Monoklonaler Antikörper

Monoklonale Antikörper sind Antikörper, also immunologisch aktive Proteine, die von einer auf einen einzigen B-Lymphozyten zurückgehenden Zelllinie (Zellklon) produziert werden und die sich gegen ein einzelnes Epitop richten. Eine physiologisch vorkommende Immunantwort gegen ein in den Körper eingedrungenes Antigen ist dagegen stets polyklonal und richtet sich z. B. gegen viele verschiedene Epitope auf einem Bakterium.

In der Diagnostik und Forschung spielen monoklonale Antikörper eine große Rolle, da sie mit hoher Spezifität verschiedenste Moleküle binden können. Die Bindung der Antikörper lässt sich dann mit unterschiedlichen Techniken nachweisen. Diese Antigen-Antikörper-Reaktion bildet die Grundlage für zahlreiche diagnostische Verfahren (z. B. Immunphänotypisierung, FACS, Immunhistologie, ELISA, ELISPOT, Radioimmunassay und Western Blot). Viele der von monoklonalen Antikörpern erkannten Zelloberflächenantigene menschlicher Zellen werden in der CD-Nomenklatur klassifiziert.

Herstellung monoklonaler Antikörper

Herstellung monoklonaler Antikörper durch Hybridom-Technik

Das Prinzip der Herstellung monoklonaler Antikörper wurde 1975 von César Milstein, Georges Köhler und Niels Jerne publiziert,^[1] die dafür im Jahr 1984 den Nobelpreis für Medizin erhielten.^[2] Die Technik beruht auf der Verschmelzung von Antikörper-produzierenden B-Zellen mit Zellen einer Myelom-Zelllinie, wodurch hybride Zellen entstehen, die unbegrenzt Antikörper einer bestimmten Spezifität produzieren (Hybridom-Technik).

Bei der Herstellung monoklonaler Antikörper gegen ein bestimmtes Antigen wird zunächst eine Maus mit diesem Antigen infiziert (1, siehe Abbildung). Aufgrund der Immunantwort kommt es zur Bildung von B-Lymphozyten, die Antikörper bilden, welche mit dem Antigen reagieren und die sich in der Milz anreichern. Aus der entnommenen Milz (2) werden die B-Lymphozyten isoliert und mit Zellen (Plasmazellen) einer aus einem Myelom (Plasmozytom) gewonnenen Zelllinie (3) fusioniert (4), es entstehen sogenannte Hybridomzelllinien (5). Diese Hybridomzellen vereinigen Eigenschaften ihrer Ursprungszellen: vom B-Lymphozyt die Eigenschaft einen bestimmten Antikörper zu produzieren, von der Myelomzelle die Fähigkeit zu unbegrenztem Wachstum im Reagenzglas. Für die Gewinnung des monoklonalen Antikörpers wird die Hybridomzelllinie ausgewählt, die am besten das gewünschte Epitop auf dem Antigen bindet (6). Die unsterbliche Zelllinie wird aufbewahrt und der Zellüberstand wird regelmäßig bei Bedarf geerntet. Die Produktion der monoklonalen Antikörper kann in vitro (7a), oder in vivo (7b) erfolgen. Die Antikörper (8) heißen monoklonal, weil sie aus einer einzigen Ursprungs-B-Zelle stammen und daher alle identisch sind.

Die Hybridzellen werden durch ein sogenanntes HAT-Medium selektiert. In diesem Nährmedium sind Hypoxanthin (ein natürlich vorkommendes Purinderivat), Thymidin und Aminopterin (Zellgift, das die Biosynthese von Purin- und Pyrimidinbasen hemmt) enthalten. Die B-Lymphocyten und damit auch die Hybridzellen können Hypoxanthin und Thymidin verstoffwechseln und so die Blockade, die durch das Aminopterin verursacht wird, umgehen. Die verwendeten Myelomzellen sind bezüglich des alternativen Stoffwechselweges Mangelmutanten und sterben im HAT-Medium ab.
Die nicht fusionierten B-Lymphozyten haben nur eine begrenzte Lebenszeit, sodass sich nach einigen Passagen nur noch die Hybridzellen in der Kultur finden lassen.

Ein großer Fortschritt insbesondere zur Klonierung humaner Antikörper bildet die Technik des Phagen-Display.

Therapeutische monoklonale Antikörper

Die Versuche, monoklonale Antikörper in der Therapie einzusetzen, waren zunächst nicht sehr erfolgreich. Die verwendeten Antikörper der Maus (murine Antikörper, Endung: -omab) wirken im menschlichen Organismus selbst als Antigen und können eine gegen sie gerichtete Immunantwort auslösen. Auch die für ihre erwünschte Wirkung wichtige Interaktion mit Zellen des Immunsystems des Empfängers war aufgrund der unterschiedlichen Spezies nicht optimal.

