DE19809785A1

DE19809785A1 - Radioimmunpharmakon zur Behandlung der HIV-1-Infektion

Info

Publication number: DE19809785A1
Application number: DE1998109785
Authority: DE
Inventors: Bergter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-08
Filing date: 1998-03-08
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2018-03-09
Also published as: AU3698199A; WO1999045969A3; JP2002506051A; DE19809785C2; EP1061959A2; WO1999045969A2

Description

Stand der Technik

Nach Angabe der WHO waren 1996 weltweit bereits 20 Millionen Menschen mit HIV-1 infiziert. Die HIV-Infektion führt zu einem fortschreitenden Immundefekt durch Verlust der mit HIV infizierten CD4+ T-Helferzellen. Unterschreitet die Zahl dieser Zellen einen Schwellenwert von 350 Zellen/µl, so wird heute eine antiretrovirale Therapie vorzugs weise mit einer oral zu applizierenden medikamentösen Dreierkombination aus zwei Inhibitoren der Reversen Transkriptase (RTI) und einem Protease-Inhibitor (PI) begonnen. Die Replikation der HI-Viren wird dadurch gestört und verlangsamt. HIV- replizierenden Wirtszellen können mit diesen Mitteln jedoch nicht eliminiert werden. Die HIV-Infektion bleibt als lebensbedrohliche Infektion bestehen. Eine Heilung der HIV- Infektion ist bis heute nicht möglich.

Immuntherapeutische Ansätze stellen bislang keine befriedigende Behandlungsoption dar. HIV und HIV-infizierte Zellen können zwar mit Antikörpern markiert werden, diese lösen aber nicht die gewünschte Immunantwort aus, die zur Elimination der infizierten Zellen führt weil diese ohnehin durch die HIV-Infektion kompromittiert ist. Die durch die HIV-Infektion gestörte körpereigene zytotoxische Immunantwort muß daher durch einen gezielten, künstlich herbeigeführten Tod möglichst sämtlicher HIV-infizierter Zellen substituiert werden.

Die Behandlung mit Radioisotopen ist als Radiojodtherapie aus der Behandlung benigner und maligner Schilddrüsenerkrankungen in Deutschland seit über 50 fahren als bedeu tendstes Verfahren der nuklearmedizinischen Therapie bekannt und hat sich als nebenwirkungsarm erwiesen. Spätkomplikationen, insbesondere eine Malignominduk tion, konnten bis heute nicht nachgewiesen werden (Moser 1996).

Neuere Therapiemöglichkeiten mit Radioisotopen ergeben sich inzwischen mit ¹³¹J-mar kiertem Meta-Jodo-Benzyl-Guanidin (MIBG) bei der Behandlung metastasierter Phäochromozytome und Neuroblastome, durch die Radiosynoviorthese bei der rheumati schen Arthritis, durch intrakavitäre Instillation von ⁹⁰Y-Silikat bei Pleura- oder Perito nealkarzinose, der palliativen Schmerztherapie von Skelettmetastasen mit knochenaffinen Substanzen wie ⁸⁹Sr, oder der Radiophosphorbehandlung der Polycythaemia vera (Moser 1996). In der klinischen Prüfung befindet sich derzeit eine Therapie mit ¹³¹J-markiertem anti-CEA IgG beim kolorektalen Karzinom (Blumenthal et al. 1992, Blumenthal 1994), beim B-Zell-Lymphom (Kaminski et al 1993, Press et al. 1993, Press et al. 1995, Press et al. 1995).

Für die Therapie der HIV-Infektion liegen keine Erfahrungen mit dem Einsatz von Radioisotopen vor. Während Gamma-Strahlung in geringer Dosis offenbar eine verstärkte HIV-Expression bewirken kann (Xu et al. 1996), zeigte sich tierexperimentell anhand der SIV-Infektion eines Makaken-Affen, daß es bei gezielter Lymphknotenbe strahlung zu einer Verminderung der Viruslast im peripheren Blut und einem Stillstand der Krankheitsprogression kommen kann (Fultz et al. 1995). Eine Ganzkörperbestrah lung HIV-infizierter Patienten ist jedoch nur unspezifisch wirksam und erfordert eine hohe Strahlendosis. Der Effekt ist daher prinzipiell unsicher und der Preis durch unerwünschte Strahlenschäden ist hoch.

