Моноклональные антитела: типы, применение и препараты

Моноклональные антитела — эпоха фармакологии

Прогресс в сфере биотехнологии и генной инженерии привел к созданию лекарственных препаратов на основе моноклональных антител (МАТ). Первый коммерческий препарат МАТ (Orthoclone ОКТ-З/Мурономаб CD-3) был одобрен для применения Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (US FDA) в 1986 г. и предназначался для профилактики отторжения почки при трансплантации. Препарат представлял собой полностью мышиное антитело, поэтому обладал высокой иммуногенностью. Попадая в организм, препарат вызывал выработку человеческих антимышиных антител (human antimurine antibody — HAMA). При длительном применении HAMA-антитела нейтрализовывали действие мышиных антител. За более чем 30 лет с момента выхода первого препарата терапевтические моноклональные АТ претерпели эволюцию от мышиных к полностью человеческим, и сейчас продолжаются разработки по их совершенствованию и поиску новых мишеней. Общее количество препаратов, находящихся на той или иной ступени разработки в мире составляло более 570 по данным на 2018 год. Сегмент моноклональных антител занимает преобладающую часть рынка биофармацевтики, к тому же, имеет и самый большой темп роста. Внедрение препаратов данного класса позволило выйти на новый уровень в терапии широкого круга трудноизлечимых заболеваний.

Что такое моноклональное антитело?

Моноклональное антитело — это белок (иммуноглобулин) с заданной (таргетной) специфичностью к определенному антигену, продуцируемый стабильной клеточной линией. Клетки клона полностью идентичны, а вырабатываемые ими МАТ обладают одинаковой структурой и свойствами.

Типы моноклональных антител

Первые антитела были полностью мышиными и не нашли широкого применения, поскольку вызывали иммунный ответ, быстро выводились из организма и теряли свое действие. Получение МАТ было основано на том, что мышам вводили антиген, в ответ на который В-лимфоциты начинали вырабатывать антитела. Поскольку В-лимфоциты не способны выживать вне организма хозяина, их гибридизировали с клетками злокачественной опухоли (множественной миеломы костного мозга или плазмоцитомы), которые хорошо культивируются и размножаются. Такие гибридные клетки или гибридомы наследовали от лимфоидных клеток способность продуцировать необходимое антитело, а от клеток опухоли способность к неограниченному размножению.

Рис.1 Основные этапы получения гибридомы (источник)

В начале 90-х годов с помощью методов генной инженерии были получены химерные МАТ, в которых константные участки мышиных антител были заменены на соответствующие константные домены иммуноглобулинов человека. Иммуногенность химерных МАТ значительно ниже по сравнению с мышиными.

Следующим этапом стала разработка гуманизированных МАТ, которые на 90-95% состоят из человеческого иммуноглобулина. Мышиными в них остаются только гипервариабельные участки CDR (complementary-determining regions), ответственные за связывание АТ с антигеном. Появление новейших биотехнологий, в частности, метода «фагового дисплея», позволило полностью отказаться от использования мышей. Полностью человеческие МАТ обладают самой низкой иммуногенностью.

Рис. 2 Схема строения мышиных, химерных, гуманизированных и человеческих антител

Номенклатура МАТ

Названия препаратов моноклональных антител обычно заканчиваются суффиксом —маб. (от англ. «Monoclonal AntiBody»). Источник происхождения также закладывается в название. Основные окончания препаратов МАТ в зависимости от типа представлены в таблице. Могут встречаться также комбинации:

а+маб — крыса

е+маб — хомяк

и+маб — примат

аксо+маб — крыса/мышь

ксизу+маб — комбинация химерных и гуманизированных последовательностей

 

Пример: Трастузумаб — гуманизированное МАТ, применяемое при злокачественных опухолях молочной железы с гиперэкспрессией белка HER2.

Где применяются препараты МАТ?

