Entwicklung rekombinanter Antikörper für die Tumortherapie und Diagnostik

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit der Frage, wie eine zielgerichtete Wirkung von ansonsten ubiquitär wirksamen proinflammatorischen bzw. proapoptotischen Zytokinen der Tumornekrosefaktor (TNF)-Familie über "molecular engineering" erreicht werden kann und damit ein wirkungsvoller Einsatz in der Behandlung von Krebserkrankungen möglich wird. Es werden zwei unterschiedliche Strategien verfolgt, die es erlauben sollen, die anti-tumorale Wirkung dieser Proteine zu nutzen, ohne die für diese Zytokine typischen systemischen Nebenwirkungen (bis hin zum multiplen Organversagen) zu induzieren. Die Arbeiten werden in enger Kooperation mit der Universität Würzburg, Abtlg. Molekulare Innere Medizin (Prof. H. Wajant), teilweise mit dem Biochemischen Institut der Universität Zürich (Prof. Andreas Plückthun) und weiteren europäischen Partnern aus der Wissenschaft und Industrie durchgeführt. Die Arbeiten werden u.a. von der Deutschen Krebshilfe und der Sander-Stiftung gefördert.

Im Rahmen der ersten Strategie werden Reagenzien entwickelt, die es erlauben, die apoptoseinduzierenden bzw. immunstimulatorischen Eigenschaften von bestimmten Mitgliedern (v.a. Fas, TRAILR2, CD40) der TNF-Rezeptorfamilie lokal im Tumorgewebe zur Entfaltung zu bringen. Wir konnten bereits zeigen, dass eine lokale, nebenwirkungsfrei/arme Rezeptoraktivierung wie folgt erreicht werden kann: Die Liganden der genannten Rezeptoren sind nur dann aktiv, wenn sie in Zell-gebundener Form vorliegen, sind aber inaktiv, wenn sie in Form verkürzter löslicher Moleküle, die rekombinant hergestellt werden können, auftreten. Solche inaktiven löslichen Formen des FasL und TRAIL haben wir gentechnisch mit Proteinen verknüpft, die selektiv an Zelloberflächenproteine binden. Wenn solche Fusionsproteine nun an die entsprechenden Zielstrukturen binden und somit auf der Zelle immobilisiert werden, wird deren FasL bzw. TRAIL-Anteil aktiv. Die selektive Expression der gewählten Zielstruktur kann so die lokale Wirkung der zu den gewählten Liganden korrespondierenden Rezeptoren ermöglichen. Da die von uns entwickelten FasL- und TRAIL-Fusionsproteine nach Bindung an Zellen eine ihrer membranständigen bioaktiven Form entsprechende Signalkapazität erlangen, könnten diese Reagenzien auch eine Alternative zu entsprechenden gentherapeutischen Ansätzen mit membranständigem FasL oder TRAIL darstellen. Die aktuellen Arbeiten befassen sich nun mit einer Erweiterung des gezeigten Wirkprinzips auf andere Liganden der Familie, wie z.B. die Herstellung lokal wirksamer Varianten des immunstimulierenden CD40-Liganden. Die therapeutische Wirkung der hergestellten Fusionsproteine wird in Tiermodellen untersucht.

Die zweite Strategie beinhaltet das Design, die Produktion und Prüfung (in vitro und in vivo) von Fusionsproteinen, sogenannten "Selektokin-Prodrugs", die sich von anderen Proteintherapeutika konzeptionell dadurch unterscheiden, dass die gewünschte selektive Wirkung nicht allein über ein "Targeting" des Wirkstoffs (s.o.), sondern darüber hinaus durch eine z. B. tumorabhängige, lokale Aktivierung des a priori inaktiven Zytokin-Fusionsproteins eintreten soll. Die Anwendung von "Prodrugs" erscheint immer dann vorteilhaft, wenn das Zytokin auch als Fusionsprotein mit "Targeting"-Eigenschaften noch systemische Wirkung hat und/oder wenn die Zielstruktur außer im Tumor auch auf Normalgewebe exprimiert wird. Das Vorhaben verfolgt zur Zeit drei Teilziele: 1. Die Überprüfung der in vivo Wirksamkeit eines Tumorstroma-spezifischen TNF-Selectokins. 2. Die Anwendung des "Prodrug" Konzeptes auf den Fas-Liganden (FasL). 3. Die Entwicklung EGFR und ErbB2 spezifischer Prodrugs mit FasL bzw. TNF als Wirkprinzip und deren Prüfung in geeigneten Tiermodellen.

Als Targeting Module für die o.g. Fusionsproteine werden einzelkettige rekombinante Antikörperfragmente (scFv) und andere, natürliche oder durch molecular engineering synthetisch hergestellte Proteine mit antigenselektiven, hochaffinen Bindungseigenschaften eingesetzt.