Herstellung und Modifikation bispezifischer Antikörper gegen humanes Immunglobulin E

Vogel, Franziska (2022): Herstellung und Modifikation bispezifischer Antikörper gegen humanes Immunglobulin E. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Vor mehr als 50 Jahren, im Februar 1968, wurde der Name der fünften und letzten humanen Antikörperklasse IgE offiziell festgelegt, nachdem mehrere Wissenschaftler zuvor beobachteten, dass diese Antikörperklasse die Sensitivität gegenüber Allergenen übertragen [63]. Hatte IgE in der Vergangenheit eine Funktion als erste Verteidigungslinie gegen fremde Pathogene wie Parasiten, so tritt es in der heutigen Zeit häufiger im Zusammenhang mit allergischen Erkrankungen auf. Der Fokus der aktuell angewandten Behandlung von Allergien liegt hauptsächlich auf der Milderung der Symptome. Neue Therapieansätze, wie die beschriebene Entwicklung bispezifischer Antikörper gegen IgE-determinierte B-Zellen, wecken jedoch die Hoffnung auf eine dauerhafte Heilung. Das bispezifische BiTE®-Antikörperfomat, kurz für „Bispecific T-cell Engager“, bewirkt aufgrund seiner ersten Spezifität für CD3 auf T-Zellen und seiner zweiten Spezifität für das Zielantigen auf den zu eliminierenden Zellen die polyklonale Rekrutierung körpereigener T-Zellen und die gezielte Eliminierung der Zielzelle. Die Ergebnisse dieser Arbeit charakterisieren zwei bispezifische Antikörper gegen verschiedene Epitope des humanen Immunglobulin E, die spezifisch membranständiges IgE (mIgE) erkennen und rezeptorgebundenes, lösliches IgE auf Mastzellen und Eosinophilen unberührt lassen. Membranständiges Immunglobulin E wird von Gedächtnis IgE+ B-Zellen, deren Vorläufern und, in sehr geringem Maß, von IgE-Plasmazellen auf der Zelloberfläche präsentiert. Diese verschiedenen Differenzierungsstadien von IgE+ B-Zellen sind für die Produktion und Aufrechterhaltung einer IgE-Immunantwort gegen Allergene verantwortlich und stellen das Ziel der hier betrachteten BiTE®-vermittelten Immuntherapie dar. Durch die Wahl dieser IgE-Epitope kann eine unkontrollierte Auschüttung von Histamin durch degranulierende Effektorzellen umgangen werden und eine sichere therapeutische Anwendung der IgE-BiTE®-Antikörper möglich werden. Während eines der gepaarten scFv-Fragmente, aus VH und VL der beiden BiTE®-Antikörper, die CD3ε-Kette des humanen T-Zellrezeptorkomplexes erkennt, so ist der jeweilige andere Arm des human IgE-spezifischen BiTE®-Moleküls für die Erkennung des IgE-Epitops verantwortlich. Die Bindung des IgE-CH3-BiTE®-Antikörper-Konstrukts von mIgE auf IgE+ B Zellen wird durch die Spezifität von einem der scFv-Fragmente für eine Region der CH3-Domäne des humanen IgE realisiert, die bei rezeptorgebundenem IgE nicht zugänglich ist. Die Entwicklung des IgE-CH3-BiTE®-Antikörper-Konstrukts führt, beginnend bei der Humanisierung eines bekannten murinen BiTE®-Moleküls, über die Selektion des BiTE®-Kandidaten anhand biochemischer und Charakteristika der Bioaktivität, zu einem in vitro und in vivo zytotoxischen BiTE®-Antikörper. Eigenschaften, wie die Kreuzreaktivität des Moleküls gegenüber Immunglobulin E und CD3 des Makaken, machen den IgE-CH3-BiTE®-Antikörper zudem zu einem wichtigen Instrument der Forschung. Unabhängig von der auf diesem Weg möglichen Evaluierung des Zielantigens und der Ermittlung der Verträglichkeit des therapeutischen BiTE®-Kandidaten an Makaken, kann der Einsatz des Moleküls neue Erkenntnisse zur Entwicklung der Immunglobulin E-Immunantwort und der Differenzierung mIgE+ B-Zellen liefern. Das zweite BiTE®-Molekül, das IgE-CεmX-BiTE®-Antikörper-Konstrukt, verwendet eine Besonderheit des membranständigen Immunglobulin E des Menschen und der Altweltaffen als Zielstruktur. Die Struktur des humanen mIgE unterscheidet sich von der anderer Spezies durch ein 52 Aminosäuren langes Segment, CεmX, zwischen der CH4-und der ε-Migis-Domäne. Basierend auf den Forschungsergebnissen von Brightbill und Kollegen wurde ein CεmX-spezifischer BiTE®-Antikörper entwickelt, der den Eigenschaften des IgE-CH3-BiTE®-Antikörper-Konstrukts ähnelt. Die bereits humanisierte DNS-Sequenz, die zytotoxische Wirksamkeit und die gute Ausbeute des Moleküls nach der Expression in Säugetierzellen, legen, zusammen mit der Exklusivität des CεmX-Segments auf mIgE+ B-Zellen, nahe, dass dieses Konstrukt zu einem Therapeutikum weiterentwickelt werden könnte. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen zwei Kandidaten zur therapeutischen Anwendung bei allergischen Erkrankungen vor. Basierend auf der erfolgreichen Anwendung des bispezifischen Antikörpers Blincyto® versprechen diese ebenfalls B-Zell-spezifischen BiTE®-Antikörper einen neuen immuntherapeutischen Ansatz für atopische Patienten.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 12. Oktober 2022
• 1. Bericht­erstatter:in: Kufer, Peter