Immunogenicitet af biologiske lægemidler

Behandling med biofarmaka - her forstået som (glyko)proteiner produceret ved rekombinant genteknologi - formodes at blive en betydelig del af fremtidens medicinske behandlingstilbud. Det er nu muligt at producere biofarmaka, som er identiske eller næsten identiske med naturligt forekommende humane proteiner. Mange har derfor formodet, at disse medikamina kan administreres med ingen eller ringe risiko for udvikling af specifik T- og B-lymfocytreaktivitet, idet patienter antages at være immunologisk tolerante over for egne proteiner. Dette har desværre vist sig ikke at holde stik, idet selv såkaldt 100% humane biofarmaka er potentielt immunogene (Tabel 1 ). I det følgende omtales kort egne erfaringer inden for terapeutisk anvendelse af interferon (IFN) og erythropoietin (EPO) samt antistofkonstruktioner til neutralisation af tumornekrotiserende faktor (TNF).

Betainterferon

Blandt de først introducerede biofarmaka hører type I IFN, idet rekombinant leukocyt IFN, rIFN-α , benyttedes til behandling af virusinfektioner, kort efter at generne for ca. 25 år siden blev karakteriseret. Og rekombinant fibroblast IFN, rIFN-β (betainterferon), har fået stor klinisk betydning, efter at det i 1993 vistes at have effekt på sygdomsforløbet ved dissemineret sklerose (DS) [1].

To hovedtyper af rIFN-β anvendes, rIFN-β -1b og rIFN-β -1a. Førstnævnte produceres af E. coli og er derfor ikke som nativt IFN-β glykosyleret. Stoffet afviger endvidere for to aminosyrers vedkommende fra den native sekvens. rIFN-β -1a produceres af ovarieceller fra kinesiske hamstre; det er glykosyleret - om end ikke på samme måde som det naturlige cytokin - og aminosyresekvensen er identisk med nativt IFN-β . Virkemåden af rIFN-β ved DS er ikke præciseret, og da behandlingen for begge stoffers vedkommende ikke er helbredende, strækker den sig ofte over flere år.

De første års erfaringer viste ingen sikker relation mellem udvikling af anti-IFN-β -antistoffer og manglende effekt ved DS. Det skyldtes bl.a. sygdommens lunefulde individuelle forløb og mangel på viden om udvikling af antistoffer ved protraherede behandlingsforløb. Men det skyldtes også variable og ofte modsatrettede informationer om præparaternes induktion af antistoffer i DS-patienter [2].

Anti-IFN-antistoffer kvantificeres oftest ved brug af bindings-assays og ved forskellige typer af neutralisations-assays. I alle tilfælde gør manglen på international standardisering og referencepræparationer det næsten umuligt at sammenligne resultater fra forskellige laboratorier. Hertil kommer, at ukritisk anvendelse af bindings-assays som ofte giver falsk positive resultater (f.eks. ELISA), har forplumret den kliniske brug af disse analyser. Lang tids brug af en biologisk test for neutraliserende antistoffer mod rIFN-β -designet på en måde, der har ringe terapeutisk relevans, har yderligere bidraget til uklarheden.

Takket være brugen af klinisk relevante målemetoder ved vi nu, at hos op mod 80% af DS-patienter i behandling med rIFN-β -1b udvikles der neutraliserende antistoffer inden for 6-12 måneder [3], og der er kliniske holdepunkter for, at behandlingseffekten aftager eller ophører hos flere af disse patienter [4]. Sammenlignet med rIFN-β -1b har det mere »humane« rIFN-β -1a vist sig mindre immunogent, idet administrationsmåde og dosering dog har stor betydning: Subkutan administration og høj dosering giver tidlig induktion af antistoffer hos de fleste, mens intramuskulær administration inducerer sent og kun hos et fåtal patienter.

Erfaringerne understreger betydningen af en fortløbende og klinisk relevant monitorering af patienter behandlet med potentielt immunogene biofarmaka.

EPO

Rekombinant erythropoietin (EPO (rEPO)) blev introduceret i 1989 primært til behandling af anæmi i tilknytning til kronisk nyreinsufficiens - nyren er hovedproducent af EPO, og dette glykoprotein er en afgørende vækstfaktor for erytrocytforstadier i knoglemarven.

Indtil 1998 havde rEPO været anvendt som et relativt sikkert lægemiddel til hundrede tusinder patienter, men fra 1998 er der rapporteret om flere tilfælde af potentielt dødelig pure red cell aplasia (PRCA) karakteriseret ved anæmi med meget lave reticulocyttal og knoglemarv uden erytroide forstadier [5]. Næsten alle tilfælde er set hos nyreinsufficiente patienter, som behandledes med rEPO fra en bestemt medicinalvirksomhed. I alle tilfælde var der hos patienterne udviklet antistoffer, som krydsreagerede og neutraliserede både rekombinant og nativt EPO. Komplikationen er heldigvis sjælden, idet anti-EPO medieret PRCA hidtil kun er set hos en for hver 1.000-10.000 behandlede patienter.

