Monoklonale Antikörper als neurologische Therapeutika Teil 1

Abstrakt:

In den letzten 30 Jahren hat die Rolle monoklonaler Antikörper in der Therapie enorm zugenommen und die Behandlung in den meisten medizinischen Fachgebieten, einschließlich der Neurologie, revolutioniert.

In den letzten Jahren wurden monoklonale Antikörper als neuartige biologische Wirkstoffe in großem Umfang in den Bereichen Krebsbekämpfung, Entzündungshemmung und Autoimmunerkrankungen eingesetzt. Mit der Vertiefung der monoklonalen Antikörperforschung haben die Menschen nach und nach entdeckt, dass ein enger Zusammenhang zwischen monoklonalen Antikörpern und dem Gedächtnis besteht.

Erstens helfen monoklonale Antikörper, das Gedächtnis zu verbessern. Studien haben gezeigt, dass monoklonale Antikörper die Gehirnfunktion verbessern können, indem sie das neuronale Wachstum fördern und neuronale Verbindungen verbessern. Monoklonale Antikörper können auch die Signalübertragung von Synapsen im Gehirn verbessern, um das Lernen und das Gedächtnis zu verbessern. Daher hilft die Anwendung monoklonaler Antikörper nicht nur bei der Behandlung von Krankheiten, sondern verbessert auch wirksam die kognitiven Fähigkeiten und das Gedächtnis des Menschen.

Zweitens können monoklonale Antikörper die kognitive Degeneration verzögern. Mit zunehmendem Alter verlangsamt sich die Selbstreparaturgeschwindigkeit der Gehirnzellen allmählich und die Verbindung zwischen den Gehirnzellen löst sich allmählich. Diese Veränderungen führen letztendlich zu einem Rückgang der kognitiven Fähigkeiten und einer Gedächtnisschwäche. Monoklonale Antikörper können die Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen, insbesondere das Auftreten kognitiver Störungen wie der Alzheimer-Krankheit, verzögern, indem sie die Gesundheit von Nervenzellen und die Verbindung zwischen Neuronen aufrechterhalten.

Insgesamt erweitert die Forschung zu monoklonalen Antikörpern ihre Anwendungsbereiche ständig, und der Zusammenhang mit dem Gedächtnis ist eine der Richtungen, die die Menschen eingehend erforschen. Wir glauben, dass die Forschung an monoklonalen Antikörpern in Zukunft die Entwicklung der kognitiven Neurowissenschaften weiter vorantreiben und dadurch mehr und bessere kognitive Rehabilitationsprogramme für Menschen bereitstellen wird. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da es auch das Gleichgewicht von Neurotransmittern regulieren kann, beispielsweise durch die Erhöhung des Acetylcholinspiegels und der Wachstumsfaktoren, die für das Gedächtnis und das Lernen sehr wichtig sind. Darüber hinaus kann Cistanche deserticola auch die Durchblutung verbessern und die Sauerstoffversorgung fördern, wodurch sichergestellt werden kann, dass das Gehirn ausreichend Nährstoffe und Energie erhält, wodurch die Vitalität und Ausdauer des Gehirns verbessert werden.

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Monoklonale Antikörper sind wichtige Therapeutika für verschiedene neurologische Erkrankungen mit unterschiedlichen pathophysiologischen Mechanismen, darunter Multiple Sklerose, Migräne und neuromuskuläre Erkrankungen.

Darüber hinaus wird eine große Anzahl monoklonaler Antikörper gegen mehrere Ziele für viele weitere neurologische Erkrankungen untersucht, was unsere Fortschritte beim Verständnis der Pathogenese dieser Krankheiten widerspiegelt.

Durch die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen von Krankheiten können monoklonale Antikörper Krankheitswege präzise und effizient mit außergewöhnlicher Zielspezifität blockieren und so unspezifische Effekte minimieren.

Andererseits zeigen zunehmende Erfahrungen, dass monoklonale Antikörper klassenspezifische und zielbezogene Risiken bergen können.

