Rekombinante Wirkstoffe

Rekombinante Wirkstoffe

Prof. Dr. Theo Dingermann

Institut für Pharmazeutische Biologie Goethe-Universität Frankfurt Dingermann@em.uni-frankfurt.de

Empfohlene Literatur

Der legale Markt:

• 120 zugelassene Wirkstoffe

• 23 Indikationsgruppe

Rekombinante Wirkstoffe

1. Angiogenesehemmer 2. Antiasthmatika

3. Antianämika

4. Antidiabetika und Hypoglykämika 5. Antiinfektiva

6. Antipsoriatika

7. Antirheumatika/Antiinflammatorika

8. Antithrombotika/Antikoagulanzien/Fibrinolytika 9. Gerinnungsfaktoren

10. Hämolyse-Inhibitor

11. Hormone bei Fertilitätsstörungen

12. Immunmodulatoren bei Multipler Sklerose

13. Immunsuppressiva zur Transplatat-Abstoßungsprophylaxe 14. Impfstoffe

15. Knochenwachstumsfaktoren 16. Mukoviszidose-Therapeutika 17. Osteoporose-Therapeutika 18. Sepsis-Therapeutika

19. Substitutionstherapeutika bei lysosomalen Speicherkrankheiten 20. Thrombozytenwachstumsfaktor

21. Tumortherapeutika 22. Wachstumshormone 23. Wundheilung

Rekombinante Wirkstoffe

Beispiele für neuere zugelassenen

rekombinanten Wirkstoffe

1. Angiogenesehemmer

1.    Angiogenesehemmer  

Ranibizumab Lucen5s® E.  coli

Prinzip der Angiogenese

•

•

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Prinzip der Angiogenese

Auslöser der Angiogenese kann z.B. Sauerstoffmangel in schnell wachsendem Tumorgewebe sein, der dann dazu führt, dass sich das Gleichgewicht zwischen pro- und antiangiogenen Faktoren in Richtung Gefäßneubildung verschiebt.

Zu den proangiogenen Faktoren gehören unter anderem sauerer und basischer Fibroblastenwachstumsfaktor (aFGF und bFGF), Plättchenwachstumsfaktor (PDGF), Angiopoietin und der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF).

1 MNFLLSWVHW SLALLLYLHH AKWSQAAPMA EGGGQNHHEV VKFMDVYQRS ⁵⁰

51 YCHPIETLVD IFQEYPDEIE YIFKPSCVPL MRCGGCCNDE GLECVPTEES 100 101 NITMQIMRIK PHQGQHIGEM SFLQHNKCEC RPKKDRARQE KKSVRGKGKG 150 151 QKRKRKKSRY KSWSVYVGAR CCLMPWSLPG PHPCGPCSER RKHLFVQDPQ ²⁰⁰

201 TCKCSCKNTD SRCKARQLEL NERTCRCDKP RR ²³²

AS 1 – 26 Signalpeptid AS 27 – 232 VEGF-A

AS 142 – 226 fehlen in VEGF-121 AS 142 – 182 fehlen in VEGF-165 AS 166 – 226 fehlen in VEGF-145 AS 166 – 182 fehlen in VEGF-189 AS 147 N6-Acetyllysin AS 149 N6-Acetyllysin AS 152 N6-Acetyllysin AS 101 N-Glycosylierung

AS 52 – 94 Disulfidbrücke AS 77 – 77 Disulfidbrücke AS 83 – 128 Disulfidbrücke AS 86 – 86 Disulfidbrücke AS 87 – 130 Disulfidbrücke

A

Helix Faltblatt Turn

1 232

B $ VEGF-121

$ VEGF-165

$ VEGF-145

$ VEGF-189

Der vaskuläre

endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF)

Man kennt sieben Glycoproteine, die zur VEGF-Familie gehören:

VEGF-A bis VEGF-F und den Placenta-

Wachstumsfaktor PlGF.

VEGF-A (= VEGF) ist in der funktionellen Form ein über eine

Disulfidbindung verknüpftes

Homodimer. Durch alternatives Spleißen aus den 8 Exons

werden mindestens fünf verschiedene Isoformen gebildet.