Die Lösung

Eine neuartige therapeutische Option besteht nun in der Kopplung eines Radioisotops an einen HIV-spezifischen Antikörper, der ein Epitop auf den an der Zelloberfläche HIV- infizierter Zellen präsentierten viralen Strukturproteine erkennt und daran bindet. Vorzugsweise kommt die Verbindung eines humanen gp41-spezifischen monoklonalen Antikörpers mit dem Isotop ¹³¹J in Betracht. Das retrovirale Transmembranglykoprotein gp41 ist in die virale und zelluläre Lipidmembran fest integriert und kann deshalb anders als das Oberflächenprotein gp120 nicht durch shedding vom Virus bzw. von der HIV- infizierten Zelle abdissozieren.

Gut geeignete Komponente eines Radioimmunkonjugats und umfassend charakterisiert wäre beispielsweise der humane monoklonale Antikörper 2F5, der an ein stark konser viertes und daher bei den unterschiedlichen HIV-1-Isolaten weit verbreitetes Epitop bindet (Muster et al. 1993).

Herstellung des Radioimmunkonjugats

Die Herstellung muriner, humanisierter und humaner monoklonaler Antikörper ist bekannt (Übersichten: Lidell und Weeks 1995, Peters et al. 1996). Die Isolierung SIV- und HIV-spezifischer monoklonaler Antikörper ist eine Grundlage der HIV-Forschung (Bergter 1990).

Die Gewinnung und Konjugation radioaktiver Isotope ist ebenfalls hinreichend beschrie ben (Übersicht in: Eckert und Kartenbeck 1996).

Die kurze Halbwertszeit der Radionuklide ¹³¹J, ³²P, ⁹⁰Y und ⁸⁹Sr macht eine zen trumsnahe Präparation bzw. schnellen Transport des Radioimmunkonjugats erforderlich. Voraussetzung für die Therapie von HIV-Patienten mit kurzlebigen Radionukliden ist daher die Einrichtung spezialisierter interdisziplinärer Zentren, in denen neben einer fachgerechten Therapie HIV-Infizierter auch die zeitgerechte Applikation des Radioim munkonjugates unter strahlenschutzrechtlichen Aspekten gewährleistet ist.

Verwendung des Radioimmunkonjugats

Voraussetzung einer erfolgreichen Therapie ist die Verminderung der Viruslast durch Vorbehandlung des Patienten mit der modernen Standardtripeltherapie, wie sie allgemein geläufig ist. Dadurch kann eine höhere Dosis des Radioimmunpharmakons an die HIV- infizierten Zellen herangebracht werden, um diese zu eliminieren. Anderenfalls wurde das Präparat von freien Viruspartikeln abgefangen und die zytotoxische Wirkung vermindert werden.

Vor Applikation eines auf ¹³¹J basierenden Präparats muß außerdem eine Schilddrüsen diagnostik und Schilddrüsenblockade nach bekanntem Schema erfolgen.

Das Radioimmunkonjugat soll intravenös appliziert werden. Dazu ist im allgemeinen eine zweitägige stationäre Unterbringung erforderlich, um den Patienten bis zum Abklingen der Strahlung von der Umgebung abzuschirmen.

Das Präparat kann peripher- oder zentralvenös als Bolus, Kurzinfusion oder Dauerthera pie über mehrerer Tage mit einer Dosis von voraussichtlich 100-300 mCi appliziert werden. Die Gabe erfolgt einmalig oder in Form von Zyklen im mehrwöchigen Abstand.

Die mit dem Radioimmunkonjugat erzielten Vorteile

Das Radioimmunkonjugat bindet spezifisch mit Hilfe des monoklonalen Antikörpers an ein Epitop eines in die Zellwand der HIV-1-replizierenden Zelle integrierten retroviralen Transmembran- oder Oberflächenglykoproteins. Das somit an dieser Zelle fixierte Radioisotop gibt β-Strahlung an die nähere Umgebung ab. Dabei wird insbesondere die mit zahlreichen Radioimmunkonjugaten besetzte HIV-1-infizierte Zelle geschädigt.