Dieser Artikel bietet einen Überblick über verschiedene Arten monoklonaler Antikörper und ihre Eigenschaften und gibt einen Überblick über monoklonale Antikörper, die derzeit für neurologische Erkrankungen verwendet oder entwickelt werden.

Schlüsselwörter: monoklonale Antikörper; Multiple Sklerose; Migräne; Neuromyelitis-optica-Spektrum-Erkrankung; Myasthenia gravis; Alzheimer-Krankheit; entzündliche Myopathien; immunvermittelte periphere Neuropathien; Parkinson-Krankheit; Neuroonkologie; Duchene-Muskeldystrophie

1. Einführung

Die Produktion monoklonaler Antikörper (mAbs) wurde erstmals 1975 beschrieben, als Köhler und Milstein Methoden zu ihrer Isolierung aus Hybridomzellen entwickelten [1].

Die Fähigkeit, mAbs zu erzeugen, revolutionierte die Antikörperforschung und ebnete den Weg für enorme klinische Fortschritte. Für ihre Entdeckung erhielten Milstein und Köhler 1984 zusammen mit Niels K. Jerne den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie für „Theorien über die Spezifität bei der Entwicklung und Kontrolle des Immunsystems und die Entdeckung des Prinzips für die Produktion monoklonaler Antikörper“.

Gemäß der klassischen Hybridomamethode wurden Mäuse mit einer Mischung von Antigenen immunisiert, ihre antikörperproduzierenden Milz-B-Zellen mit immortalisierten neoplastischen B-Zellen (Myelomzellen) fusioniert, die einen Selektionsmarker trugen, und die fusionierten Zellen (Hybridomzellen) wurden in einem selektiven Medium kultiviert.

Wenn sichtbare Kolonien wuchsen, wurden ihre Überstände auf Antikörperproduktion untersucht.

Damit konnten erstmals unbegrenzte Mengen an monoklonalen Antikörpern, die für eine einzelne Determinante spezifisch sind, in vitro hergestellt werden.

Köhler und Milstein ließen ihre Methode nicht patentieren, was den Einsatz der Hybridom-Technologie durch Wissenschaftler und die Pharmaindustrie für die Entwicklung zukünftiger potenzieller Therapien erleichterte.

Zunächst wurden Myelomzellen verwendet, die die Fähigkeit zur Sekretion ihrer Immunglobulinprodukte beibehielten. Später wurde eine solche Fusion durch Myelomvarianten ersetzt, die nur eine endogene Kette exprimieren, sodass die fusionierten Zellen hauptsächlich oder ausschließlich den Antikörper der gewünschten Spezifität sezernierten.

Neben ihrem enormen Einfluss auf Forschung und diagnostische Anwendungen, einschließlich epitopspezifischem Immunblotting, Immunfluoreszenz und Immunhistochemie, spielten mAbs eine wichtige Rolle in der Therapie und trugen zur Behandlung von Krebs, Autoimmun- und Infektionskrankheiten bei. Der erste von der FDA für den menschlichen Gebrauch zugelassene mAb war a muriner monoklonaler Anti-CD3-Antikörper Muromonab (OKT3), der zur Behandlung der Abstoßung von Organtransplantaten eingesetzt wird [2].

Allerdings führten murine mAb-assoziierte allergische Reaktionen (Immunreaktionen gegen Proteine ​​verschiedener Spezies) im Jahr 1984 zur Entwicklung chimärer Antikörper [3].

Chimäre Maus-Mensch-Antikörper wurden hergestellt, indem die gesamte Antigen-spezifische Domäne eines Maus-Antikörpers mithilfe rekombinanter DNA-Techniken auf die konstanten Domänen eines menschlichen Antikörpers aufgepfropft wurde [3].

