Targeted RNase: Humane Antikörper-RNase-Fusionen zur Bekämpfungvon CD30+ Lymphomen

Menzel, Christian

Die steigende Bedeutung der antikörperbasierten Krebstherapie spiegelt sich in der stark gestiegenen Anzahl in klinischen Studien befindlicher mAk wider. Zusätzlich stehen insbesondere Antikörperfusionen zur Funktionserweiterung im Mittelpunkt. Ein Forschungsschwerpunkt konzentriert sich auf den Einsatz von RNasen als Fusionspartner der mAk. Das Prinzip der mittels Antikörper zielgerichtet geleiteten RNasen (Targeted RNase, TR), beruht auf der antigenspezifischen Bindung an Oberflächenmarker von Tumoren, die zu rezeptorvermittelter Endozytose befähigt sind. Nach Internalisierung muss eine Translokation ins Zytoplasma erfolgen, um die katalytische Funktion der RNase zur Inhibition des Proteinsyntheseapparates zu ermöglichen. In der Arbeit wurde ein vollständig humanes Antikörper-RNase-Fusionsprotein erzeugt, das gegen den internalisierenden Tumormarker CD30 gerichtet ist. Als Bindungsdomäne der TR-Konstrukte wurden unterschiedliche Antikörperformate untersucht. Bei BIAcore- und FACS-Messungen stellte sich das scFv-Fc-Format mit einer Affinität von 9,8x10-10M gegenüber dem scFv- und IgG-Format als überlegen heraus. Bei der Untersuchung der Auswirkung von der Antikörper-RNase-Fusion auf die RNase Aktivität zeigte sich, dass die C-terminale Fusion der RNase an die Fc-Domäne des CD30-spezifischen scFv-Fc die geringste Beeinträchtigung der RNase Aktivität verursachte. Die humane pankreatische RNase war gegenüber zytoplasmatisch vorhandenen RNasen-Inhibitoren nicht sensitiv und eine Internalisierung des scFv-Fc-RNase-Konstruktes nach Bindung an CD30+ Karpas 299-Zellen wurde nachgewiesen. Das Wachstum dieser CD30+ Zellen mit einer IC50 von 3,3 nM gehemmt. Das erzeugte CD30-scFv-Fc-RNase-Fusionskonstrukt ist das erste vollständig humane TR-Konstrukt, das zur Behandlung von CD30+ Lymphomen dienen könnte. Das Spektrum an behandelbaren Krebserkrankungen kann im Rahmen des TR-Konzepts durch den Austausch des Antikörpers auf weitere internalisierende Tumormarker erweitert werden.

The increasing number of monoclonal antibodies tested in clinical trials for cancer reflects the growing importance of antibody-based cancer therapies. In addition to mAbs, the focus of research shifts towards antibody fusion proteins to provide biological entities with additional functions. One of the main research areas concentrates on the usage of RNases for antibody fusion proteins. The principle is based on specific targeting of RNase (Targeted RNase, TR) to cell surface markers of tumors which are capable of receptor mediated endocytosis. The specificity is provided by the antibody. The binding and internalizaton of the TR is followed by its translocation into the cytoplasm to provide catalytic function of the RNase to inhibit the protein synthesis. The outcome of this work lead to the first fully human antibody-RNase fusion protein targeting the internalizing tumor marker CD30. Various antibody formats were evaluated as antigen specific binding domain in TR-constructs. Surface plasmon resonance and FACS analysis revealed the superiority of the scFv-Fc format with an apparent affinity of ~9,8x10-10M. Investigating effects of antibody-RNase fusion on the RNase activity lead to the conclusion that the C-terminal fusion of RNase to the Fc domain of CD30 specific scFv-Fc is only of minor influence for RNase activity. Moreover, in the context of the scFv-Fc-RNase fusion human pancreatic RNase was not sensitive to ubiquitous cytoplasmatic RNase-inhibitor. Internalization of the TR-molecules binding to CD30+ Karpas 299 cells was proven. Finally growth of the CD30+ cell line could be inhibited with an IC50 of 3,3nM. In summary, the generated CD30-scFv-Fc-RNase-fusion protein is the first fully human Targeted RNase construct possibly useful for treatment of CD30+ lymphomas. The TR concept can be expanded to treat further cancer types by exchanging the antigen binding domain for antibodies targeting different internalizing tumor markers.

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Menzel, Christian: Targeted RNase: Humane Antikörper-RNase-Fusionen zur Bekämpfungvon CD30+ Lymphomen. 2007.

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