Rekombinante Wirkstoffe

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1 Rekombinante Wirkstoffe 12. Vorlesung Prof. Dr. Theo Dingermann Ins2tut für Pharmazeu2sche Biologie Goethe- Universität Frankfurt frankfurt.de

2 Das HI-Virus Das HI-Virus gehört zur Familie der Retroviren. Die Retroviren wurden ursprünglich in die Typen A, B, C und D klassifiziert. In der aktuellen Nomenklatur wird die Familie der Retroviridae in sieben Gattungen eingeteilt.

3 Das HI-Virus Das HI-Virus gehört zur Familie der Retroviren. Die Retroviren wurden ursprünglich in die Typen A, B, C und D klassifiziert. In der aktuellen Nomenklatur wird die Familie der Retroviridae in sieben Gattungen eingeteilt. Alpha-Retroviren Beta-Retroviren Gamma-Retroviren Delta-Retroviren Epsilon-Retroviren Lentiviren Spumaviren einfache Retroviren, da ihre Genome nur für Strukturproteine (Gag, Env) undenzyme (Pro, Pol) codieren komplex aufgebaute Viren, die zusätzliche Gene für regulatorische Proteine besitzen.

4 Das HI-Virus Das HI-Virus gehört zur Familie der Retroviren. Die Retroviren wurden ursprünglich in die Typen A, B, C und D klassifiziert. In der aktuellen Nomenklatur wird die Familie der Retroviridae in sieben Gattungen eingeteilt. Alpha-Retroviren Beta-Retroviren Gamma-Retroviren Delta-Retroviren Epsilon-Retroviren Lentiviren Spumaviren einfache Retroviren, da ihre Genome nur für Strukturproteine (Gag, Env) undenzyme (Pro, Pol) codieren komplex aufgebaute Viren, die zusätzliche Gene für regulatorische Proteine besitzen. Retrovirus-Infektionen kommen überwiegend bei Wirbeltieren vor. Humanpathogene Retroviren kennt man bisher aus den Gruppen der Beta-, Gamma-, Delta- und Lentiviren.

5 Das HI-Virus Das HI-Virus gehört zur Familie der Retroviren. Die Retroviren wurden ursprünglich in die Typen A, B, C und D klassifiziert. In der aktuellen Nomenklatur wird die Familie der Retroviridae in sieben Gattungen eingeteilt. Alpha-Retroviren Beta-Retroviren Gamma-Retroviren Delta-Retroviren Epsilon-Retroviren Lentiviren Spumaviren einfache Retroviren, da ihre Genome nur für Strukturproteine (Gag, Env) undenzyme (Pro, Pol) codieren komplex aufgebaute Viren, die zusätzliche Gene für regulatorische Proteine besitzen. Retrovirus-Infektionen kommen überwiegend bei Wirbeltieren vor. Humanpathogene Retroviren kennt man bisher aus den Gruppen der Beta-, Gamma-, Delta- und Lentiviren. Lentiviren verursachen Krankheiten mit langer Latenzzeit und langsamem Krankheitsverlauf, ausgelöst durch Immundefekte und chronisch degenerative Entzündungen.

6 Das HI-Virus ca Nukleotide

7 Env (gp160) = Vorläufer von gp120 und gp41 In die Lipidmembran eingelagert ist das virale glycosylierte Transmembranprotein (TM) gp41, das mit dem viralen äußeren Glycoprotein gp120 (SU) nicht kovalent verbunden ist. Beide Proteine entstehen durch Spaltung des Env-Vorläuferproteins gp160 durch die zelluläre Protease Furin.

8 gp41 = Fusionsvermittler von viraler Lipidhülle und Zellmembran Die Aufgabe von gp41 besteht in der Vermittlung der Fusion von viraler Lipidhülle und der Zellmembran. Am N-Terminus des gp41, in direkter Nähe zur gp160-spaltstelle, befindet sich ein Fusionspeptid, das aus ca. 22 hydrophoben Aminosäuren besteht. Dieses interagiert während des Fusionsprozesses mit der Membran der Zielzelle.