Rituximab, ein chimärer Maus-Mensch-mAb gegen den B-Zell-Abstammungsmarker CD20, war der erste, der 1997 von der FDA für die Behandlung von rezidiviertem oder refraktärem, CD20--positivem B-Zell-Syndrom mit niedrigem Grad oder niedrigem Grad zugelassen wurde follikuläres Non-Hodgkin-Lymphom [4].

Die Humanisierung muriner mAbs wurde in der zweiten Hälfte der 1980er Jahre mithilfe der CDR-Transplantationsmethode erreicht [5]. Später wurde die Entwicklung vollständig menschlicher monoklonaler Antikörper, bei denen sowohl die variable Region (Fab) als auch die konstante Region (Fc) zu 100 % menschlich sind, durch das Aufkommen der In-vitro-Phagen-Display-Technologie und die Erzeugung verschiedener Mausstämme, die Menschen exprimieren, ermöglicht variable Domänen.

Fortgeschrittene Antikörper-Engineering-Technologien wie Phagen-Display, Affinitätsreifung, Einzel-B-Zell-Antikörpertechnologie und menschliche Antikörpermäuse werden ausführlich von Lu et al. beschrieben. [6]. Die Entwicklung biosimilarer mAbs hat in vielen Fällen zu einer Senkung der Behandlungskosten geführt.

Antikörper aller Art (murin, chimär, humanisiert und menschlich) wurden von der Food and Drug Administration (FDA), der Europäischen Arzneimittel-Agentur (EMA) und anderen nationalen Behörden für die Behandlung mehrerer Krankheiten zugelassen.

Seit der Zulassung von OKT3 dominiert der Einsatz von mAbs zunehmend die Therapie in allen Bereichen der Medizin, einschließlich der Neurologie. Viele der heute in der Neurologie verwendeten mAbs wurden von ihren ursprünglichen Indikationen für hämatologische Neoplasien (z. B. Alemtuzumab, Ofatumumab und Rituximab) oder rheumatologische Erkrankungen (z. B. Tocilizumab) umgewidmet [4,7–9].

Andere mAbs wurden ursprünglich für neurologische Erkrankungen entwickelt (z. B. Ocrelizumab gegen Multiple Sklerose oder mAbs zur Migräneprophylaxe). Sechzehn auf dem Markt erhältliche mAbs werden in der Neurologie hauptsächlich bei neuroimmunologischen Erkrankungen und Migräne eingesetzt (Tabelle 1).

Dennoch befinden sich viele weitere mAbs in der Entwicklung für neuroimmunologische und neurodegenerative Erkrankungen (Tabelle 2). In dieser Übersicht besprechen wir einige Hauptmerkmale von mAbs und geben einen Überblick über die bei neurologischen Erkrankungen eingesetzten mAbs.

2. Nomenklatur

Die Nomenklatur des mAb spiegelt Merkmale wie das vorgeschlagene Ziel, den ursprünglichen Wirt, Modifikationen und die Konjugation mit anderen Molekülen wider. Die von der WHO 2014 und 2017 veröffentlichten International NonproprietaryName (INN)-Richtlinien beschreiben die Klassifizierung für mAb-Namen [140,141].

Die mAb-Namen bestehen aus einem Präfix, zwei Unterstämmen (im Dokument von 2017 auf einen Unterstamm reduziert) und einem Suffix. Das Präfix wird als „zufällig“ bezeichnet; Es soll einen eindeutigen Medikamentennamen bereitstellen.

Die Unterstämme bezeichnen das Ziel (z. B. „ci“ für Herz-Kreislauf, „so“ für Knochen, „tu“ für Tumor) und die Quelle (Wirt), in der der Antikörper ursprünglich produziert wurde (z. B. „-o-“ für Maus, „-xi“. -“ für chimär, „-zu-“ für humanisiert, „-nu-“ für vollständig menschlich).

Der zweite Unterstamm (der die Quelle des Antikörpers angibt und angibt, ob er humanisiert oder chimär ist) wurde 2017 eliminiert [8]. Diese Änderung gilt nur für mAb, die nach 2017 erstellt wurden. Das Suffix für alle mAbs ist „mab“.

