title: Effektivitätsanalyse eines in vivo Depotsystems zur Langzeitsekretion von anti-idiotypischen Antikörpern für das Tumor assoziierte Antigen CA125
title: Effectivity analysis of an endogenous delivery system for the continuous release of an anti-idiotypic antibody which mimics CA125
Creators: name: Hann, Evelin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: anti-idiotypische Antikörper
Eierstockkrebs
Abagovomab
Abagovamag
anti-idiotypic
CA125
Allgemeines, Wissenschaft

description: Ovarialkarzinome sind die häufigste
      Todesursache durch gynäkologische Malignome in den USA und
      Deutschland. Aufgrund der Symptomarmut zu Beginn der
      Erkrankung sowie das Fehlen sufizienter
      Frühscreeningsmethoden werden über 70% der Ovarialkarzinome
      in einem fortgeschrittenen Stadium diagnostiziert. Trotz
      einer insgesamt positiven Entwicklung der heutigen
      Therapieregime bleibt festzustellen dass fortgeschrittene
      Stadien mit einer sehr schlechten Prognose assoziiert sind,
      wobei die meisten Patientinnen trotz optimaler Behandlung (OP
      mit anschließender Polychemotherapie) bald danach ein Rezidiv
      erleiden. Aus diesem Grunde erscheint die Ergänzung der
      konventionellen Therapie als durchaus sinnvoll. Die
      Immunisierung mit anti-idiotypischen Antikörpern stellt eine
      interessante Zusatzstrategie in der Behandlung des
      Ovarialkarzinoms dar. Dabei können anti-idiotypische
      Antikörpern in ihren variablen Domänen Tumor-assoziierte
      Antigene imitieren. Durch die Präsentation von Tumor
      Antigenen in eine fremde molekulare Umgebung ist es möglich,
      eine spezifische Immunantwort gegen an sich nicht oder nur
      schwach immunogene Tumor-assoziierten Antigenen und im
      Endeffekt gegen die Tumorzelle selbst zu erzeugen.
      Anti-Idiotypen wurden in der Immuntherapie vielfältiger
      Tumore eingesetzt, wobei die Wirksamkeit einiger dieser
      Antikörpern bereits in klinische Phase III Studien untersucht
      wird. Hierzu zählen: Kleinzelliges Lungenkarzinom,
      Kolorektales Karzinom, Ovarialkarzinom, B-Zell Lymphom und
      malignes Melanom. Abagovomab (=ACA125) ist ein muriner
      anti-idiotypischer Antikörper der das tumorassozierte Antigen
      CA125 funktionell imitiert und aktuell in einer
      internationalen Phase II/III Studie (MIMOSA/AGO-Ovar10) in
      der Therapie des fortgeschrittenen Ovarialkarzinoms
      eingesetzt wird. CA125 ist ein Tumor Antigen welches von der
      Mehrzahl der Ovarialkarzinome überexprimiert wird, wobei die
      meisten Patientinnen gegenüber diesem Antigen tolerant sind.
      Allerdings kann diese Immuntoleranz durch ein
      stellvertretendes CA125 Antigen wie Abagovomab überwunden
      werden. Bereits mehrere klinische Studien ergaben deutliche
      Hinweise auf die therapeutische Wirksamkeit von Abagovomab
      mit verbesserten klinischen Ansprechraten sowie verlängerten
      Überlebenszeiten. Ein Nachteil vieler anti-Idiotypen Vakzine
      scheint ihre geringe Immunogenität zu sein, so dass zur
      Erhaltung einer spezifischen anti-tumoralen Immunantwort
      Mehrfachapplikationen mit hohen Antikörperdosen notwendig
      sind, was Gefahren wie Effektivitätsverlust,
      Toleranzinduktion und Allergisierung nach sich ziehen könnte.
