Stoppen und Töten

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03/04/11

Stoppen und Töten

Ein neues Paradigma in der Krebstherapie durch gezielt angreifende Wirkstoffe

Teil 2

Prof. Theo Dingermann

Institut für Pharmazeutische Biologie Biozentrum

Max-von Laue-Str. 9 60438 Frankfurt am Main Dingermann@em.uni-frankfurt.de

Freitag, 4. März 2011

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Tumorerkrankungen: Interventionsoptionen

• Alkylierende Wirkstoffe

• Antimetaboliten

• Zytotoxische Antibiotika

• Sekundäre Pflanzenmetaboliten

1. Zytostatika-Gruppen

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3

Zytostatika-Angriffspunkte

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• Glukokortikoide

• Östrogene

• Progesterone

• GnRH-Analoga

• Hormonantagonisten

• Hormonsynthese-Inhibitoren (z.B. Aromatase-Hemmer) 2. Hormone und “Antihormone”

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Tumorerkrankungen: Interventionsoptionen From „stupid“ to „smart“?

“Stoppen statt Töten”

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• Gefitinib

• Erlotinib

• Imatinib

• Bortezomib

3. Tyrosinkinase- und Proteasomenhemmer

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7

Behandlung des Nicht-kleinzelligen Lungenkarzinoms

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Imatinib: Zugelassen zur Behandlung der Philadelphia- Chromosom-positiven (Ph+) CML

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• Immer Proteine

• Immer makromolekulare Wirkstoffe

• Immer extrazelluläre Targets

4. Biologicals

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Biologicals

Rekombinante Proteine

”Target"- Organismus

”Quell"- Organismus

= ectopisch exprimierte (humane) Proteine

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Biologicals

Genetische Informations- einheit = universell verständlich in allen biologischen Organismen

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Biologicals

Genetische Informations- einheit = universell verständlich in allen biologischen Organismen

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"genetic engineering"

Zielorganismus Quellorganismus

Kontrollregionen Informationseinheit

(Expressions-)Vektor

Selektionscassette

Transgener Organismus

(GVO) Extraktion und

Reinigung

Biologicals

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Die richtige Wahl der Produktionszelle

E. coli

Sehr sicher, aber kann Proteine nicht glykosylieren

Robust und sicher, aber schlecht ge-

eignet für Proteine mit anspruchsvollen

Zuckergerüsten

S. cerevisiae

Zellen, die fast alles können und für die ein riesiger

Erfahrungsschatz existiert

CHO-Zellen humane Zellen

Zellen, die fast alles können, die allerdings die höchsten Anfor- derungen an die

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• Zytotoxisch wirkende Komponenten des Immunsystems.

• Wirkstoffe, die Proliferationssignaltransduktionswege, unterbrechen.

• Wirkstoffe, die Tumorzellen für die Erkennung durch das eigene Immunsystem markieren.

• Wirkstoffe, die Tumorzellen von dringend benötigten Versorgungsquellen abschneiden.

• Supportive Therapeutika.

Klassen

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Biologicals

• Zytokine

• Inhibitoren der Signaltransduktion

• Markierende Wirkstoffe

• Inhibitoren der Nährstoffzufuhr

• Supportive Strategien

Klassen

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17

Biologicals

• Zytokine

Klassen

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Zytokine

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Interleukin-2: Masterregulator des Immunsystems

Interleukin-2

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Aldesleukin: Proleukin^®

Indikation: Zur Behandlung des metastasierenden Nierenkarzinoms.

