Autor : Dr Jasmina Međedović, oftalmolog KBC Berane

 

 

Bispecifična antitela (BsAbs) su antitela sa dva mesta vezivanja, usmerena protiv dva različita antigena ili dva različita epitopa na istom antigenu. BsAbs su klinički superiorniji u odnosu na monoklonska antitela (MoAbs) i imaju širok spektar primene u imunoterapiji tumora, kao i u lečenju drugih bolesti kao što su hemofilija , dijabetes i oftalmološke bolesti.

Kako funkcionišu bispecifična antitela? Pošto BsAbs imaju dva mesta vezivanja za različite antigene ili istovremeno prepoznaju dva različita epitopa antigena, njihovi funkcionalni putevi su prilično fleksibilni. Postoje četiri glavna mehanizma delovanja bispecifičnih antitela:

• Regrutovanje i aktivacija imunskih ćelija kako bi se izvršio njihov efektorski efekat

Važan mehanizam delovanja bispecifičnih antitela je aktiviranje imunskih ćelija. Bispecifična antitela imaju dva kraka koji se vezuju za antigen, od kojih se jedan vezuje za ciljni antigen, a drugi za obeleženi antigen na efektorskoj ćeliji (obično se koriste T ćelije i NK ćelije), što aktivira efektorsku ćeliju i omogućava joj da cilja i ubije tumorske ćelije. CD3 je trenutno popularna meta na površini ćelija imunskog sistema za razvoj bispecifičnih antitela u hemato-onkologiji, sa većom sposobnošću da aktivira i regrutuje T ćelije. Dizajn ovog bispecifičnog antitela se fokusira na odabir razumnog opsega afiniteta antitela da inhibira Fc-posredovane efektorske funkcije što je više moguće, dok ima jaču specifičnost za mete tumora.

 

• Blokiranje dvostrukih signalnih puteva

Rast tumorskih ćelija može da se stimuliše ili modulira pomoću receptorskih tirozin kinaza (RTK), koje uključuju i članove porodice Her receptora ili faktora rasta sličnog insulinu (IGF). RTK su stoga važne mete za terapiju tumora. Jednociljna monoklonska antitela protiv RTK se široko koriste u terapiji malignih bolesti. Međutim, tumorske ćelije mogu da se podvrgnu imunološkom ‘’bekstvu’’ prebacivanjem signalnih puteva ili aktiviranjem intracelularnih signala kroz npr. homo- ili heterodimerizaciju između samih članova HER porodice ili različitih članova. Stoga, upotreba bispecifičnih antitela za interferenciju/blokiranje dva (ili više) RTK signalnih puteva ili njihovog liganda istovremeno ,može smanjiti bekstvo tumorskih ćelija i poboljšati terapijsku efikasnost.

 

• Blokiranje kontrolnih tačaka imuniteta

Kako razvoj imunoterapije napreduje, monoklonska antitela koja ciljaju imunološke kontrolne tačke kao što su PD -1, PD-L1 i CTLA-4 postali su važno sredstvo u lecenju onkoloskih bolesti, ali je klinička efikasnost ovih monoklonskih lekova i dalje ograničena i stopa odgovora pacijenata je i dalje niska.

 

 

• Forsiranje asocijacije proteinskih kompleksa

Dva antigena kraka bispecifičnog antitela mogu da vežu različite antigene. Moguće je napraviti bispecifična antitela koja vezuju dva specifična proteinska molekula i formiraju funkcionalni kompleks koji može da funkcioniše umesto funkcionalnog proteina koji nedostaje.

 

Kliničke prednosti bispecifičnih antitela

BsAbs imaju dodatno specifično mesto za vezivanje antigena u poređenju sa konvencionalnim antitelima i pokazao je sledeće terapeutske prednosti:

1) Posredovanje imunih ćelija u ćelijama tumora kako bi se izvršio ubijajući efekat.

2) Dvostruko ciljane imunološke kontrolne tačke, koje obavljaju jedinstvene ili preklapajuće funkcije, efikasno sprečavaju rezistenciju na lekove.

3) Povećana specifičnost, ciljanost i smanjena toksičnost. Dva antigen-vezujuća lanca bispecifičnog antitela mogu da vežu dva antigena na površini ćelija tumora, efikasno povećavajući specifičnost vezivanja i ciljanje antitela na ćelije tumora i smanjujući neželjene efekte .