      Im Hinblick auf die Gentherapie des Ovarialkarzinoms mittels
      anti-Idiotypen, wurde im Rahmen einer Vorarbeit der
      humanisierten Abagovomab Abkömmling ACA125hFc hergestellt,
      welcher im Unterschied zum murinen Ursprungsantikörper mit
      einer humanen konstanten Fc Region ausgestattet war. Die
      Intention dabei war, die Induktion unspezifischer anti-Maus
      Antikörper im humanen System zu reduzieren, welche infolge
      der Immunisierung mit dem murinen Abagovomab beobachtet
      wurden und die spezifische anti-tumorale Immunantwort
      teilweise überlagerten. Im Rahmen derselbigen Vorarbeit wurde
      ein kontinuierliches in vitro Freisetzungssystems für den
      anti-Idiotypen ACA12hFc mittels Bioverkapslungstechnologien
      hergestellt, mit dem Ziel eine dauerhafte spezifische
      Immunantwort gegen das Tumor Antigen CA125 zu erzeugen. Das
      Prinzip der Bioverkapslung beruht auf die physikalische
      Immunisolation non-autologer Zellen mittels einer
      semipermeablen Membran, welche als immunologische
      Schutzbarriere fungiert und so im Gegensatz zu herkömmlichen
      Transplantationsmethoden auch ohne Immunsupression
      funktioniert. Die verkapselten Zellen gestalten sich wie
      kleine Bioreaktoren: über Membrandiffusion erfolgt ein
      bidirektionaler, kontinuierlicher Austausch kleiner Moleküle
      wie Nährstoffe, Sauerstoff, rekombinante Proteine etc.
      zwischen Spender und Empfänger, wobei große Moleküle und
      Zellen die Membran nicht passieren können. Es ist durchaus
      vorstellbar, dass ein Depotsystem welches die kontinuierliche
      anti-Idiotypen Expression sicherstellt, in der Lage ist
      dessen Immunogenität zu verbessern um schließlich eine
      dauerhafte Tumorregression zu induzieren. Zu diesem Zweck
      wurden murine rekombinante C2C12 Myoblasten welche den
      ACA12hFc Antikörper stabil exprimierten, in dafür eigens
      hergestellte Makrokapseln eingebracht und in vitro
      untersucht. Aus den Ergebnissen dieser Vorversuche
      resultierte, dass beide getesteten Kapseltypen (PES vs. PVDF)
      bis Versuchsende (=1 Jahr) die Voraussetzungen für ein
      kontinuierliches in vitro ACA125hFc-Freisetzungssystem
      erfüllten. Im Rahmen der aktuellen Arbeit wurde anhand eines
      non-autologen Mausmodells überprüft, inwiefern das in vitro
      entwickelte ACA125hFc Biokapselsystem, einen Vorteil
      gegenüber der herkömmlichen Vakzinierung nach sich zieht und
      somit in vivo in der Lage ist die Immunogenität von
      anti-Idiotypen zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden
      rekombinante C2C12 Myoblasten in zwei chemisch
      unterschiedlichen Kapseltypen eingebettet (PES bzw. PVDF) mit
      dem Hintergrund auch mögliche Unverträglichkeiten durch den
      Einsatz von z.B. unterschiedlichen Materialien zu erfassen.
      Anschließend erfolgte die Implantation der Biokapseln in ein
      allogenes Mausmodell (Balb/c), wobei die humorale Immunität
      mittels ELISA Techniken bzw. die zelluläre Immunantwort
      mittels Durchflußzytometrie untersucht wurde. Dabei konnte
      gezeigt werden, dass die Immunogenität des anti-idiotypischen
      Antikörpers ACA125hFc welcher das CA125 Tumor Antigen
      funktionell imitiert, mittels Bioverkapselungstechnologien
      deutlich gesteigert werden kann. Die Überlegenheit der
      kontinuierlichen in vivo Freisetzung kleiner ACA125hFc Mengen
      aus verkapselten Myoblasten gegenüber der herkömmlichen
      Vakzinierug mit hohen anti-Idiotypen Dosen konnte hierbei
      anhand der Analyse von CA125 spezifischen Immunantwort
      eindrucksvoll demonstriert werden: über die herkömmliche
      anti-Idiotypen Vakzinierung konnte keine spezifische
      zelluläre Immunantwort induziert werden. Hingegen erfolgte
      über die konstante endogene Freisetzung von ACA125hFc
      Antikörpern aus Kapselimplantaten eine eindeutige CA125
      spezifische T Zellantwort sowohl in Form von T Helferzellen
      als auch als zytotoxischen T Zellen. Auch die hierbei
      induzierte spezifische humorale Immunantwort (= anti-anti
      ACA125hFc Antikörper) war bei der herkömmlichen Immunisierung
      deutlich schwächer ausgeprägt als bei den Kapselimplantaten.