In den USA wird Proleukin® als Orphan Drug zusätzlich eingesetzt zur Behandlung von T-Zell-Defekten, eines metastasierenden Melanoms, einer akuten myeloischen Leukämie und eines Non-Hodgkin-Lymphoms

• In Escherichia coli hergestellt

• 132 Aminosäuren lang; ohne Ala-1, Cys-125 —> Ser-125

• Nicht-glykosyliert

• Antiproliferativ auf Tumorzellen

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Tumornekrosefaktor alpha:

Masterregulator der Entzündung

Tumornekrosefaktor alpha

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Tasonermin: Beromun^®

Indikation: Bei nichtresezierbaren Weichteilsarkomen der Extremitäten in Kombination mit Melphalan über eine

isolierte Extremitäten-Perfusion unter milder Hyperthermie

• zur Vorbereitung auf eine Entfernung des Tumors, um eine Amputation zu vermeiden bzw. zu verzögern

• oder zur palliativen Behandlung.

• 157 Aminosäuren lang,

• entspricht humanem, löslichem TNF- alpha

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Alfa-Interferone

• Alpha-Interferone werden von einer ganzen Genfamilie codiert.

• Interferon-alpha-Subtypen werden von Monozyten/

Makrophagen, lymphoblastoiden Zellen, Fibroblasten und etlichen weiteren Zelltypen sezerniert.

• Alle IFN-α-Typen zeigen antivirale und antiproliferative Aktivitäten.

• Alpha-Interferone wirken immunstimulierend; daher ihr Einsatz bei der Behandlung unterschiedlicher

Tumorerkrankungen.

• In vitro inhibieren Alpha-Interferone das Wachstum einiger Tumortypen, und sie scheinen die Synthese tumorassoziierter Antigene zu induzieren.

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Interferon alfa-2a: Roferon^®-A

Indikation:

1. Haarzell-Leukämie.

2. Kaposi-Sarkom bei AIDS-Patienten.

3. Philadelphia-Chromosom-positiven chronisch-

myeloischen Leukämie (CML) in der chronischen Phase.

4. Kutanes T-Zell-Lymphom

• 167 Aminosäuren lang; zusätzl. Met-1;

Lys-23, His-34

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Interferon alfa-2a: Roferon^®-A

Indikation:

5. Chronische Hepatitis C in Kombination mit Ribavirin.

6. Fortgeschrittenes follikuläres Non-Hodgkin-Lymphom als Begleittherapie zur CHOP-Chemotherapie.

7. Fortgeschrittenes Nieren-Karzinom in Kombination mit Vinblastin.

8. Adjuvant zur Therapie eines operativ entfernten malignen Melanoms.

• 167 Aminosäuren lang; zusätzl. Met-1;

Lys-23, His-34

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Interferon alfa-2b: IntronA^®

Indikation: wie Roferon^®-A

• 165 oder 166 Aminosäuren lang; ± zusätzl. Met-1; Arg-23, His-34

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27

Biologicals

• Zytokine

Klassen

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Inhibitoren der Signaltransduktion

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Antikörper

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ADCC und CDC

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Antikörper

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Antikörper-Nomenklatur

Silbe/

Buchstaben

Bedeutung Beispiel

1. Endung 1. Endung

mab Monoklonaler Antikörper 2. Buchstabe/n für den Quellorganismus 2. Buchstabe/n für den Quellorganismus

u Mensch Adalimumab

o Maus Muromonab-CD3

zu humanisiert Bevacizumab

xi chimär Cetuximab

axo Ratte/Maus Catumaxomab

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muriner Antikörper

humaner Antikörper

Protein

DNA schwere Kette

leichte Kette

schwere Kette leichte Kette

chimärisierter Antikörper

Antikörper

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muriner Antikörper

humaner Antikörper

Protein

DNA schwere Kette

leichte Kette

schwere Kette leichte Kette

Antikörper

schwere Kette leichte Kette synthetische DNAs für

hochvariable Regionen

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Rituximab: MabThera^®

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Bevacizumab: Avastin^®

Humaner-AK Maus-AK Bevacizumab

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Inhibitoren der Signaltransduktion

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Ursachen für eine von exogenen Stimuli unabhängige Proliferation

1. Während unter physiologischen Bedingungen die von einer Zelle sezernierten Wachstumsfaktoren auf Zellen in der unmittelbaren Nachbarschaft wirken (parakrine Stimulation), können Tumorzellen Wachstumsfaktoren selbst synthetisieren und zugleich nutzen (autokrine Stimulation).