Wesentliche Fortschritte wurden erst gemacht, nachdem es in den letzten Jahren gelungen ist, modifizierte, den menschlichen Antikörpern besser angepasste monoklonale Antikörper zu entwickeln.

Daneben werden auch Antikörperkonjugate, wie beispielsweise Immunzytokine, für therapeutische und diagnostische Anwendungen, speziell in der Krebsimmuntherapie, eingesetzt.

Modifizierte Antikörper für die therapeutische Anwendung

Terminologie der monoklonalen Antikörper

Die Freihandelsnamen aller therapeutischer monoklonaler Antikörper tragen das Suffix „…mab“, was für „monoclonal antibody“ steht. Nach Ähnlichkeit zu den menschlichen Antikörpern unterscheidet man (in aufsteigender Reihenfolge):

• murine Antikörper (von der Maus): Endung -omab
• Antikörper vom Primaten: Endung -imab
• chimäre Antikörper: Endung -ximab (Nur der variable Teil des AK ist Mausprotein)
• humanisierte Antikörper: Endung -zumab (Nur die Antigenbindungstellen sind Mausprotein)
• humane Antikörper: Endung -umab

Listen entwickelter Antikörper

Zugelassene oder in klinischer Erprobung (Phase III) befindliche therapeutische monoklonale Antikörper