 

Primene u dijagnostici

Pošto se BsAbs mogu istovremeno vezati za specifične antigene i specifična mesta detekcije, njihov dizajn je fleksibilan, osetljiv i pogodan. Oni mogu smanjiti štetne efekte hemijske modifikacije enzima ili antitela, pojednostaviti otkrivanje infektivnih bolesti i dijagnostikovanje tumora. Lipoarabinomanan (LАМ),važan neproteinski antigen ćelijskog zida bacila tuberkuloze, nalazi se u različitim telesnim tečnostima inficiranih pacijanata. BaAbs koji ciljaju na LAM mogu se koristiti za brzo otkrivanje bak. TBC. Procena 21 uskladištenog kliničkog uzorka seruma pokazala je da BsAb test ima 100% specifičnosti i 64% osetljivosti, štaviše, rezultati se mogu dobiti za 2 h, u poređenju sa tradicionalnom laboratorijskom kulturom potrebno je 2 do 6 nedelja . Još jedan od BsAbs koji cilja ljudska crvena krvna zrnca (RBC) i površinski antigen virusa hepatitisa B ( BsAg) se koristi za otkrivanje HBsAg u uzorcima krvi. U poređenju sa konvencionalnim imunotestovima, ova metoda ima specifičnost od 100% i osetljivost od 97,7% i jednostavna je i brza; nije potrebna posebna oprema ili obuka. Escherichia coli je ozbiljan ljudski patogen koji izaziva hemoragični kolitis i hemolitičko-uremijski sindrom. E. coli se može brzo otkriti pomoću ELISA sa Kuadroma P126. Staphilococcus aureus izaziva infekciju rane. BsAbs ciljaju HRPO i termalnu nukleazu S. aureus                   (TNase) da bi se omogućilo otkrivanje prisustva S. aureus. Konačno, ciljanje BsAbs proteina nuklearnog plazmida antigena imunoeseja na SARS koronavirus je superiornije od onoga od strane MoAbs u pogledu specifičnosti, osetljivosti i jačine signala uz održavanje minimalne pozadine signala.

 

Primene u terapiji očnih bolesti

Neovaskularna makularna degeneracija (nAMD) je glavni uzrok gubitka vida kod starijih osoba. Zlatni standard za lečenje nAMD je inhibicija VEGF. ANG-2 je faktor rasta koji igra ključnu ulogu u vaskularnoj homeostazi, angiogenezi i vaskularnoj permeabilnosti. U oftalmologiji, mnoge bolesti su povezane sa vaskularnim abnormalnostima. Retina se sastoji od dobro definisanih slojeva krhkih ćelija i elemenata, pa čak i vrlo mali poremećaji (kao što su vaskularne abnormalnosti) mogu dovesti do značajnog gubitka vizuelne funkcije. Razvijene su različite strategije za zaustavljanje rasta novih krvnih sudova i očuvanje centralnog vida kod ovih bolesti. Faktor rasta vaskularnog endotela (VEGF) je glavni promoter rasta krvnih sudova. Zbog toga su VEGF i VEGF receptorske tirozin kinaze mete od interesa. Poput VEGF receptorskih tirozin kinaza, Tie-2 receptor je takođe selektivno eksprimiran u endotelu. Angiopoetin-2 (Ang2) je ligand ovog receptora i predlaže se da promoviše angiogenezu u vezi sa VEGF.

 

Primeri BsAbs

Različite forme BsAbs se proučavaju u nadi da će blokirati faktore kao što su VEGF i Ang2. Zbog strukture i karaktera očiju, lekovi koji su mali i jednostavnih sastava su poželjniji za upotrebu u oftalmologiji, jer imaju kraće vreme poluraspada i manju sistemsku toksičnost.

2016. godine, istraživači u Evropi su testirali ovu teoriju poboljšane terapeutske koristi kombinovane inhibicije VEGF i Ang2.  Koristeći mišji model aberantne angiogeneze mrežnjače, pokazali su da dvostruka inhibicija VEGF-A i Ang2 značajno smanjuje vaskularno curenje u poređenju sa vaskularnim curenjem u poređenju sa samo VEGF i Ang2 ili ne samo kada se uporedi sa VEGbi Angiogenezom.

Uobičajena patogeneza ovih retinalnih vaskularnih bolesti uključuje povećanu proizvodnju vaskularnog endotelnog faktora rasta (VEGF), pro-angiogenog molekula. Familija VEGF proteina se sastoji od VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C i VEGF-D. VEGF-A je od velikog interesa zbog svojih pro-angiogenih efekata i sposobnosti da poveća vaskularnu permeabilnost. Trenutni standard lečenja nAMD-a i klinički značajnog DME-a je intravitrealna injekcija VEGF inhibitora. Dok su anti-VEGF injekcije generalno prilično efikasne u upravljanju ovim stanjima mrežnjače, često zahtevaju visoku učestalost primene, stavljaju i težak teret na pacijente, pružaoce usluga i društvo. Jedan komplementarni put koji je nedavno istražen kao potencijalna meta za nove lekove je angiopoetin-Tie2 (Ang/Tie2) osa koja pomaže u regulisanju vaskularne permeabilnosti i inflamacije.