Die Wirkungen radioaktiver Strahlung auf Zellen und DNA sind hinreichend beschrieben (Übersichten in: Kauffmann et al. 1996, Sauer 1998). Grundlage der strahlenbiologischen Wirkung ist eine Veränderung der DNA. Von veränderten Genen werden fehlerhafte Proteine kodiert, die ihre Funktion einbüßen. Auch Enzyme, die für die HIV-Replikation unentbehrlich sind verlieren dadurch ihre Funktion. Darüber hinaus kommt es zu Stoffwechselveränderungen in der HIV-infizierten Zelle und zu deren Eliminierung durch den reproduktiven Zelltod oder durch Apoptose.

Die Strahlungsenergie eines α- oder β-Strahlers wie ¹³¹J hat zwar eine Reichweite von einem bis zu 40 Zelldurchmessern. Maligne Transformationen gesunder Zellen als Folge einer Strahlenschädigung sind aber extrem selten und statistisch kaum zu erfassen. Wird eine gesunde Zelle geschädigt, so verliert sie ebenfalls in den meisten Fällen ihre Tei lungsfähigkeit und es tritt der reproduktive oder der programmierte Zelltod (Apoptose) ein. Die Bestrahlung umliegender gesunder Zellen spielt zudem bei der Radioimmun therapie HIV-infizierter T-Lymphozyten eine untergeordnete Rolle, da sich diese überwiegend in der Zirkulation befinden und gesunde Zellen daher nur kurzzeitig Strahlenbelastung erfahren.

Nach Applikation des Radioimmunpharmakons muß dennoch vorübergehend besonders mit hämatologischen Nebenwirkungen und einem erhöhtem Risiko für opportunistische Infektionen gerechnet werden, denn es ist zu erwarten, daß neben einer allgemeinen Myelotoxizität die Zahl der T4-Helferzellen erheblich abfallen wird. Da es sich hierbei aber um den Verlust von in ihrer normalen Funktion gestörte HIV-infizierte T4-Helfer zellen handelt, ist dies ein erklärtes Therapieziel. Gegebenenfalls ist aus diesem Grund die in diesem Patentantrag beschriebene Radioimmuntherapie mit einer Stammzelltransplan tation zu verbinden. Da T4-Vorläuferzellen jedoch wegen fehlender CD4-Rezeptoren nicht mit HIV infiziert sind, ist mit einer Regeneration der T4-Helferzellpopulation zu rechnen. Diese Annahme wird durch die vorbeschriebene tierexperimentelle Untersu chung unterstützt (Fultz et al. 1995).

Ziel der in diesem Patentantrag beschriebenen Radioimmuntherapie ist die gezielte, vollständige Elimination HIV-1-replizierender Zellen und damit die Heilung der HIV- infizierten oder zumindest eine signifikante Verzögerung des Krankheitsverlaufs, Verbesserung der Lebensqualität und Verringerung der Kosten im Gesundheitswesen.