Name	Präparat	Typ	Zielstruktur	Anwendungsgebiet
Hämatologie, Onkologie
Alemtuzumab	MabCampath®	humanisiert	CD52-Antigen auf Lymphozyten	Chronische lymphatische Leukämie, T-Zell-Lymphome2, akute lymphatische Leukämie2
Apolizumab1,2	Remitogen®	humanisiert	HLA-DR-Antigen auf B-Lymphozyten	Solide Tumoren, akute lymphatische Leukämie, chronische lymphatische Leukämie, Non-Hodgkin-Lymphome
Bevacizumab	Avastin®	humanisiert	VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor)	Darmkrebs, Brustkrebs, nichtkleinzelliges Bronchialkarzinom, feuchte, altersbedingte Makuladegeneration (Off-Label-Use)2
Catumaxomab	Removab®	murin (Ratte/Maus), trifunktional	EpCAM-Antigen auf Tumorzellen, CD3-Rezeptor auf T-Lymphozyten	maligner Aszites aufgrund von EpCAM-positiven Karzinomen
Cetuximab	Erbitux®	chimär	EGF-Rezeptor (Epidermal Growth Factor Receptor)	Darmkrebs, Kopf- und Halstumoren
Eculizumab	Soliris®	humanisiert	C5 Komplement-Faktor	Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie (PNH)
Epratuzumab1,2	LymphoCide®	humanisiert	CD22-Antigen	Non-Hodgkin-Lymphome, Autoimmunerkrankungen, akute lymphatische Leukämie
Galiximab1,2	-	chimär	CD80-Antigen	Non-Hodgkin-Lymphome
Gemtuzumab-Ozogamicin1	Mylotarg®	humanisiert, Calicheamicin- beladen	CD33-Antigen	Akute myeloische Leukämie
Ibritumomab-Tiuxetan	Zevalin®	murin, 90Y-markiert	CD20-Antigen auf B-Lymphozyten	Non-Hodgkin-Lymphome (Radioimmuntherapie)
Lumiliximab1,2	-	chimär (Macaque/human)	CD23-Antigen auf B-Lymphozyten	Chronische lymphatische Leukämie
Mepolizumab1,2	Bosatria®	humanisiert	Interleukin-5	Hypereosinophilie-Syndrom, Churg-Strauss-Syndrom
Obinutuzumab	GA101	humanisiert	CD20-Antigen auf B-Lymphozyten	Chronische lymphatische Leukämie, NHL
Ofatumumab	Arzerra®	humanisiert	CD20-Antigen auf B-Lymphozyten	Chronische lymphatische Leukämie
Oregovomab1,2	OvaRex®	murin	CA-125	Ovarialkarzinom
Panitumumab	Vectibix®	human	EGF-Rezeptor (Epidermal Growth Factor Receptor)	EGF-Rezeptor exprimierende Tumoren, insb. metastasiertes kolorektales Karzinom
Pertuzumab1,2	Omnitarg®	humanisiert	HER2/neu, HER2/neu-Rezeptor; Pertuzumab inhibiert die Dimerisierung der Zielstruktur sowie deren Heterodimerisierung mit anderen HER-Rezeptoren (z.B Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR)), wodurch das Tumorwachstum verlangsamt werden soll	Klinische Studien u. a. beim Ovarialkarzinom, Mammakarzinom, Bronchialkarzinom und Prostatakarzinom
Rituximab	MabThera®	chimär	CD20-Antigen auf B-Lymphozyten	Non-Hodgkin-Lymphome
Tositumomab1	Bexxar®	murin, 131I-markiert	CD20-Antigen auf B-Lymphozyten	Non-Hodgkin-Lymphome (Radioimmuntherapie)
Trastuzumab	Herceptin®	humanisiert	HER2/neu-Rezeptor	Brustkrebs, Magenkarzinom
Zanolimumab1,2	HuMax-CD4	human	CD4-Antigen auf T-Lymphozyten	T-Zell-Lymphome
Autoimmunerkrankungen, Transplantatabstoßung
Adalimumab	Humira®	human	TNF-α (Tumor Necrosis Factor α)	Rheumatoide Arthritis, Psoriasis-Arthritis, Morbus Bechterew, Morbus Crohn,
Basiliximab	Simulect®	chimär	CD25-Antigen (Interleukin-2-Rezeptor)	Prophylaxe der akuten Abstoßungsreaktion bei Nierentransplantation
Belimumab	Benlysta<Pulver>®	human	BLys (B-Lymphozyten-Stimulator, ein Zytokin der TNF-Superfamilie)	Lupus erythematodes
Daclizumab	Zenapax®	humanisiert	CD25-Antigen (Interleukin-2-Rezeptor)	Prophylaxe der akuten Abstoßungsreaktion bei Nierentransplantation
Epratuzumab1,2	LymphoCide®	humanisiert	CD22-Antigen	Autoimmunerkrankungen, Non-Hodgkin-Lymphome,
Golimumab	Simponi®	human	TNF-α (Tumor Necrosis Factor α)	Rheumatoide Arthritis, Psoriasis-Arthritis, Morbus Bechterew
Infliximab	Remicade®	chimär	TNF-α (Tumor Necrosis Factor α)	Morbus Crohn, Rheumatoide Arthritis, Morbus Bechterew, Psoriasis-Arthritis, Colitis ulcerosa
Muromonab-CD3	Orthoclon OKT3®	murin	CD3-Rezeptor auf T-Lymphozyten	Behandlung der akuten Abstoßungsreaktion bei Nieren-, Herz- und Lebertransplantationen
Natalizumab3	Tysabri®	humanisiert	CD49d (α4-Integrin)	Multiple Sklerose
Rituximab	MabThera®	chimär	CD20-Antigen auf B-Lymphozyten	Rheumatoide Arthritis
Tocilizumab	RoActemra®	humanisiert	Interleukin 6-Rezeptor	Rheumatoide Arthritis
Ustekinumab	Stelara®	human	Interleukin 12/23	Plaque-Psoriasis
Kardiovaskuläre Erkrankungen
Abciximab	ReoPro®	chimär, Fab-Fragment	GPIIb/IIIa auf Thrombozyten	Verhinderung eines Gefäßverschlusses nach PTCA
Infektionskrankheiten
Motavizumab4[3], en.wikipedia.org	Numax®	chimär	Bestandteil des Respiratory Syncytial Virus (RSV)	Prophylaxe der RSV (respiratory syncytial virus)-Pneumonie bei Frühgeborenen, ELBW (Extrem Low Birth Weight Preterm) und VLBW (Very Low Birth Weight Preterm)
Palivizumab	Synagis® [1]	humanisiert	Bestandteil des Respiratory Syncytial Virus (RSV)	Prophylaxe der RSV-Pneumonie bei Frühgeborenen
Augenheilkunde
Ranibizumab	Lucentis®	humanisiert, Fab-Fragment	VEGF-A (Vascular Endothelial Growth Factor A)	Feuchte Makuladegeneration
Dermatologie
Adalimumab	Humira®	human	TNF-α (Tumor Necrosis Factor α)	Psoriasis
Efalizumab	Raptiva®	humanisiert	CD11a-Antigen	Psoriasis, derzeit in Deutschland nicht zugelassen (Stand: 2010)
Infliximab	Remicade®	chimär	TNF-α (Tumor Necrosis Factor α)	Psoriasis
Ustekinumab	Stelara®	human	Interleukin 12/23	Plaque-Psoriasis
Allergische Erkrankungen
Omalizumab	Xolair®	humanisiert	IgE (Fc-Teil)	Schweres Asthma bronchiale
Zahnheilkunde
CaroRx® 1,2	CaroRx®	rekombinant in Pflanzen hergestellt („plantibody“)	spezifische Bindung an Streptococcus mutans (Leitkeim der Zahnkaries)	als Mundspülung gegen Zahnkaries; Beseitigung von S. mutans aus der Mundflora[4]
Osteologie
Denosumab (früher AMG 162)[2] [3]	Prolia®	human	RANK Ligand (Rezeptoraktivator des NFκB Liganden, RANKL)	Osteoporose (Alternative zur Behandlung mit Bisphosphonat und Hormonen; inhibiert die Knochenresorption und erhöht die Mineraliendichte im Knochen)

¹in Deutschland bisher nicht zugelassen (Stand 3/2008)
²in klinischer Prüfung
³Trotz möglicher seltener schwerer Nebenwirkungen von der FDA unter strengen Voraussetzungen wieder in den USA zugelassen, europäische Zulassung seit 6/2006
⁴Entwicklung eingestellt.