Biosimilar-mAbs werden als Referenzarzneimittel benannt, gefolgt von einem vierbuchstabigen Suffix, das aus vier eindeutigen und bedeutungslosen Kleinbuchstaben besteht und durch einen Bindestrich vom Referenznamen getrennt ist [142].

3. Grundlegende Kategorien monoklonaler Antikörper

3.1. Maus-Antikörper

Maus-Antikörper werden vollständig aus Mausprotein hergestellt und sind die am frühesten entwickelten mAbs. Aufgrund der Quelle ihrer Produktion wurden sie als allogene Proteine ​​erkannt, was zu Reaktionen mit polyklonalen humanen Anti-Maus-Antikörpern (HAMA) führte, normalerweise 2–3 Wochen nach ihrer ersten Infusion [143]. HAMAs hatten häufig eine neutralisierende Wirkung, die zu einer schnellen Inaktivierung muriner Antikörper führte, oder beeinflussten deren Pharmakokinetik und förderten eine beschleunigte Plasmaelimination [144,145]. Derzeit wird in der Neurologie kein muriner mAb verwendet.

3.2. Chimäre Antikörper

Die schwerwiegenden Einschränkungen, die murinen Antikörpern ihre klinische Verwendung auferlegt, machten die Entwicklung neuer Produkte mit menschlichen Komponenten erforderlich. Zunächst wurde der Fc-Anteil des Antikörpermoleküls, der die Funktionen des Antikörpers bestimmt, chemisch mit einem menschlichen konstanten Anteil ausgetauscht [146], wodurch chimäre monoklonale Antikörper entstanden.

Chimäre mAbs enthalten 34 % Mausprotein in der variablen Region des Antikörpers, was im Vergleich zu murinen mAbs zu einer geringeren Inzidenz von HAMA-Reaktionen führt.

Darüber hinaus weisen chimäre mAbs ein breites Spektrum an Antigenspezifitäten, eine erhöhte Zelltoxizität und ein vorteilhaftes pharmakokinetisches und pharmakodynamisches Profil (längere Halbwertszeit und erhöhte Affinität für das Antigen) auf [147]. Rituximab und Infliximab sind die einzigen chimären Antikörper, die derzeit in der Neurologie eingesetzt werden (Tabelle 1).

3.3. Humanisierte Antikörper

Fortschritte in den Methoden der Molekularbiologie führten zur Entwicklung humanisierter mAbs, die zu 90 % aus menschlichem und nur zu 10 % aus Mausprotein bestehen. Humanisierte mAbs sind im Vergleich zu chimären mAbs noch weniger immunogen.

Molekulare Techniken wurden eingesetzt, um Bereiche in den murinen Immunglobulinketten, die nicht an der Bindung von Antigenen beteiligt sind, weiter zu eliminieren und durch die entsprechenden menschlichen Sequenzen zu ersetzen.

Komplementaritätsbestimmende Regionen (CDRs) innerhalb der variablen Regionen sowohl der schweren als auch der leichten Ketten sind für die Bindungsspezifität des Antikörpers von großer Bedeutung.

DNA-Fragmente, die den CDRs entsprechen, wurden mithilfe molekularer Methoden in das Gerüst menschlicher Immunglobulin-Gene eingepfropft [5]. Darüber hinaus erwies sich der Ersatz einiger Aminosäurereste in den konstanten Regionen durch die entsprechenden Aminosäuren des „parentalen“ monoklonalen Antikörpers der Maus als vorteilhaft [148].

Humanisierte Antikörper behalten die Spezifität und Bindungsaffinität der „elterlichen“ murinen mAbs bei, sind jedoch weniger immunogen und übernehmen biologische Funktionen nach Wahl [149]. Die große Mehrheit der für neurologische Indikationen verwendeten oder entwickelten mAbs sind humanisierte mAbs (Tabellen 1 und 2).