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Die VEGF-

Signaltransduktion

Die Rezeptoren, die hauptsäch- lich für die VEGF-vermittelte Signaltransduktionskaskade verantwortlich sind, bilden eine Familie nahe verwandter

Rezeptor-Tyrosinkinasen mit den Mitgliedern VEGFR-1, VEGFR-2 und VEGFR-3.

Vor allem VEGFR-2 scheint für das Wachstum und die Permea- bilitätsaktivitäten von VEGF ver- antwortlich zu sein, sowohl bei der Tumorangiogenese als auch bei der diabetischen

Retinopathie.

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Die VEGF-

Signaltransduktion

Die Rezeptoren, die hauptsäch- lich für die VEGF-vermittelte Signaltransduktionskaskade verantwortlich sind, bilden eine Familie nahe verwandter

Rezeptor-Tyrosinkinasen mit den Mitgliedern VEGFR-1, VEGFR-2 und VEGFR-3.

VEGF-A bindet mit ca. 10-fach größerer Affinität an VEGFR-1 als an VEGFR-2, allerdings ist die Tyrosinkinase-Aktivität von

VEGFR-1 wesentlich schwächer als die von VEGFR-2.

Der vaskuläre

endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF)

Erhöhte VEGF-Spiegel werden u.a. in der Augenflüssigkeit von Diabetikern und Patienten mit feuchter altersabhängiger Makuladegeneration (AMD) gemessen.

Die AMD ist inzwischen in allen Industrienationen die häufigste Erblindungs- ursache, von der weltweit über 30 Millionen Menschen und allein in

Deutschland ca. 4,5 Millionen Menschen betroffen sind.

Es ist eine multifaktorielle, komplexe, progrediente Erkrankung des zentralen Komplexes aus Netzhaut, Pigmentepithel und Aderhaut, bei der sowohl

genetische Determinanten als auch Umweltfaktoren eine Rolle spielen.

Die Spätstadien resultieren unbehandelt in einem irreversiblen Verlust der zentralen Sehschärfe. Hierbei kommt es entweder zum Zelltod im Bereich der äußeren Netzhaut- und Aderhautschichten (geographische Atrophie, GA =

"trockene" Spätform), oder es entwickeln sich sekundäre Gefäßneubildungen aus der Aderhaut (so genannte chorioidale Neovaskularisationen, CNV =

"feuchte" AMD).

Proliferation des Endothels

PEDF

AN-Integrine

Endotheliale Migration MMPs und Kollagenasen Angiogenese-

Stimuli

FGF2 vaskuläre

Hyperpermeabilität Ang 2

Leukozyten- Rekrutierung

+ +

VEGF

Plasminogen- Aktivierung

ECM-Abbau NO-Produktion

Substrat für Endothelwachstum

AMD

Bei der AMD ist die Sauerstoffversorgung der Makula unterbrochen und als Folge der Ischämie laufen in den äußeren Netzhautschicht komplexe

angiogene und immunologische Reaktionskaskaden ab, die zum

Endothelwachstum führen, woraus neue, unausgereifte und poröse Kapillaren entstehen.

Angiopoetin2 (Ang2) Basischer Fibroblasten

Wachstiumsfaktor (FGF2)

1.    Angiogenesehemmer  

Ranibizumab Lucen5s® E.  coli

Bevacizumab vs.

Ranibizumab

muriner Antikörper

humaner Antikörper

Protein

DNA

schwere Kette leichte Kette

schwere Kette leichte Kette

schwere Kette leichte Kette

chimärisierter Antikörper

muriner Antikörper

humaner Antikörper

Protein

DNA

schwere Kette leichte Kette

schwere Kette leichte Kette

schwere Kette leichte Kette

humanisierter Antikörper synthetische DNAs für

hochvariable Regionen

Bevacizumab vs.

Ranibizumab

Ranibizumab Maus-AK Humaner-AK

Ranibizumab Maus-AK Humaner-AK

Ranibizumab

MARINA-Studie

ANCHOR-Studie

ETDRS-Tafel

Early Treatment Diabetic Retinopathy Study

Indikation:

Lucentis^® ist zur Behandlung der neovaskulären (feuchten)

altersabhängigen Makuladegeneration (AMD) indiziert

Ranibizumab Lucen5s®

Ranibizumab

1.    Angiogenesehemmer  

Pegaptanib Macugen® synthe5sch

N NH2

O N O

F OH HO

NH O

O N O

F OH HO

2'-Desoxy-2'-fluor-cytidin 2'-Desoxy-2'-fluor-uridin HN

O

NH O O H3C O

O O O

H3C

450

450

PEG

NH N N

O

NH2

N O

OCH3

O HO

P O O^–

O

HN O O N

O OH

CH3

3'-3'-G-dT-Cap

NH N N

O

NH2

N O

OCH3

HO HO

2'-Methoxy-guanosin A–U

G–C G–C PEG—C–G—Cap

A–U G–U U–A G–UA

¬¬¬&

A

¬¬¬$

C U

¬¬¬$

$¬¬¬¬¬¬&8¬*

Pegatinib

Macugen® enthält das Aptamer Pegaptanib- Natrium, ein pegyliertes, modifiziertes

Oligonukleotid, das mit hoher Spezifität und Affinität an den

extrazellulären

VEGF165 bindet und so die angiogene Wirkung des Wachstumsfaktors verhindert.

SELEX-Verfahren

Diese in einem SELEX- Verfahren eingesetzten

Nukleinsäuren sind dadurch gekennzeichnet, dass sie einen randomisierten

Sequenzabschnitt zwischen zwei flankierenden

konstanten Regionen enthalten.

N NH2

O N O

F OH HO

NH O

O N O

F OH HO

2'-Desoxy-2'-fluor-cytidin 2'-Desoxy-2'-fluor-uridin HN

O

NH O O H3C O

O O O

H3C

450

450

PEG

NH N N

O

NH2

N O

OCH3

O HO

P O O^–

O

HN O O N

O OH

CH3

3'-3'-G-dT-Cap

NH N N

O

NH2

N O

OCH3

HO HO

2'-Methoxy-guanosin A–U

G–C G–C PEG—C–G—Cap

A–U G–U U–A G–UA

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A

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C U

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Pegatinib

5’-[40kD]-[HN-(CH2)5O]-

pCfpGmpGmpArpArpUfpCfpAmpGmpUfpGmpAmpAmpUfpGmpCfpUfpUfpAmpU fpAmpCfpAmpUfpCfpCfpGm3’-p-dT

Mittlere Änderung der Sehleistung

5

0

-15

-20

-25

0 6 12 18 30 36 42 48 54

Zeit [Wochen]

0,3 mg Pegaptanib Placebo

-5

-10

24

Pegatinib

5’-[40kD]-[HN-(CH2)5O]-

pCfpGmpGmpArpArpUfpCfpAmpGmpUfpGmpAmpAmpUfpGmpCfpUfpUfpAmpU fpAmpCfpAmpUfpCfpCfpGm3’-p-dT

Indikation:

Macugen^® ist zur Behandlung der neovaskulären (feuchten)

altersabhängigen Makuladegeneration (AMD) indiziert

Pega5nib Macugen®

Pegatinib

Mit Bevacizumab, Ranibizumab und Pegaptanib stehen drei verschiedene Wirkstoffe zur Verfügung, die die gleiche Zielstruktur, den vaskulären

endothelialen Wachstumsfaktor VEGF, adressieren.

Die klinisch relevanten Mengen der drei Wirkstoffe liegen bei 0,25 mg/ml Bevacizumab, 0,125 mg/ml Ranibizumab und 0,08 mg/ml Pegaptanib.

In einer In-Vitro-Untersuchung an Schweineretinas konnten der Antikörper und das Antikörperfragment sehr effizient VEGF neutralisieren, während das

Aptamer keinen Effekt zeigte. Dieses Ergebnis wurde damit erklärt, dass die Bindungsstelle des Antikörpers im Bereich der Rezeptorbindungsstelle liegt, so dass die Bindung an den VEGFR-2 verhindert und dadurch auch das

pronagiogene Signal verhindert wird.

Demgegenüber bindet Pegaptanib innerhalb der Heparin-Bindungsstelle des VEGF, kann also nur VEGF165 inhibieren und verhindert die Interaktion

zwischen VEGF und dem Neuropilin-1-Corezeptor, was das proangiogene Signal nicht komplett unterdrückt, sondern nur moduliert.

Zusätzlich scheinen bei Bevacizumab und Ranibizumab weitere Mechanismen zu wirken, die die Expression von VEGF unterdrücken und dadurch ebenfalls die Angiogenese verhindern.

Wertende

Zusammenfassung