Zur in-vivo-Diagnostik zugelassene monoklonale Antikörper

Name	Präparat	Typ	Zielstruktur	Anwendungsgebiet
Sulesomab	LeukoScan®	murin, 99mTc-markiert	IMMU-MN3 Fab'-SH Fragment gegen Granulozyten	Osteomyelitis
Arcitumomab	CEA-Scan®	murin, 99mTc-markiert	IMMU-4 F(ab')2 gegen CEA	kolorektales Karzinom

Zurückgezogene oder aufgegebene diagnostische monoklonale Antikörper

Name	Präparat	Typ	Zielstruktur	Geplante Anwendungsgebiete	Komplikationen und Kommentar
Igovomab	Indimacis 125	murin, 111In markiert	CA 125-Antigen	ovarielle seröse Adenokarzinome	1999 auf Antrag der Herstellerfirma vom europäischen Markt genommen[5]. Begründung?

In präklinischer Prüfung oder Phase I/II-Studien befindliche therapeutische monoklonale Antikörper

Name	Präparat	Typ	Zielstruktur	Anwendungsgebiet
Brentuximab	–	chimär	CD30	Lymphome
Cantuzumab	–	humanisiert, Mersantin-konjugiert	CanAg (MUC1), Antikörper konjugiert mit Mersantin (Toxin)	Darmkrebs, Magenkarzinom, Pankreaskarzinom, NSCLC
Labetuzumab	–	humanisiert	Carcinoembryonales Antigen (CEA)	Darmkrebs, Pankreaskarzinom, Ovarialkarzinom
Lumiliximab	–	chimär (Macaque/human)	CD23	Chronische lymphatische Leukämie, Asthma bronchiale
Nimotuzumab	TheraCim®	humanisiert	EGF-Rezeptor (Epidermal Growth Factor Receptor)	metastasierendes Irinotecan-refraktäres Kolorektalkarzinom
Mapatumumab	–	human	–	Darmkrebs
Matuzumab	EMD72000	humanisiert	EGF-Rezeptor (Epidermal Growth Factor Receptor)	Magenkrebs, Darmkrebs, NSCLC
Pertuzumab	Omnitarg®	humanisiert	HER2/neu	Brustkrebs, Prostatakarzinom, Ovarialkarzinom, NSCLC
R1450	–	human	Amyloid-β	Alzheimer-Krankheit
1D09C3	–	human	MHC-II	Non-Hodgkin-Lymphom (NHL)

Zurückgezogene oder aufgegebene therapeutische monoklonale Antikörper

Name	Präparat	Typ	Zielstruktur	Geplante Anwendungsgebiete	Komplikationen und Kommentar
Nebacumab	Centoxin®	humanisiert (IgM)	Endotoxin	Sepsis	Zulassung in Europa 1991, 1993 wegen erhöhter Sterblichkeit bei Patienten nach Behandlung mit Nebacumab im Vergleich zu Plazebo vom Markt genommen[6].
Edrecolomab	Panorex®	Maus IgG2a	EpCAM	Darmkrebs	Zulassung in Deutschland 1995, 2000 vom Markt genommen, da die bisherige Standardtherapie wirksamer war.
TGN1412	–	humanisiert	CD28	Leukämie und Autoimmunerkrankungen (wie Multiple Sklerose und Rheuma)	Zytokinsturm. In der öffentlichen Kritik standen Mängel in der Versuchsplanung und -durchführung, z. B. dass das Präparat an 6 Probanden gleichzeitig abgegeben wurde, und dass die Wirkmechanismen nicht verstanden worden waren.

Quellen

1. ↑ Köhler, G. & Milstein, C. (1975): Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. In: Nature. Bd. 256, S. 495–497. PMID 1172191. doi:10.1038/256495a0, Nachdruck in: J. Immunol. Bd. 174, S. 2453–2455. PMID 15728446 PDF
2. ↑ Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1984 an César Milstein, Georges Köhler und Niels Jerne (englisch)
3. ↑ AstraZeneca discontinues development of motavizumab for RSV prophylaxis indication AstraZeneca beendet die Entwicklung von Motavizumab in RSV, Pressemeldung von AstraZeneca vom 21. Dezember 2010
4. ↑ www.planetbiotechnology.com: CaroRx
5. ↑ Community list of not active medicinal products for human use, abgerufen am 5. August 2007
6. ↑ NY Times Artikel zu Nebacumab

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