Povećano prisustvo proinflamatornih citokina je još jedna uobičajena karakteristika DR, AMD i RVO. Inflamatorni stimulansi pokreću oslobađanje Ang-2 iz Veibel-Palade tela endotelnih ćelija, što dovodi do ometajućih efekata obilnog Ang-2. Naknadna defosforilacija Tie-2 receptora dovodi do nizvodne proinflamatorne signalizacije koja rezultira smanjenim vaskularnim integritetom. Fiziološka aktivacija Tie2 takođe može potisnuti NF-kB, smanjuju i intracelularnu inflamatornu signalizaciju, dok istovremeno pojačava kaskadu antiinflamatornih signala Tie2.

Zaključci

Napredak u oblasti inženjeringa antitela ili proteina doveli su do uspostavljanja različitih platformi za generisanje BsAbs. Ove platforme su primenjene za generisanje različitih struktura BsAbs koje ciljaju različite molekule ili različite epitope istog molekula. Ovi različiti molekuli mogu biti ili specifično iz tumorskih ćelija, ili iz imunocita, koji povećavaju antitumorsku efikasnost BsAbs. Ove različite strukture BsAbs ispoljavaju različite aktivnosti u zavisnosti od statusa različitih bolesti. Budući razvoj BsAbs-a će uključivati razvoj i upotrebu novih meta, novih kombinacija, novih platformi i novih geometrijskih konfiguracija, kao i kombinovanih tretmana sa tradicionalnim biološkim lekovima, drugim oblicima imunoterapije, fizičkim i hemijskim terapijama.BsAbs može postati novi fokus budućih medicinskih i bioloških istraživanja i razvoja.

Literatura:

1 .Esfandiari et al., (2022). Bispecific antibodies in oncology. Nature Reviews Drug Discovery, https://doi.org/10.1038/d41573-022-00040-2

 2. Ma J, Mo Y, Tang M, Shen J, Qi Y, Zhao W, Huang Y, Xu Y, Qian C. Bispecific Antibodies: From Research to Clinical Application. Front Immunol. 2021 May 5;12:626616. doi: 10.3389/fimmu.2021.626616. PMID: 34025638; PMCID: PMC8131538.

3. Nisonoff A, Wissler FC, Lipman LN. Properties of the Major Component of a Peptic Digest of Rabbit Antibody. Science (1960) 132(3441):1770–1. doi: 10.1126/science.132.3441.177

 4. Nisonoff A, Rivers MM. Recombination of a Mixture of Univalent Antibody Fragments of Different Specificity. Arch Biochem Biophys (1961) 93:460–2. doi: 10.1016/0003-9861(61)90296-x

 5. Köhler G, Milstein C. Continuous Cultures of Fused Cells Secreting Antibody of Predefined Specificity. Nature (1975) 256(5517):495–7. doi: 10.1038/256495a0

6. Milstein C, Cuello AC. Hybrid Hybridomas and Their Use in Immunohistochemistry. Nature (1983) 305(5934):537–40. doi: 10.1038/305537a0

7. Huston JS, Levinson D, Mudgett-Hunter M, Tai MS, Novotný J, Margolies MN, et al. Protein Engineering of Antibody Binding Sites: Recovery of Specific Activity in an Anti-Digoxin Single-Chain Fv Analogue Produced in Escherichia Coli. Proc Natl Acad Sci U S A (1988) 85(16):5879–83. doi: 10.1073/pnas.85.16.5879

 8. Merchant AM, Zhu Z, Yuan JQ, Goddard A, Adams CW, Presta LG, et al. An Efficient Route to Human Bispecific IgG. Nat Biotechnol (1998) 16(7):677–81. doi: 10.1038/nbt0798-677

 9. Wang Q, Chen Y, Park J, Liu X, Hu Y, Wang T, et al. Design and Production of Bispecific Antibodies. Antibodies (Basel) (2019) 8(3):43. doi:10.3390/antib8030043

10. Brinkmann U, Kontermann RE. The Making of Bispecific Antibodies. MAbs (2017) 9(2):182–212. doi: 10.1080/19420862.2016.1268307

11. Krah S, Kolmar H, Becker S, Zielonka S. Engineering IgG-Like Bispecific Antibodies-An Overview. Antibodies (Basel) (2018) 7(3):28. doi: 10.3390/antib7030028

12. Kontermann RE, Brinkmann U. Bispecific Antibodies. Drug Discov Today (2015) 20(7):838–47. doi: 10.1016/j.drudis.2015.02.008

 

M-ME-00000643