9 gp41 = Fusionsvermittler von viraler Lipidhülle und Zellmembran Die Aufgabe von gp41 besteht in der Vermittlung der Fusion von viraler Lipidhülle und der Zellmembran. Am N-Terminus des gp41, in direkter Nähe zur gp160-spaltstelle, befindet sich ein Fusionspeptid, das aus ca. 22 hydrophoben Aminosäuren besteht. Dieses interagiert während des Fusionsprozesses mit der Membran der Zielzelle. An das Fusionspeptid schließen sich zwei amphipathische α-helikale Sequenzbereiche an, die durch eine immundominante Schleife (loop) voneinander getrennt sind und als heptad-repeat-region (HR) 1 und 2 (bzw. N- und C-heptad repeat) bezeichnet werden.

10 gp41 = Fusionsvermittler von viraler Lipidhülle und Zellmembran HR1- und HR2-Regionen eines Env-Trimers lagern sich während des Fusionsprozesses zu dem so genannten 6-Helixbündel (6-HB) zusammen. Die Ausbildung des 6-HBs ist der entscheidende Vorgang, der die Fusion von Virushülle und Zellmembran katalysiert. Ferner bewirkt die HR1 auch die Oligomerisierung des HIV-Hüllproteins, indem sich die HR1-Helices von jeweils drei Env-Proteinen zu einer dreisträngigen coiled coil zusammenlagern und so den Kern eines Env-Trimers bilden.

11 gp41 = Fusionsvermittler von viraler Lipidhülle und Zellmembran Nach Bindung von CD4 und einem Corezeptor durch gp120 wird das N-terminale Fusionspeptid des gp41-trimers in die Membran der Zielzelle inseriert und wird Bestandteil der zellulären Membran, während der C-Terminus in der viralen Lipidhülle verankert ist.

12 gp41 = Fusionsvermittler von viraler Lipidhülle und Zellmembran Um eine erfolgreiche Verschmelzung der Membranen zu erreichen, müssen mehrere gp41-trimere die konformationellen Änderungen durchlaufen. Dabei nimmt gp41 die Prä-Hairpin-Übergangskonfiguration an, die dem 6-HB- Stadium vorausgeht. In diesem Zustand werden in gp41 sowohl die HR1 als auch die HR2 von außen zugänglich.

13 gp41 = Fusionsvermittler von viraler Lipidhülle und Zellmembran Hier greift nun auch Wirkstoff Enfuvirtide ein. Innerhalb dieser Prä-Hairpin-Struktur sind die α-helikalen HR1-Regionen des gp41-trimers zu einer coiled coil zusammengelagert. Während der Ausbildung des 6-HBs falten sich die drei HR2-Regionen so, dass sie in den Furchen zwischen den HR1-Regionen zu liegen kommen. Die HR1-Regionen bilden somit den Kern des 6-HBs, während die HR2s von außen daran binden.

14 Enfurvitide ist eine Teilsequenz der HR2-Region

15 Enfurvitide Indikation: In Kombination mit anderen antiretroviralen Arzneimitteln zur Behandlung von HIV-1-infizierten Patienten, die eine Behandlung erhalten haben und ein Therapieversagen gezeigt haben mit Regimen, welche zumindest je ein Arzneimittel aus jeder der antiretroviralen Substanzklassen Proteasehemmer, nicht-nukleosidische Reverse-Transkriptase-Hemmer und nukleosidische Reverse-Transkriptase- Hemmer enthielten, oder die eine Unverträglichkeit gegenüber vorangegangenen antiretroviralen Behandlungsregimen haben. Enfuvir2de Fuzeon

16 Enfurvitide Indikation: Bei der Entscheidung über ein neues Behandlungsregime für Patienten, die gegenüber einem antiretroviralen Regime ein Therapieversagen zeigten, sollen die Behandlungsgeschichte des individuellen Patienten und die Mutationsmuster in Verbindung mit den verschiedenen Arzneimitteln besonders beachtet werden. Sofern verfügbar, können Resistenzuntersuchungen angemessen sein. Enfuvir2de Fuzeon

17 1. Antiallergika

18 2. Antianämika

19 3. Antiasthmatika

20 4. Antiadiabetika (Wirkstoffe zur Aufrechterhaltung der Glukose-Homöostase)

21 5. Antiinfektiva

22 6. Antipsoriatika

23 Antipsoriatika

24 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen:

25 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept

26 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept Efalizumab

27 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept Efalizumab Ustekinumab

28 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept Efalizumab Ustekinumab Infliximab

29 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept Efalizumab Ustekinumab Infliximab Adalimumab

30 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept Efalizumab Ustekinumab Infliximab Adalimumab Etanercept.