2. Die Expression der Integrine, die Kontaktstellen mit der extrazellulären Matrix, ist verändert, und Tumorzellen exprimieren häufig vermehrt solche Integrine, die ihre eigene Proliferation fördern.

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Ursachen für eine von exogenen Stimuli unabhängige Proliferation

3. Die Dichte von Wachstumsfaktorrezeptoren wird auf der Tumorzelloberfläche häufig extrem stark erhöht.

Dies steigert nicht nur die Wahrscheinlichkeit, dass lösliche Wachstumsfaktoren an diese Rezeptoren binden. Gleichzeitig dimerisieren die Rezeptoren

wegen der enormen Dichte ligandenunabhängig und werden auf diese Weise zur Aussendung von

Proliferationssignalen in den Zellkern aktiviert.

4. Mutationsbedingte Änderungen der intrazellulären Rezeptorbereiche können Ursache für eine Liganden- unabhängige Rezeptoraktivierung sein.

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Der epidermale Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR)

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Cetuximab: Erbitux^®

Indikation:

1. Metastasierendes, EGFR-exprimierendes Kolorektalkarzinom mit Wildtyp-KRAS-Gen

• in Kombination mit einer Chemotherapie

• als Monotherapie bei Patienten, bei denen die

Therapie mit Oxaliplatin und Irinotecan versagt hat und die Irinotecan nicht vertragen.

• Chimärer Antikörper (IgG₁ κ).

• Die schweren Ketten sind N-glycosyliert (Asn-88, Asn-299).

• Aus stabil transfizierten Maus-Myelomzellen (Sp2/0).

• Bindet an EGF-Rezeptor (ErbB-1).

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Panitumumab: Vectibix^®

Indikation:

1. Metastasierendes, EGFR-exprimierendes

Kolorektalkarzinom mit nicht-mutiertem (Wildtyp-)

KRAS-Gen bei Patienten, bei denen Fluoropyrimidin-, Oxaliplatin- und Irinotecan-haltige Chemotherapie-

Regime versagt haben.

• humaner Antikörper (IgG₂ κ).

• Die schweren Ketten sind an einer Stelle N- glycosyliert.

• Produziert in CHO-Zellen.

• Bindet an EGF-Rezeptor und blockiert die Bindung von EGF und TGF-α.

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Wirkungsmechanismus der Antikörper gegen EGFR

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Wirkungsmechanismus der Antikörper gegen EGFR

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Trastuzumab: Herceptin^®

Indikation:

1. Metastasierter Brustkrebs (MBC) 2. Brustkrebs im Frühstadium (EBC) 3. Metastasiertes Magenkarzinom

(MGC).

• Humanisierter Antikörper (IgG₁).

• Produziert in CHO-Zellen.

• Bindet an HER-2-Protein (ErbB-2).

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Biologicals

• Zytokine

Klassen

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Markierende Wirkstoffe

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Das CD20-Epitop

• kommt nur in membran-gebundener Form vor und zirkuliert nicht als lösliche Variante im Serum.

• wird nicht aus der Membran gelöst, wenn ein Antikörper gebunden hat.

• wird nicht von Zellen in Form eines Antigen-/Antikörper- Komplexes internalisiert.

• Chimärer Antikörper

• Aus rekombinanten CHO-Zellen

• Bindet an CD20 (auf Prä-B-Zellen und B-Zellen)

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Indikation:

1. Non-Hodgkin-Lymphom (NHL)

2. Chronisch lymphatische Leukämie (CLL) 3. Rheumatoide Arthritis

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Ibritumomab-Tiuxetan: Zevalin^®

Indikation:

1. [⁹⁰Y]-radiomarkiertes Zevalin^® ist indiziert als

Konsolidierungstherapie nach Remissionsinduktion bei zuvor nicht therapierten Patienten mit follikulärem

Lymphom. Der Nutzen von Zevalin^® nach Rituximab- Behandlung in Kombination mit Chemotherapie ist nicht belegt.