3.4. Vollständig humane monoklonale Antikörper

Periphere Blutlymphozyten oder einzelne Zellen, die von naiven und immunisierten Spendern stammten, wurden zur Isolierung von Immunglobulin-Genen und zur Herstellung von Plasmidbibliotheken mit den cDNAs der schweren und leichten Ketten verwendet.

Die kombinatorischen Bibliotheken wurden zur Transfektion von Bakterien verwendet, die wiederum auf einem geeigneten, mit Arzneimitteln angereicherten Agarmedium ausgesät wurden. Anschließend wurden Kolonien, die aktive Antikörper produzierten, nachgewiesen und isoliert [150].

Phagendisplay und transgene Mäusetechnologien machten die Produktion von 100 % menschlichen mAbs möglich [6]. Die vollständige Entfernung muriner Bestandteile führte zur Produktion von mAbs, die meist weniger immunogen waren und in vielen Fällen ihr pharmakokinetisches Profil verbesserten, was ihre Clearance aus dem Plasma verlangsamte [147].

Erenumab und Ofatumumab sind vollständig humane mAbs, die derzeit zur Migräneprophylaxe bzw. Multiplen Sklerose indiziert sind (Tabelle 1). Die menschlichen und murinen Komponenten muriner, chimärer, humanisierter und humaner mAbs sind schematisch in Abbildung 1 dargestellt.

4. Wirkmechanismus

MAbs können über mehrere direkte und indirekte Mechanismen wirken und einige MAbs übertragen mehrere Wirkmechanismen auf ein Ziel [15

4.1. Direkte Mechanismen

Zu den direkten Wirkungen gehören der Antagonismus eines löslichen Liganden oder Rezeptors, die Blockade der Zell-Zell-Interaktion, der Agonismus an einem Oberflächenrezeptor, der bestimmte Signalwege innerhalb der Zielzelle aktiviert oder den Zelltod auslöst [152,153].

Die einfachste Form der Antikörperaktivität tritt auf, wenn der Antikörper einen löslichen Liganden, einen zellgebundenen Liganden oder einen Zellrezeptor bindet und die Bindung des Liganden an den Rezeptor blockiert, wodurch die nachgeschaltete Signalübertragung, die durch diese Rezeptor-Ligand-Wechselwirkung vermittelt wird, unterbrochen wird.

Beispiele für diese Aktivität sind die Bindung von Offremanezumab, Galcanezumab und Eptinezumab an das Calcitonin-Gen-bezogenes Peptid (CGRP), wodurch es daran gehindert wird, Signale über die CGRP- und Amylin-1-Rezeptoren zu übertragen [154,155]. Ein anderer Ansatz ist die Bindung an einen Zellrezeptor auf nicht-agonistische Weise, um die Ligandenbindung und die Aktivierung nachgeschalteter Signalwege zu blockieren, wie im Fall von Erenumab, einem Anti-CGRP-Rezeptor-mAb [155].

Schließlich können Zell-Zell-Wechselwirkungen zwischen einem zellgebundenen Liganden und einem zellgebundenen Rezeptor auf einer anderen Zelle durch mAbs blockiert werden, wie im Fall von Natalizumab, das die transendotheliale Migration von Lymphozyten durch Bindung an lymphozytäres VLA-4 (CD49d) blockiert verhindert seine Bindung an das endotheliale Gefäßzelladhäsionsmolekül (VCAM) [55].

Agonistische mAbs imitieren die Aktivität des normalen Liganden [151,156]. Die agonistische Aktivität kann auftreten, wenn der Antikörper den Rezeptor auf eine Weise bindet, die die Bindung des natürlichen Liganden nachahmt, was zu einer Antikörper-vermittelten Downstream-Signalisierung führt [156].

Alternativ üben mAbs eine agonistische Aktivität auf Rezeptoren wie die TRAIL-Rezeptoren (Tumor Necrosis Factor-Related Apoptosis Inducing Ligand) aus und lösen den programmierten Zelltod aus [157].

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