      Aus den obigen Ergebnissen resultierete, dass beide
      untersuchten Biokapseln (PVDF vs. PES) erfolgreich als
      allogene Implantate zur kontinuierlichen endogenen Sekretion
      von ACA125hFc Antikörpern bestehen konnten. Da beide
      Kapseltypen trotz einiger Unterschiede in den
      Membraneigenschaften (Porengröße bzw. Material) ähnlich gut
      verträglich waren und nach Explantation eine exzellente
      Zellvitalität ohne Anzeichen von Implantatabstoßung zeigten,
      können letztendlich auch beide als gleichwertige
      Immunisolatoren für allogene Zellen befunden werden.
      Lediglich in der Induktion einer spezifischen humoralen
      Immunantwort gab es Unterschiede: PES Biokapseln wiesen
      höhere spezifische anti-ACA125hFc Antikörpertiter
      vergleichbar mit den PVDF Kapseln, was wahrscheinlich auf die
      größeren PES Membranporen zurückzuführen war. Allerdings
      schien dieser Effekt bei der Induktion einer zellulären
      Immunität keine Rolle mehr zu spielen, da beide Kapseltypen
      vergleichbar hohe CA125 spezifische T Zellantworten
      lieferten. PVDF Kapseln waren hingegen mechanisch stabiler,
      was für die Implantatsicherheit bzw. Handhabung von großem
      Vorteil sein könnte. Nachfolgende Untersuchungen (z.B.
      Tumortiermodell) sollen darüber Aufschluss geben inwiefern
      die verbesserten immunologischen Eigenschaften von
      bioverkaspelten anti-Idiotypen letztendlich auch zu einer
      dauerhaften Tumorregression führen können, was bislang durch
      herkömmliche Vakzinierungsstrategien leider nicht erzielt
      werden konnte. Ausserdem sollte untersucht werden inwiefern
      dieses neue ACA125hFc Freisetzungsmodell auch auf andere
      anti-Idiotypen übertragbar ist bzw. inwieweit hierbei eine
      verbesserte spezifische anti-tumorale Immunantwort möglich
      ist.
description: Ovarian cancer represents the
      third most common malignancy of the genital tract. Because
      more than 50% of ovarian cancer patients are stage III and 20
      % are stage IV at the time of diagnosis, this tumour is
      associated with an extremely unfavourable prognosis. Because
      the success of chemotherapy regiments after failure of
      first-line therapy is limited, the development of other
      therapeutically methods e.g. immunotherapy became necessary.
      One promising application in ovarian cancer immunotherapy is
      the administration of the murine anti-idiotypic antibody
      abagovomab that imitates the tumour-associated antigen CA
      125, which is overexpressed by about 80 % of ovarian
      carcinomas. Abagovomab is currently being tested in a Phase
      II/III trial in ovarian cancer patients with a complete
      response after standard first-line chemotherapy. Activating
      the cancer hosts immune system via an anti-idiotypic network
      system is a new strategy that is worth being pursued in the
      fight against ovarian cancer. A drawback of abagovomab is its
      low immunogenicity. The goal of the present work was to
      determine if a continuous delivery system for abagovomab will
      show an advantage over conventional immunization in inducing
      a durable antitumor response. Based on bioencapsulation
      technologies, we generated in a previous work a cell culture
      system that acts as a continuous delivery system for the
      abagovomab derivative ACA125hFc and concluded that
      recombinant C2C12 myoblasts encapsulated in semi permeable
      hollow fibers can be employed as secretion devices for this
      antibody. In the present work we developed an allogene mouse
      model, acting as a long term delivery system for ACA125hFc
      expressing allografts. Compared with conventional
      anti-idiotypic immunization the new antibody application
      systems showed a significant improvement in humoral as well
      as in cellular immune responses. Further studies using e.g.
      ovarian cancer animal models will show if this new delivery
      system is able to improve the anti-tumoral response against
      CA125.