• Maus-Antikörper (IgG₁/κ)

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Ibritumomab-Tiuxetan: Zevalin^®

• Maus-Antikörper (IgG₁/κ)

• Standard-Alkylanzien

• Tag 1: Mabthera^® (250 mg/m²)

• Tag 8: Mabthera^® (250 mg/m²)

+ maximal 1.200 MBq [⁹⁰Y]-markiertes Zevalin^®

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Alemtuzumab: MabCampath^®

Das CD52-Epitop

• ist ein 12 Aminosäuren langes Glycopeptid auf B- und T- Lymphozyten, das über einen Glycosylphosphatidyl-

Inositol-Anker (GPI-Anker) fixiert ist.

• CD52 fehlt auf Erythrozyten, Thrombozyten und Knochenmarkstammzellen.

• Humanisierter (IgG₁/κ), ursprünglicher Ratten-Antikörper.

• Aus rekombinanten CHO-Zellen.

• Bindet an CD52 auf CLL- und den

meisten NHL-Zellen (auch auf Lympho- zyten und Monozyten/Makrophagen)

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Alemtuzumab: MabCampath^®

Indikation:

Zur Behandlung von Patienten mit chronischer

lymphatischer Leukämie vom B-Zell-Typ (B-CLL), für die eine Fludarabin-Kombinations-Chemotherapie

unangemessen ist.

• Humanisierter (IgG₁/κ), ursprünglicher Ratten-Antikörper.

• Aus rekombinanten CHO-Zellen.

• Bindet an CD52 auf CLL- und den

meisten NHL-Zellen (auch auf Lympho- zyten und Monozyten/Makrophagen)

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Catumaxomab: Removab^®

Indikation:

Zur intraperitonealen Behandlung des malignen Aszites bei Patienten mit EpCAM-positiven Karzinomen, für die keine Standardtherapie zur Verfügung steht oder bei denen diese nicht mehr anwendbar ist.

• Ratte/Maus-Hybridantikörper aus Ratte/

Maus-Hybrid-Hybridomazelllinie.

• Bindet EpCAM (epithelial cell adhesion molecule) und CD3.

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Biologicals

• Zytokine

Klassen

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Inhibitoren der Nährstoffzufuhr

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Prinzip der Angiogenese

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Indikation:

1. In Kombination mit einer Chemotherapie auf

Fluoropyrimidin-Basis zur Behandlung von Patienten mit metastasiertem Kolon- oder Rektumkarzinom.

2. In Kombination mit Paclitaxel zur First-Line-Behandlung von Patienten mit metastasiertem Mammakarzinom.

• Humanisierter Antikörper (IgG₁/κ)

• Bindet neutralisierend an VEGF

• Verhindert Tumorangiogenese

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Indikation:

3. Zusätzlich zu einer Platin-haltigen Chemotherapie zur First-Line-Behandlung von inoperablem, fortgeschrittenem, metastasiertem oder rezidivierendem nicht- kleinzelligem Bronchialkarzinom.

4. In Kombination mit Interferon alfa-2a zur First-Line- Behandlung von Patienten mit fortgeschrittenem und/

• Humanisierter Antikörper (IgG₁/κ)

• Bindet neutralisierend an VEGF

• Verhindert Tumorangiogenese

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Asparaginase : Asparaginase medac^®

Indikation:

Als Bestandteil einer antineoplastischen

Kombinationstherapie der akuten lymphatischen Leukämie (ALL) im Kindes- und Erwachsenenalter sowie bei Non-

Hodgkin-Lymphomen im Kindesalter zugelassen.

