Klinik für Kinder- und Jugendmedizin der Universität Ulm: Tagesklinik der Onkologie, Immunologie und Knochenmarktranspl

1. PD Dr. med. Ansgar Schulz: Antikörper in der Krebsbehandlung Klinik für Kinder- und Jugendmedizin der Universität Ulm: Tagesklinik der Onkologie, Immunologie und Knochenmarktransplantation

4. Maus Antikörper (IgG) Antigen H-Kette L-Kette VH CH1 VL Fab CL CH2 Fc CH3 Therapie in vivo - > Rasche Entwicklung von HAMAs (Human Anti Mice Antibodies)

5. „Chimärer“ Maus - Mensch Antikörper VH CH1 VL CL CH2 z.B. Rituximab (Anti-CD20) CH3 Maus-Anteile Mensch-Anteile

6. VH CH1 VL CL CH2 CH3 „Humanisierter“ Antikörper z.B. Campath-1H (Anti-CD52) Maus-Anteile Mensch-Anteile

7. „Humaner“ Antikörper VH CH1 VL CL CH2 CH3 Mensch-Anteile

8. Antikörper in der Medizin: Die „CD“-Nomenklatur CD=Cluster of Differentiation CD3 – T-Lymphozyten CD20 – B-Lymphozyten CD33 – myeloische Vorläuferzellen, Monozyten CD34 – hämatologische Vorläuferzellen, Endothelzellen CD66 – Granulozyten

9. Antikörper in der Medizin: 1 – Diagnostische Anwendung Identifizierung und Differenzierung bestimmter Zelltypen

10. Problem: Wie unterscheide ich die „normale“ von der „bösartigen“ Körperzelle? Lösung: Die „bösartige“ (z.B. Leukämie-) Zelle hat andere Proteine an der Zelloberfläche als die normale Zelle -> anderes „CD-Profil“

11. Patient A.S.; Akute Lymphatische Leukämie „FACS“-Analyse der Knochenmarkzellen: Leukämiezelle ist CD20+ CD34+ TdT+ CD20: Marker der B-Lymphozyten und –Vorläufer CD34: Marker der Stammzelle und Leukämiezelle TdT: Leukämiezell-Marker CD20+ CD34+ TdT+ CD34+

12. Anwendung: Charakterisierung von Leukämien (bestimmte Subtypen und Risikogruppen) Identifikation von restliche Leukämiezellen unter vielen „normalen“ Zellen („Minimal Residual Disease“) -> Therapiesteuerung

13. Antikörper in der Medizin: 2 – „Pharmazeutische“ Anwendung Präparation „reiner“ Zelltypen

14. Problem: Wie bekomme ich eine saubere Zellpopulation (z.B. „Stammzellen“)? Lösung: Kopplung der Antikörper an Metall-“Beads“ und Präparation über eine magnetische Säule

15. Beispiel: Aufreinigung hämatopoetischer Stammzellen zur Transplantation (GvHD-Prophylaxe bei HLA-nichtidentischer Transplantation)

16. Anwendung: Mit aufgereinigten Stammzellen ist eine Transplantation auch von nicht passenden Spendern möglich (z.B. von HLA-haploidentischen Eltern) -> jeder Mensch hat einen Stammzellspender

17. Antikörper in der Medizin: 3 – Therapeutische Anwendung Gezielte Behandlung bestimmter Zellen „Targeting“

18. Problem: Wie behandle ich „selektiv“ eine z.B. bösartige Zellpopulation? Lösung: „Immunologische Wirksamkeit“ der AK Kopplung der Antikörper an pharmakologisch wirksame Substanzen („Immunkonjugate“)

19. Antikörper in klinischer Anwendung (Auswahl)

20. Patient A.S.; Akute Lymphatische Leukämie CD20+ CD34+ TdT+ CD34+ 12 Stunden nach Mabthera-Therapie (Anti-CD20):

21. Voraussetzungen für den therpeutischen Einsatz: 1 – Spezifität Monoklonale Antikörper 2 –Verträglichkeit Humanisierte Antikörper 3 – Wirksamkeit Immunkonjugate

22. Zellgift-gekoppelte monoklonale Antikörper GEMTUZUMAB OZOGAMYCIN (GO; Mylotarg) • Antikörper: humanisiert, monoklonal, Anti-CD33 • Zielantigen: CD33 • (positiv auf 80-90% de novo AML) • Konjugat: N-acetyl-gamma-calicheamicin dimethylhydrazine • (zytotoxische Substanz aus der Enedyne-Familie der • DNA-schneidenden Antibiotika)

23. Immuntherapie mit Mylotarg Klinische Studien mit Monotherapie (Auswahl) -> wirksam, relativ gut verträglich Aber: keine Dauerremissionen durch Monotherapie

24. Konzepte der selektiven Immuntherapie (Beispiel Leukämie) • Klassisches Konzept b) Radioimmuntherapie Leukämiezelle Gesunde Knochenmarkzelle Knochenmark „Cross Fire“ Antigen auf der Zielzelle -> „Leukämie-spezifisch“ (z.B. Mylotarg, Mabthera) Antigen der Hämatopoiese „Knochenmark-selektiv“ (Radioimmunkonjugate)

