kromě dvou odlišných Fab fragmentů též Fc fragment (obr. 3). Tím aktivují pomocné buňky (makrofágy, dendritické buňky, NK-buňky), jinými slovy indukují ADCC (23). Jedním fragmentem Fab vážou nádorový antigen, kdežto druhým atrahují T-lymfocyty do místa nádoru. Navíc, pomocné buňky kostimulují navázané T-lymfocyty, což dále zesiluje protinádorový účinek protilátky.

Bispecifické /trifunkční protilátky jsou zatím předmětem klinického testování.

IV. Monoklonální protilátky nové generace. Mezi monoklonální protilátky nové generace lze zahrnout několik variant.

Diabodies (Db) jsou rekombinantně připravené protilátkové fragmenty (24). Fv fragment je část Fab fragmentu, která reálně váže antigen, svFV (single chanin fragment variable) je tvořen dvěma Fv fragmenty spojenými rekombinantně do jednoho řetězce. Diabodies mohou být bivalentní monospecifické (homodimer dvou scFv fragmentů se stejnou antigenní specifitou, nebo bivalentní bispecifické (heterodimer dvou scFV fragmentů s odlišnou antigenní specifitou) (obr. 3). Výhodou diabodies je jejich malá molekulární hmotnost v porovnání s klasickou protilátkou, nevýhodou je absence Fc fragmentu. Rekombinantním spojením více scFv mohou vznikat multivalentní multispecifické protilátky triabodies, tatrabodieas apod.

Příkladem bispecifické Db je blinatumomab, obsahující 4 scFV v jednom řetězci. Z toho dva se vážou na CD19, dva na komplex CD3. V r. 2009 byl blinatumomab schválen jako orphan drug pro léčbu ALL, zkouší se také u NHL. Jinou bispecifickou Db je MT 110, vážící EpCAM a CD3 komplex. Zkouší se u gastrointestinálních nádorů a NSCLC.

Peptibodies jsou rekombinantně připravené fúzní proteiny Fc fragmentů s polypeptidy vykazujícími vazebnou afinitu ke specifickým molekulám (ligandům, receptorům a p.) (25).

Mezi peptibodies patří např romiplostim (Nplate), fúzní protein Fc fragmentu a IgG polypeptidu s vazebnou (stimulační) afinitou k receptoru pro trombopoetin. Podobně jako nativní trombopoetin stimuluje trombocytopoezu. Jiný fúzní protein Fc fragmentu IgG a polypeptidu s neutralizační vazebnou afinitou proti angiogenním faktorům ANG1 a ANG2 je AMG-386. Blokuje interakce angiopoetinů s receptory Tie-2 a omezuje angiogenezu.

Imunocytokiny jsou fúzní proteiny cytokinů a monoklonálních protilátek, u nichž se předpokládá kombinace terapeutického účinku protilátky s lokální imunostimulací v místě nádoru (26). Příkladem může být tucotuzumab celmoleukin, fúzní protein IL-2 s humanizovanou protilátkou proti antigenu EpCAM (epithelial adhesion molecule), který je zvýšeně exprimován až u 80 % karcinomů. Tento imunocytokin jeví aktivitu zejména u karcinomu ovaria a kolorektálního karcinomu.

Intrabodies jsou neutralizační intracelulární protilátky. Představují nové možnosti genové terapie jako účinný nástroj posttranslační inhibice proteinové exprese. Vnesením genu pro MoAb do nádorových buněk s následnou expresí MoAb proti konkrétním intracytoplazmatickým proteinům uvnitř buňky představuje rozšíření možného účinku MoAb. Vhodnou formou intrabodies jsou především diabodies, pro svou malou velikost.

Chimerické imunoreceptory jsou další perspektivní alternativou využití MoAb. MoAb specifické pro určitý cytokin/růstový faktor se mohou svým modifikovaným Fc-fragmentem vázat na povrch nádorových buněk a působit jako tzv. decoy receptor, neboli falešný (chimerický) imunoreceptor, což vede k depleci klíčových stimulačních molekul z nádorového mikroprostředí.

Závěr

Monoklonální protilátky představují významné obohacení léčebných možností u hematologických malignit i u solidních nádorů. Konjugací čistých monospecifických protilátek s radionuklidem, cytostatikem nebo toxinem lze dosáhnout posílení terapeutického účinku. Výsledky klinických studií prokázaly zvýšenou účinnost monoklo­nálních protilátek v kombinaci s protinádorovou chemoterapií, bez rizika posílení nežádoucích účinků.

Seznam zkratek

ADCC – antibody dependent cellular cytotoxicity (cytotoxicita závislá na buňkách)

ALL – akutní lymfoblastická leukemie

AML – akutní myeloidní leukemie

ANG – angiopoetin

CDC – complement dependent cytotoxicity (cytotoxicita závislá na komplementu)

CLL – chronic lymphocytic leukema (chronická lymfocytární leukemie)

CTL – cytotoxický T-lymfocyt

DLCBL – diffuse large cell B-lymphoma (difuzní velkobuněčný B-lymfom)

EGFR – epidermal growth factor receptor (receptor pro epidermální růstový faktor)

EpCAM – epithelial cell adhesion molecule (adhezní molekula pro epitelové buňky)

HL – Hodgkinův lymfom

IGF1 – insulin growth factor 1 (insulinu podobný růstový faktor)

MCL – mantel cell lymphoma (lymfom z plášťové zóny)

MDS – myelodysplastický syndrom

MMAE – monomethyalauristatin E

MoAb – monoclonal antibody (monoklonální protilátky)

NFkB – nuclear factor kappa B (nukleární faktor kappa B)

NHL – non-Hodgkin´s lymphoma (nehodgkinský lymfom)

NSCLC – non small cell lung cancer (nemalobuněčný karcinom plic)

RANK – receptor activator for nuclear factor kB (receptor aktivující nukleární faktor kB)

RANKL – RANK ligand

TRAIL – TNF-related apoptosis inducing ligand (TNF podobný ligand indukující apoptózu)

VEGF – vascular endothelial growth factor, cévní (endoteliální růstový faktor)

VEGFR – vascular endothelial growth factor (receptor pro VEGF)

Prof. MUDr. Pavel Klener, DrSc.
1. interní klinika VFN
U nemocnice 2
128 08 Praha 2
e-mail: pavel.klener@ruk.cuni.cz 

Podpořeno výzkumným záměrem MSM 0021620808

Doručeno do redakce: 13. 1. 2011
Přijato po recenzi: 24. 1. 2011