• Aus Escherichia coli isoliert

• Homotetramer mit je 327 AS

• Abbau der für die Tumorzellen essentiellen Aminosäure L-Asparagin zu L-Asparaginsäure und Ammoniak. Dadurch Hemmung der

Proteinsynthese in diesen Zellen.

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Pegasparagase: Oncaspar^®

Indikation:

Als Bestandteil einer antineoplastischen

Kombinationstherapie zur Reinduktion bei akuter lymphatischer Leukämie (ALL) im Kindes- und Erwachsenenalter bei Patienten mit bekannter

Überempfindlichkeit auf „native“ L-Asparaginasen zugelassen.

• Aus Escherichia coli isoliert

• Pegyliert mit 5 kDa-Ketten

• Abbau der für die Tumorzellen essentiellen Aminosäure L-Asparagin zu L-Asparaginsäure und Ammoniak. Dadurch Hemmung der

Proteinsynthese in diesen Zellen.

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63

Biologicals

• Zytokine

Klassen

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Supportive Strategien

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Filgrastim: Neupogen^®

Indikation:

• Zur Verkürzung der Dauer von Neutropenien

• Zur Mobilisierung peripherer Blutstammzellen

• Zur Langzeitbehandlung zur Erhöhung der Anzahl neutrophiler Granulozyten und zur Verminderung der Häufigkeit und Dauer infektionsbedingter Symptome bei schwerer kongenitaler Neutropenie

• 175 Aminosäuren lang; zusätzl. Met-1

• Nicht-glykosyliert.

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Filgrastim: Biosimilars

Zwei Gruppen:

1. Biograstim^®, Ratiograstim^® und Tevagrastim^®. 2. Filgrastim Hexal^® und Zarzio^®.

• Nicht-glykosyliert.

Zu 1: In E. coli K802 hergestellt von der Firma SICOR

Biotech UAB in Vilnius, Litauen unter dem Wirkstoff-namen XM02.

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Pegfilgrastim: Neulasta^®

Indikation:

Zur Verkürzung der Dauer von Neutropenien sowie zur Verminderung der Häufigkeit neutropenischen Fiebers bei Patienten, die wegen einer malignen Erkrankung mit

zytotoxischer Chemotherapie behandelt werden (mit Ausnahme von chronisch-myeloischer Leukämie und myelodysplastischem Syndrom).

• Mit 20 kDa-Kette pegyliert.

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Lenograstim: Granocyte^®

Indikation:

• Zur Verkürzung der Dauer von Neutropenien

• Zur Mobilisierung von Blutstammzellen ins periphere Blut.

• In rekombinanten CHO-Zellen hergestellt

• 174 Aminosäuren lang

• Glykosyliert.

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Palifermin: Kepivance^®

Indikation:

Zur Reduktion der Häufigkeit, der Dauer und des

Schweregrades einer Stomatitis (orale Mucositis) bei

Patienten mit hämatologischen malignen Erkrankungen, die eine myeloablative Radiochemotherapie erhalten, welche mit einer hohen Inzidenz für schwerwiegende Stomatitis assoziiert ist und den Einsatz von autologen hämatopoetischen Stammzellen erfordern.

• Fragment (Δ 1-23) des humanen

Keratinozyten-Wachstumsfaktors (KGF).

• 140 Aminosäuren lang

• In E. coli hergestellt.

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Rasburicase: Fasturtec^®

Indikation:

Zur Behandlung und zur Prophylaxe einer akuten Hyperurikämie nach einer raschen Tumorlyse.

• Rekombinante Urat-Oxidase aus Aspergillus flavus.

• In Saccharomyces-cerevisiae hergestellt.

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Zusammenfassung

Blutbildendes System

Wachstumsinhibitoren:

• Unterbrechung der Signaltransduktion

• Unterbrechung der Nährstoffzufuhr

Zytotoxische Wirkstoffe:

• Direkt: markierende (armierte) Wirkstoffe

• Indirekt: über Aktivierung des Immunsystems

Supportive Wirkstoffe