Hændelsen er næppe betinget af forskelle i opbygningen af det aktive stof, idet nøje analyser viser identitet mellem præ- og post-1998 rEPO. Derimod falder antistofudviklingen sammen med en ændring i formuleringen af lægemidlet. Fra at anvende rEPO i hætteglas med tilsætning af humant serum albumin (HSA) som stabilisator gik man i 1998 over til at benytte rEPO fra samme kilde, men uden HSA - dette skete på baggrund af udviklingen af kogalskab i England og en deraf følgende appel fra de europæiske myndigheder om at undgå anvendelse af irrelevante proteiner i biofarmaka. Man gik endvidere over til at administrere rEPO i silikoniserede glassprøjter. Formodningen er derfor, at den nye formulering og/eller administration har gjort rEPO immunogent. Dette understreges af, at rEPO fra den samme kilde ikke har givet anledning til PRCA på det amerikanske marked, hvor stoffet fortsat administreres som i Europa før 1998.

Mekanismen bag ovenstående skift i immunogenicitet er ukendt. Det er sandsynligt, at en nøjere udredning af mekanismen i aktuelle tilfælde ikke kan tilvejebringes uden at undersøge præparatets effekt på immunceller fra de (få) afficerede patienter. En så sjælden immunologisk komplikation er formodentlig individrelateret beroende på en sjælden kombination af immunrespons-gener hos de ramte patienter. Udvikling af testmetoder for effekter direkte på patienters immunceller, herunder betydningen af individrelaterede opløselige immunfaktorer (f.eks. komplement), kan vise sig værdifuld i denne sammenhæng [6].

Ovennævnte forløb viser betydningen af at monitorere enkeltindivider for udvikling af neutraliserende antistoffer, som ved krydsreaktivitet med native proteiner kan medføre livstruende komplikationer. Det understreger endvidere, at formulering og administrationsmåde kan have indflydelse på biofarmakas immunogenicitet. Endelig antyder disse fund, at dyreforsøg og individuspecifikke laboratorieforsøg i visse tilfælde kan komme til kort som analyseredskaber for immunogenicitet.

Anti-TNF

TNF er en central betændelsesfremmende faktor, og hæmmet produktion/virkning af dette cytokin har længe været et ønskemål ved behandling af en række betændelsestilstande [7].

Fig. 1 viser fire anti-TNF-biofarmaka, udviklet ved rekombinant genteknologi. Det første, infliximab, er et kimærantistof (mus-menneske-IgG), og det har haft markant effekt bl.a. hos patienter med reumatoid artrit [8]. Effekten mentes først at bero på specifik neutralisation af TNF og dermed hæmning af den TNF-medierede cytokinkaskade. Men det vides nu, at infliximab ved binding til TNF på overfladen af betændelsesceller aktiverer komplement, hvorved stoffet får cytotoksisk virkning over for TNF-producerende (og TNF-responderende?) celler.

Der er siden udviklet andre anti-TNF-biofarmaka, dels for at opnå en »ren« anti-TNF-virkning, dels for at nedsætte mængden af artsfremmed protein i det aktive stof (Fig. 1). For eksempel kan man nu producere anti-TNF-proteiner udelukkende bestående af humane komponenter, hvilket mange har troet ville eliminere immunogeniciteten.

Det er umiddelbart forståeligt, at anti-TNF-konstruktioner bestående af murine sekvenser kan være immunogene (Fig. 1) [9]. Men også 100% humane konstruktioner er potentielt immunogene, og det kan ikke udelukkes, at humanisering i visse tilfælde kan øge immunogeniciteten af en kimær grundstruktur [10]. På trods af dette er det for de fleste klinikere umuligt at få patienter monitoreret for udvikling af antistoffer under anti-TNF-behandling. De fleste fabrikanter er endog afvisende over for ønsker om at følge koncentrationen af disse kostbare lægemidler i blodet.

Ovenstående viser, at immunogeniciteten af humane anti-TNF-konstruktioner kan være af klinisk betydning, og de hidtidige erfaringer understreger vigtigheden af at teste for udvikling af neutraliserende antistoffer også hos patienter, som behandles med humaniserede biofarmaka. Monitoreringen bør formentlig foregå uafhængigt af producentinteresser.

Klaus Bendtzen, Institut for Inflammationsforskning, Finsencentret, H:S Rigshospitalet, DK-2100 København Ø. E-mail: kben@mail.dk Hjemmeside: http://www.inflammation.dk

Antaget den 2. oktober 2003.

H:S Rigshospitalet, Finsencentret, Institut for Inflammationsforskning.

Mere information kan findes på IIR's hjemmeside: http://www.inflammation.dk