Препараты на основе МАТ применяются для терапии хронических заболеваний с длительным, прогрессирующим течением. Более половины всех МАТ создано для иммунотерапии рака. Еще одна обширная сфера применения — аутоиммунные заболевания, особенно тяжелые формы, такие как ревматоидный артрит, системная красная волчанка, псориаз, рассеянный склероз. Кроме этого, МАТ используются в аллергологии для лечения резистентных, тяжелых форм бронхиальной астмы, в трансплантологии для профилактики отторжения трансплантата, в терапии некоторых вирусных, хронических воспалительных и орфанных заболеваний (пароксизмальная ночная гемоглобинурия, криопирин-ассоциированные периодические синдромы).

Каков принцип действия?

Моноклональные АТ обладают высокой специфичностью к определенным антигенам, что позволяет их использовать для прицельной (таргетной) терапии, связанных с ними заболеваний. Результатом действия АТ становится блокирование специфической мишени, играющей роль в патогенезе болезни, или выведение или нейтрализация патогена. МАТ блокируют провоспалительную активность цитокинов, тормозят процессы взаимодействия иммунокомпетнтных клеток и их активацию, элиминируют субпопуляции иммунных клеток, участвующих в воспалении.

Первые хорошо изученные и описанные клинические мишени:

— фактор некроза опухоли альфа (ФНОα) задействован в системных аутоиммунных заболеваниях;

— провоспалительные цитокины (интерлейкины), участвующие в воспалительных аллергических и аутоиммунных реакциях;

— белок CD20 присутствующий на поверхности В-лимфоцитов, при В-клеточных лимфопролифативных заболеваниях;

— эпидермальный фактор роста (EGFR), повышенная экспрессия которого может наблюдаться при раковых заболеваниях;

— рецептор 2 человеческого эпидермального фактора роста (HER2), гиперэкспрессия которого встречается при раке молочной железы.

При уточнении патогенеза заболеваний выявляются новые мишени для воздействия, а значит создаются новые лечебные МАТ. В настоящее время в России зарегистрировано более 40 наименований МАТ. Какие препараты зарегистрированы в России, для чего применяются и на какие мишени действуют смотрите в таблице.

 

Шах и МАТ опухолевым клеткам

В онкологии используются простые МАТ, воздействующие непосредственно на опухолеассоциированные антигены, и конъюгированные с противоопухолевыми агентами (цитостатиками, токсинами, радиоактивными частицами).

К простым МАТ относятся, например, авелумаб (мишень: лиганд программируемой клеточной смерти 1 (PD L1)) для лечения уротелиального рака, рака легкого, трижды негативного рака молочной железы, гепатоцеллюлярной карциномы, меланомы; даратумумаб (мишень: белок CD38) для лечения множественной миеломы. Простые МАТ по-разному воздействуют на опухоль:

— связываясь с соответствующим антигеном на опухолевых клетках, запускают естественные механизмы иммунного ответа организма, которые разрушают опухолевые клетки за счет цитотоксического действия.

— связываются с антигенами, обеспечивающими пролиферацию клеток или рост опухоли.

Из конъюгированных МАТ можно назвать трастузумаб эмтанзин (Кадсила) для лечения HER2-положительного рака молочной железы. Препарат представляет собой конъюгат трастузумаба (антагонист рецепторов HER2) и ингибитора полимеризации тубулина (DM1). Соединяясь с рецепторами, препарат селективно доставляет цитостатик в опухолевые клетки. Таким же образом действует брентуксимаб ведотин (Адцетрис), конъюгат МАТ к CD30 и противоопухолевого агента монометилэуристатина Е, предназначенный для лечения ходжскинских и других 30+ лимфом.

Будущее МАТ

В последнее время созданы биспицефичные или поликлональные АТ, воздействующие более чем на одну мишень и значительно увеличивающие эффективность терапии. Так, препарат Абатацепт (Оренсия) для лечения ревматоидного артрита связывается одновременно с CD80 и CD86.

Fc-гибридные белки (фьюжн-белки, Fc-fusion protein) — химерные белки, полученные в результате трансляции гибридного гена («сшитого» из двух генов, изначально кодировавших разные белки). Наибольший коммерческий и клинический успех получили белковые препараты, включающие Fc-фрагмент молекулы антитела (чаще IgG).