Literatur

1. Bergter W: Herstellung zehn monoklonaler Antikörper gegen das Affen-Immundefi zienzvirus SIVagmTYO-7 aus der Familie der Retroviren. Dissertation, Hannover 1990.
2. Blumenthal RD, Sharkey RM, Haywood L, et al.: Targeted therapy of athymic mice bearing GW-39 human colonic cancer micrometastases with ¹³¹J-labeled monoclonal antibodies. Cancer Res 1992; 52: 6036-6044.
3. Blumenthal RD, Sharkey RM, Natale AM, et al.: Comparison of equitoxic radio immunotherapy and chemotherapy in the treatment of human colonic cancer xenografts. Cancer Res 1994; 54: 142-151.
4. Eckert WA und Kartenberg J: Proteine: Standardmethoden der Molekular- und Zell biologie. Springer, Heidelberg 1996.
5. Fultz PN, Schwiebert RS, Su L, et al.: Effects of total lymphoid irradiation on SW- infected macaques. AIDS Res Hum Retroviruses 1995; 11(12): 1517-1527.
6. Kaminski MS, Zasadny KR, Francis IR, et al.: Radioimmunotherapy of B-cell lymphoma with [¹³¹J]anti-B1 (anti-CD20) antibody. N Engl J Med 1993; 329: 459-465.
7. Lidell E und Weeks I: Antikörper-Techniken. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1996.
8. Moser E: Nuklearmedizin. In Kauffmann G, Moser E und Sauer R: Radiologie. Urban und Schwarzenberg, München 1996.
9. Muster T, Steindl F, Purtscher M, et al.: A conserved neutralizing epitope on gp41 of human immunodeficiency virus type 1. J Virol 1993; 67(11): 6642-6647.
10. Peters JH, Baumgarten H, Schulze M: Monoklonale Antikörper. Herstellung und Charakterisierung. Springer, Berlin 1996.
11. Press OW, Eary JF, Appelbaum FR, et al.: Radiolabeled-antibody therapy of B-cell lymphoma with autologous bone marrow support. N Engl J Med 1993; 329: 1219-1224.
12. Press OW, Eary JF, Appelbaum FR, et al.: Phase H trial of ¹³¹J-B1(anti-CD20) antibody therapy with autologous stem cell transplantation for relapsed B-cell lymphoma. Lancet 1995; 346: 336-340.
13. Press OW, Eary JF, Appelbaum FR, et al.: Treatment of relapsed B-cell lymphomas with high dose radioimmunotherapy and bone marrow transplantation. In Goldenberg DM (ed.): Cancer Therapy with Radiolabeled Antibodies. Boca Raton, CRC Press 1995: pp 229-237.
14. Sauer R: Strahlenbiologie. In Kauffmann G, Moser E und Sauer R: Radiologie. Urban und Schwarzenberg, München 1996.
15. Sauer R: Strahlentherapie und Onkologie für MTA-R. Urban und Schwarzenberg, München 1998.
16. Xu Y, Conway B, Montaner JS, et al.: Effect of low-dose gamma radiation of HIV replication in human peripheral blood mononuclear cells. Photochem Photobiol 1996; 64(2): 238-241.

Claims

1. Radioimmunkonjugat zur in-vivo-Elimination virus-replizierender Zellen bei HIV- infizierten Patienten, dadurch gekennzeichnet,
daß es als immunologisch wirksame Komponente einen humanen oder murinen, gegebenenfalls humanisierten monoklonalen Antikörper gegen ein Epitop auf dem Oberflächenglykoprotein gp120 des HIV-1 zusammen mit pharmazeutischen Trägern und/oder Hilfsstoffen enthält,
oder daß es als immunologisch wirksame Komponente einen humanen oder murinen, gegebenenfalls humanisierten monoklonalen Antikörper gegen ein Epitop auf dem Transmembranglykoprotein gp41 des HIV-1 zusammen mit pharmazeutischen Trägern und/oder Hilfsstoffen enthält,
daß es als radioaktive Komponente ¹³¹J enthält,
oder daß es als radioaktive Komponente ³²P enthält,
oder daß es als radioaktive Komponente ⁹⁰Y enthält,
oder daß es als radioaktive Komponente ⁸⁹Sr enthält.

2. Verwendung des Radioimmunkonjugats nach Anspruch 1 zur Therapie der HIV-1- Infektion, dadurch gekennzeichnet,
daß das Radioimmunkonjugat intravenös unter ein- bis mehrtägiger stationärer Strah lenabschirmung mit einer Gesamtkörperdosis zwischen 50 bis 300 mCi einmalig oder in mehreren Zyklen appliziert wird,
daß das Radioimmunkonjugat nach Anspruch 1 unter dem Schutz einer antiretroviralen Standardtripeltherapie erfolgt,
und/oder daß das Radioimmunkonjugat nach Anspruch 1 unter dem Schutz einer Stammzelltransplantation erfolgt,
und/oder daß das Radioimmunkonjugat mit ¹³¹J als radioaktiver Komponente unter dem Schutz einer Schilddrüsenblockade nach bekanntem Muster erfolgt.