31 Antipsoriatika Rekombinante Antipsoriatika werden gegen sehr schwere Formen der Psoriasis eingesetzt. Sechs Wirkstoffe sind zugelassen: Alefacept Efalizumab Ustekinumab Infliximab Adalimumab Etanercept. Besprochen werden hier nur die ersten drei Wirkstoffe, da sie exklusiv zur Behandlung der Psoriasis zugelassen sind. Die drei letzten Wirkstoffe sind TNF-α- Antagonisten, die auch zur Behandlung anderer entzündlicher Krankheiten zugelassen sind.

32 1. Psoriasis

33 1. Psoriasis Psoriasis vulgaris oder Schuppenflechte ist eine chronische, entzündliche Hauterkrankung von der weltweit 0,5 bis 3 % der Bevölkerung betroffen sind. Sie äußert sich in unterschiedlichen Veränderungen an der Haut, außerdem an den so genannten Hautanhangsgebilden wie Fingernägeln und Fußnägeln und den Haaren. Im Gegensatz zu Ekzemen geht sie meist gar nicht oder nur wenig mit Juckreiz einher.

34 1. Psoriasis

35 1. Psoriasis Obwohl die Ursachen der Schuppenflechte nicht genau bekannt sind, gilt eine genetische Disposition als sicher. Hinzu kommen Trigger wie Infektionen (Grippe, Mandelentzündung etc.), andere akute oder chronische Entzündungen, einige Medikamente (z.b. Betablocker oder Lithium), und wohl auch bestimmte Nahrungsmittel. Aber auch psychosoziale Faktoren spielen eine auslösende Rolle, darunter lebensverändernde Ereignisse, seelische Belastungen und Stress.

36 1. Psoriasis

37 1. Psoriasis Bei einem Teil der Patienten geht die Psoriasis mit einer Beteiligung von Knochen und Gelenken und der Wirbelsäule einher. Dann spricht man Psoriasis-Arthritis oder Psoriasis-Arthropathie. Sind die peripheren Gelenke betroffen, liegt eine Psoriasis-Arthritis im engeren Sinne vor. Im Fall einer Wirbelsäulenbeteiligung handelt es sich um eine Sonderform der Psoriasis-Arthropathie, die als Psoriasis-Spondarthritis bezeichnet wird. Im Vergleich zur rheumatoiden Arthritis geht die Psoriasis-Arthritis meist mit weniger Gewebsschwellung einher.

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39 1. Psoriasis T-Zell-vermittelte Mechanismen (CD4 + - und CD8 + -Gedächtniszellen) scheinen eine zentrale Rolle zu spielen. Diese scheinen durch ein oder mehrere bislang unbekannte Antigene in den Keratinozyten (möglicherweise in Zusammenhang mit HLA-Cw6) stimuliert zu werden und dadurch den Krankheitsprozess primär in Gang zu setzen. Auch eine bakterielle oder virale Beteiligung an der T-Zell-Stimulation scheint nicht ausgeschlossen. Spaltprodukte epithelialer Keratine (vor allem 6 und 17) und M-Proteine von Streptokokken weisen eine hohe Homologie auf und könnten die Basis für ein molekulares Mimikry sein. Möglicherweise sind bestimmte Gefahrensignale ( danger signals ) wie Infekte oder Traumata, die ihrerseits proinflammatorische Zytokine wie TNF-α und Interferone sowie kostimulatorische Moleküle und Adhäsionsmoleküle (z.b. CD2/ LFA-3, LFA-1: ICAM-1) induzieren, nötig, um eine entscheidende Aktivierung einer autoreaktiven T-Zell-Antwort zu induzieren.

40 1. Psoriasis

41 1. Psoriasis Sensibilisierte T- Zellen wandern ins Gewebe ein, wo sie weiter aktiviert werden und dann über freigesetzte inflammatorische Zytokine eine Hyperproliferation der Keratinozyten und die Ausbildung von Psoriasis- Plaques induzieren.