 

Рис.3 Схема строения МАТ и Fc-гибридных белков

Fc-фрагмент обуславливает антителозависимую клеточную цитотоксичность и комплемент зависимую цитотоксичность гибридного белка. Конечным результатом гибридизации является пролонгирование терапевтического действия соединенной с Fc-участком молекулы и повышению клинической эффективности. В России зарегистрировано для применения три подобных вещества: Афлиберцепт, Этанерцепт, Ромиплостим.

Особенности и проблемы применения МАТ

Иммуногенность

Одной из самых важных проблем при терапии препаратами моноклональных АТ является их иммуногенность.

Таблица 2. Частота проявления иммуногенности препаратов МАТ у пациентов с различными заболеваниями

 

Проявляться она может в виде инфузионных реакций, анафилаксии, снижении терапевтического действия лекарственного вещества. С применением МАТ связаны повышенные риски возникновения онкологических, вирусных заболеваний, поскольку МАТ вызывают подавление активности отдельных звеньев иммунитета.

Установлено, что при длительной терапии препаратами МАТ (ингибиторами ФНОα) может наблюдаться реактивация латентного туберкулезного процесса, развитие инфекционных процессов, фармакогенной волчанки, утяжеление симптоматики ишемической болезни сердца, повышенный риск возникновения лимфом.

Применение МАТ может привести к развитию вирус-индуцированного опухолевого процесса. Например, назначение препаратов МАТ, используемых после трансплантации органов, может на 50% увеличить риск развития лимфопролиферативных заболеваний, в первую очередь

В-лимфом. В 2009 г. в инструкции по применению препаратов, ингибирующих активность ФНОα, таких как инфликсимаб, адалимумаб, цертолизумаб, голимумаб, этанерцепт, внесена дополнительная информация о риске развития раковых заболеваний (в половине случаев — лимфомы) у детей и подростков, получающих указанные препараты для лечения ювенильного РА и болезни Крона. Основанием для внесения указанной информации явился анализ результатов пострегистрационных наблюдений и данные мета-анализа ранее проведенных клинических исследований. 

МАТ могут индуцировать чрезмерное повышение активации иммунной системы. Возможно развитие каскада биологических реакций, сопровождающихся высвобождением цитокинов, клиническими проявлениями которого являются озноб, гриппоподобный синдром, миалгия и др., вплоть до «цитокинового шторма» (CRS), который характеризуется чрезмерным неконтролируемым высвобождением ряда цитокинов (интерлейкина-6, ФНОα, интерферона гамма и др.) При длительном применении препаратов МАТ за счет чрезмерной активации системы иммунитета в некоторых случаях возможно развитие аутоиммунных реакций.

Все МАТ представляют собой формы для инфузий или инъекций. Вводятся препраты, как правило, медленно, под наблюдением квалифицированных врачей, имеющих опыт выявления инфузионных реакций в условиях, позволяющих оказать неотложную помощь и реанимацию. Для предотвращения нежелательных реакций часто используется премедикация в виде антигистаминных, кортикостероидных препаратов. После инфузии пациент еще какое-то время должен находиться под наблюдением.

Отсутствие пероральных форм

МАТ представляют собой крупные молекулы, которые должны достигать цели в неизмененном виде, в большой концентрации. Этого можно добиться только с помощью парентеральных форм. Создание пероральной формы МАТ с сохранением его эффектиности — одна из задач в области разработок препаратов моноклональных антител.

Условия хранения и перевозки

Моноклональные антитела — это биологические препараты, требующие определенных условий хранения и обращения. Все препараты МАТ хранятся при температурном режиме 2-8 градусов. Запрещено их замораживать, а также встряхивать, многие МАТ следует оберегать от попадания света.

Стоимость МАТ

Это дорогие препараты. Хотя в развитых странах расходы на лечение моноклональными антителами покрываются государством, стоит признать, что терапия данными препаратами высокозатратна и не всегда доступна для пациентов. В России практически все препараты с МАТ входят в список ЖНВЛС. Большинство из них производится за рубежом. В России производством высокотехнологичных препаратов МАТ занимаются такие компании как Биокад, ГЕРОФАРМ, ГЕНЕРИУМ, ПСК Фарма, Р-Фарм.