25. „RADIOIMMUNTHERAPIE“ = „RIT“ Re Re Re Re Re Re Re

26. Prinzip der Radioimmuntherapie • GEZIELTE Bestrahlung des Knochenmarks • zur Zerstörung des Knochenmarks • vor Knochenmarktransplantation • VORTEILE gegenüber Ganzkörperbestrahlung • (= ungezielte Bestrahlung „von außen“) • Weniger Nebenwirkungen zu erwarten (da gezielt) • Höhere Wirksamkeit möglich (da höhere Dosen)

28. Radioimmuntherapie (RIT) mit Radioisotop-gekoppelten monoklonalen Antikörpern

29. Selektive interne Radiotherapie Nuklide Zielstruktur • α – Strahler ( 213 Bi, 225 Ac) • β - Strahler (131 I,188Re,90Y)Zellcluster • Auger – Elektronen (125 I) Zellkern Einzelzelle

30. Re-188 anti-CD66-mAb 20 hrs. p.i.; AML PR1

31. Der Crossfire - Effekt ß - Strahlen Normale Granulopoese Anti – CD 66 Antikörper Leukämische Blasten

32. Prinzip der Radioimmuntherapie • GEZIELTE Bestrahlung des Knochenmarks • zur Zerstörung des Knochenmarks • vor Knochenmarktransplantation • VORTEILE gegenüber Ganzkörperbestrahlung • (= ungezielte Bestrahlung „von außen“) • Weniger Nebenwirkungen zu erwarten (da gezielt) • Höhere Wirksamkeit möglich (da höhere Dosen)

33. Konzepte der Radioimmuntherapie Vor Stammzell-Transplantation I) INTENSIVIERTE Konditionierung Ziel: weniger Rezidive nach Transplantation Methode: Radioimmuntherapie + „normale“ Konditionierung (Ganzkörperbestrahlung +/- Hochdosis-Chemotherapie Anwendung: Höchstrisiko-Leukämien II) REDUZIERTE Konditionierung Ziel: weniger Nebenwirkungen der Konditionierung Methode: Radioimmuntherapie + „reduced Intensity Conditioning“ = RIT+RIC Anwendung: vorbelastete „kranke“ Patienten

34. Radioimmuntherapie und Stammzell-TransplantationKlinische Studien in Ulm (Phase I/II)

35. Radioimmuntherapie und Stammzell-TransplantationUniversität Ulm (Innere Medizin III und Pädiatrie) • Patienten: • Gesamtzahl der Patienten: N ~ 300 • Internistische Patienten: N ~ 250 • Pädiatrische Patienten: N = 33 • Univ.-Kinderklinik Ulm N = 26 • Univ.-Kinderklinik Frankfurt N = 5 • Univ.-Kinderklinik Tübingen N = 2 • Antikörper und Nuklide (Kinder): • Anti – CD 66 N = 31 • Anti – CD 45 N = 2 • Re – 188 N = 14 • Y – 90 N = 19

36. TdT+ CD34+ CD20+ CD34+

37. Patient A.S.; ALL nach Mabthera (Anti-CD20): nach RIT (Y-90, Anti-CD66):

38. Studie – A: > 18 Jahre, AML, Radioimmuntherapie mit Re-188 / Anti-CD66Überleben in Abhängigkeit vom Remissionsstatus Nach: Bunjes, Blood 2001

39. E - Pädiatrische Studie I – INTENSIVIERT / Leukämien * Infection / GvHD n= 8 HUS due to RIT in 188Re n= 2

40. Zwischenergebnis Konzept I Bei Erwachsenen mit Hochrisiko-Leukämien (z.B. nicht in Remission vor Transplantation = therapierefraktär) kann eine Heilung durch Transplantation erreicht werden Bei Kindern ist das Konzept auch durchführbar und kann in Hochrisiko-Situationen angewendet werden

41. CD20+ CD34+

42. F - Pädiatrische Studie II – REDUZIERT / RIT+RIC

43. Zwischenergebnis Konzept II Die Nebenwirkungen von RIC+RIT sind deutlich geringer als bei normaler Konditionierung Das Konzept kann erfolgreich bei malignen und nicht-malignen Erkrankungen eingesetzt werden -> auch Patienten mit schweren vorbestehenden Organschäden (Leberszirrhose, Lungenpilzinfektion) können durch Knochenmarktransplantation geheilt werden!

44. ZusammenfassungSpezifische Antikörper in der Onkologie The current time can be compared with the onset of antibiotic development that transformed the treatment of many bacterial infectious diseases. Houshmand and Zlotnik, Current Opinion in Cell Biology, 2003 • „Ideale“ onkologische Therapie: • 1 – Spezifität zu erzielen durch monoklonale Antikörper • 2 – Verträglichkeit durch humanisierte Antikörper • 3 – Effektivität steigerbar durch Immunkonjugate

45. Vielen Dank! Klinik für Kinder- und Jugendmedizin der Universität Ulm: Tagesklinik der Onkologie, Immunologie und Knochenmarktransplantation