42 1. Psoriasis

43 1. Psoriasis Hinweise auf eine primär immunologische Pathogenese der Psoriasis ergeben sich natürlich auch aus den etablierten Therapieansätzen mit Immunsuppressiva wie Ciclosporin, welche vorwiegend eine Hemmung der T-Zell-Aktivierung bewirken. Ein jüngeres Beispiel für das Eingreifen in Immunprozesse ist der rekombinante monoklonale Antikörper Efalizumab, der ein Einwandern aktivierter Zellen in das Gewebe verhindert.

44 1. Psoriasis Hinweise auf eine primär immunologische Pathogenese der Psoriasis ergeben sich natürlich auch aus den etablierten Therapieansätzen mit Immunsuppressiva wie Ciclosporin, welche vorwiegend eine Hemmung der T-Zell-Aktivierung bewirken. Ein jüngeres Beispiel für das Eingreifen in Immunprozesse ist der rekombinante monoklonale Antikörper Efalizumab, der ein Einwandern aktivierter Zellen in das Gewebe verhindert. Bemerkenswerterweise kommt es bei der Psoriasis insbesondere zur Aktivierung von bestimmten Zytokinen wie IL-12/IL-23 und IL-18, welche ihrerseits vor allem die Sezernierung von Typ-1-Zytokinen wie TNF-α, IFN-γ stimulieren.

45 1. Psoriasis Hinweise auf eine primär immunologische Pathogenese der Psoriasis ergeben sich natürlich auch aus den etablierten Therapieansätzen mit Immunsuppressiva wie Ciclosporin, welche vorwiegend eine Hemmung der T-Zell-Aktivierung bewirken. Ein jüngeres Beispiel für das Eingreifen in Immunprozesse ist der rekombinante monoklonale Antikörper Efalizumab, der ein Einwandern aktivierter Zellen in das Gewebe verhindert. Bemerkenswerterweise kommt es bei der Psoriasis insbesondere zur Aktivierung von bestimmten Zytokinen wie IL-12/IL-23 und IL-18, welche ihrerseits vor allem die Sezernierung von Typ-1-Zytokinen wie TNF-α, IFN-γ stimulieren. Daher bieten sich offensichtlich auch die Interleukine IL-12/IL-23 als Targets einer Psoriasis-Therapie an.

46 1. Psoriasis Hinweise auf eine primär immunologische Pathogenese der Psoriasis ergeben sich natürlich auch aus den etablierten Therapieansätzen mit Immunsuppressiva wie Ciclosporin, welche vorwiegend eine Hemmung der T-Zell-Aktivierung bewirken. Ein jüngeres Beispiel für das Eingreifen in Immunprozesse ist der rekombinante monoklonale Antikörper Efalizumab, der ein Einwandern aktivierter Zellen in das Gewebe verhindert. Bemerkenswerterweise kommt es bei der Psoriasis insbesondere zur Aktivierung von bestimmten Zytokinen wie IL-12/IL-23 und IL-18, welche ihrerseits vor allem die Sezernierung von Typ-1-Zytokinen wie TNF-α, IFN-γ stimulieren. Daher bieten sich offensichtlich auch die Interleukine IL-12/IL-23 als Targets einer Psoriasis-Therapie an. Auch Therapiestrategien mit TNF-α-Blockern, haben beeindruckende Resultate gezeigt. Hier haben die ursprünglich als Antirheumatika entwickelten Biologicals Adalimumab, Etanercept oder Infliximab mittlerweile auch für die Behandlung der Psoriasis erhebliche Bedeutung erlangt.

47 1. Psoriasis Während Alefacept (Zielstruktur: CD2) und Efalizumab (Zielstruktur: LFA-1 bzw. CD11a) die Aktivierung bzw. auch Rekrutierung der T-Zellen hemmen, wirken Adalimumab, Etanercept und Infliximab als TNF-α- Antagonisten.

48 1. Psoriasis Speziell für die Behandlung der Psoriasis sind zugelassen das Fusionsprotein Alefacept und die monoklonalen Antikörper Efalizumab und Ustekinumab Während Alefacept (Zielstruktur: CD2) und Efalizumab (Zielstruktur: LFA-1 bzw. CD11a) die Aktivierung bzw. auch Rekrutierung der T-Zellen hemmen, wirken Adalimumab, Etanercept und Infliximab als TNF-α- Antagonisten.