EinChemoimmunkonjugat (engl.Chemoimmunoconjugate genannt), auchAntikörper-Wirkstoff-Konjugat (engl.Antibody-drug conjugate, ADC), ist einImmunkonjugat, das aus einerzellbindenden Komponente und einemZytostatikum besteht. Chemoimmunkonjugate sind potenzielleArzneistoffe, die vor allem in derOnkologie zurBehandlung vonKrebserkrankungen, im Rahmen einerKrebsimmuntherapie, eingesetzt werden sollen.
Chemoimmunkonjugate bestehen aus zwei Hauptkomponenten. Eine Komponente ist dabei ein möglichst selektiv an Krebszellen bindendes Trägermolekül. Dies ist in den meisten Fällen einmonoklonaler Antikörper oder ein Fragment eines monoklonalen Antikörpers oder ein entsprechendesAntikörpermimetikum. Das Trägermolekül dient zum einen alsLigand zur Anbindung an die Zielstruktur (Target) auf derZellmembran einer Krebszelle. Als Zielstrukturen dienen im WesentlichenTumorantigene oder tumorspezifische Rezeptoren, das heißt Proteine oderGlycoproteine, die idealisiert nur von Krebszellen an ihrer Zelloberfläche präsentiert (exprimiert) werden. Die andere Funktion des Trägermoleküls ist die Anbindung eines Zytostatikums – der zweiten Hauptkomponente eines Chemoimmunkonjugates.
Die in der konventionellen Chemotherapie verwendeten Zytostatika wirken nicht tumorspezifisch. Ihr Wirkmechanismus basiert im Wesentlichen darauf, dass stark proliferierende Zellen – hauptsächlich Krebszellen – deutlich empfindlicher gegenüberzytotoxischen Substanzen sind, als die meisten anderen Körperzellen. Gesunde Körperzellen, die sich ebenfalls schnell teilen, werden mit zunehmender Dosis mehr und mehr mit zerstört, was die Dosis des Chemotherapeutikums limitiert.[1] Andererseits wäre eine möglichst hohe Dosis wünschenswert, um alle Krebszellen restlos zu zerstören. Als Konsequenz dieser geringentherapeutischen Breite werden häufig suboptimale Dosen an Chemotherapeutika verabreicht. Als Lösung diesesDilemmas wurden schon in den 1980er Jahren Versuche mit Antikörpern durchgeführt, an die Chemotherapeutikakovalent gebunden wurden.[2] Wenn durch den Antikörper eine ausreichende Selektivität zu Krebszellen gegeben ist, kann so eine Anreicherung des Zytostatikums am Tumor, beziehungsweise auch an einzelnen Krebszellen, erreicht werden. Das gesunde Gewebe ist dadurch deutlich geringeren Wirkstoffmengen ausgesetzt. Die Gesamtdosis an Wirkstoff kann so gegebenenfalls auch deutlich erhöht werden.[3]
Die Krebszellen internalisieren die gebundenen Antikörper mittels rezeptorvermittelterEndozytose. ImLysosom wird das Antikörper-Zytostatikum-Konjugat zerlegt und der Wirkstoff freigesetzt. Dieser kann dann beispielsweise die DNA der Krebszelle nachhaltig schädigen.[4][5] Die sonst bei der systemischen Gabe von Wirkstoffen zu beobachtenden Effekte derMultiple Drug Resistance, bei der Transporter, wie beispielsweiseP-Glykoprotein (PGP), die Wirkstoffe wieder aus der Zelle ausschleusen, sind bei der antikörpervermittelten Gabe deutlich reduziert.[6][3]
Bei der Anbindung des Wirkstoffes an den Antikörper ist es wichtig, dass die chemische Bindung sowohl bei der Lagerung des Wirkstoffes – meist in gepufferter wässriger Lösung – als auch im Serum möglichst stabil ist, damit der Wirkstoff nicht unmittelbar nach der Injektion systemisch freigesetzt wird. Die Freisetzung soll idealerweise nur im Zellinneren oder gegebenenfalls in unmittelbarer Nähe der Krebszellen erfolgen. Als sogenannteLinker zwischen Antikörper und Wirkstoff werden im WesentlichenPeptidsequenzen,[7][8]Hydrazone undDisulfide verwendet. Als Peptidsequenzen werden Strukturen verwendet, die durchlysosomale oderendosomale Enzyme (Proteasen) leicht gespalten werden können. Die Hydrazone sind säurelabil und werden durch niedrige pH-Werte (<5,0) geöffnet.[9] Bei den Disulfiden erfolgt die Freisetzung durch Disulfid-Austausch, beispielsweise durchGlutathion, das speziell in Krebszellen in hohen Konzentrationen vorhanden ist.[1] Die Glutathion-Konzentration ist in malignen Zellen über eintausendmal höher als im Plasma.[10][3] Auf diese Weise können verschiedene Zytostatika, beispielsweise aus den Familien derVincaalkaloide[11], derFolsäure-Antagonisten[12] oder derAnthracycline[13] an monoklonale Antikörper gebunden und in Tumorzellen freigesetzt werden.[3]
Um die Potenz des Konjugates zu erhöhen, wird meist mehr als ein Effektormolekül an den Antikörper gebunden. Die Anbindung am Antikörper erfolgt in den meisten Fällen nicht zielgerichtet, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass eines der Effektormoleküle im Bereich desParatops des Antikörpers bindet und dadurch das Bindungsvermögen des Antikörpers an einEpitop verloren geht. Die Anzahl der Effektormoleküle wird daher meist auf unter zehn Einheiten begrenzt. Ein Lösungsansatz dieser Problematik ist die Konjugation von verzweigten oder dendrimeren Effektor-Oligomeren am Antikörper. Dieses Prinzip wird beispielsweise auch beiRadioimmunkonjugaten angewendet.[14][15]
Eine Reihe von Chemoimmunkonjugaten befindet sich in der klinischen Prüfung. In vielen Fällen werden hochpotente Zytostatika, wie beispielsweiseDoxorubicin, an monoklonale Antikörper gebunden, die bei der systemischen Gabe erhebliche Nebenwirkungen aufweisen. Im Beispiel von Doxorubicin ist dies dieKardiotoxizität dieser Verbindung. Andere an Antikörper konjugierte Zytostatika neben den bereits erwähnten Vincaalkaloiden[16], Antifolaten und Anthracyclinen, beispielsweise dieMaytansinoide.[17][18] Auchα-Amanitin, das Hauptgift derKnollenblätterpilze, wird als Zytostatikum an Antikörper konjugiert.[19]
An Stelle von Antikörpern können auch Antikörper-Mimetika, wie beispielsweiseAptamere, verwendet werden.[20]
Bei derChemo-Immuntherapie wird ein Chemotherapeutikum (wie beispielsweise5-Fluoruracil) in einem Therapiezyklus zusammen mit einemImmuntherapeutikum (beispielsweiseInterleukin-2) dem Patienten verabreicht. Das Chemotherapeutikum wird dabei auf konventionelle Weise systemisch verabreicht. Zusätzlich erhält der Patient ein Immuntherapeutikum, um möglichst alle Krebszellen abzutöten.
Immuntoxine sind im Aufbau den Chemoimmunkonjugaten sehr ähnlich, haben aber statt des Zytostatikums einToxin als Effektor.