IMUNOGENOST ZAVIRALCEV DEJAVNIKA TUMORSKE NEKROZE ALFA: NEVARNOST ALI PRILOŽNOST NA PODROČJU ZDRAVLJENJA VNETNIH REVMATIČNIH BOLEZNI? IMMUNOGENIC!?/ OF TUMOUR NECROSIS FACTOR ALPHA INHIBITORS: DANGER OR OPPORTUNITY IN THE TREATMENT OF INFLAMMATORY RHEUMATIC DISEASES? AVTORJI / AUTHORS: Ogrič Manca, mag. lab. biomed.1 izr. prof. dr. Praprotnik Sonja, dr. med.1 izr. prof. dr. Sodin-Šemrl Snežna, univ. dipl. biol.12 doc. dr. Čučnik Saša, univ. dipl. biol., spec. med. biokem.13 1 Univerzitetni klinični center Ljubljana, Klinični oddelek za revmatologijo, Vodnikova 62, 1000 Ljubljana 2 Univerza na Primorskem, Fakulteta za matematiko, naravoslovje in informacijske tehnologije, Titov trg 4, 6000 Koper 3 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aškerčeva 7, 1000 Ljubljana NASLOV ZA DOPISOVANJE / CORRESPONDENCE: sasa.cucnik@kclj.si AL o POVZETEK Področje vnetnih revmatičnih bolezni je ena od najhitreje se razvijajočih medicinskih strok. Skupna lastnost vseh bolezni, vključenih v to skupino, je neustrezen odziv imunskega sistema na telesu lastne antigene. Doktrina zdravljenja vnetnih revmatičnih bolezni se je v zadnjih letih povsem spremenila, predvsem na račun razvoja sodobnih tarčnih bioloških zdravil. Njihov glavni namen je ciljno zaviranje aktivnosti kompetentnih celic oz. njihovih proizvodov - citokinov, ki so pomembni v patogenezi vnetnih revmatičnih bolezni. Pri zdravljenju vnetnih revmatičnih bolezni uporabljamo zaviralce dejavnika tumorske nekroze alfa (TNF-a), interlevkinov IL-1 in IL-6 ter molekul CD20+ celic B. Med njimi najpogosteje uporabljamo zaviralce TNF-a. Glavni težavi delovanja zaviralcev TNF-a sta primarna rezistenca in sekundarna odpoved. Slednja je posledica nastanka protiteles proti učinkovini, ki preprečujejo učinkovitost zdravljenja in so vzrok za nastanek neželenih učinkov. KLJUČNE BESEDE: biološka zdravila, imunogenost, protitelesa proti ^ biološki učinkovini, vnetne revmatične bolezni co N A ABSTRACT n Inflammatory rheumatic diseases represent one o of the fastest growing medical fields. The com- ^ mon feature of diseases, included in this group, ER is an inadequate immune system response to self-antigens. The treatment doctrine in the field of inflammatory rheumatic diseases has completely changed in recent years, mainly due to development of modern biological target drugs. Their main purpose is a targeted inhibition of competent cells and their products - cytokines, which play important roles in the pathogenesis of inflammatory rheumatic diseases. Biological drugs used for inflammatory rheumatic disease treatment are TNF-a, IL-1, IL-6, and CD20+ B-cell inhibitors. Among them, TNF-a inhibitors are the most frequently used anti-inflammatory biological drugs. The two main problems related to their use are primary and secondary treatment failures. A secondary failure is a consequence of P 397 farm vestn 2016; 67 o m >o £ > lu cc > < cc Q N O O cc o o CL < CO o >n O cc CL co o z cc £ M O cc CO cc o lu Q > lu 0 < CC 1 I— CO o o O the presence of recipients' antibodies developed against biological drugs which cause ineffective treatment and various adverse effects. KEY WORDS: anti-drug antibodies, biologics, immunogenicity, inflammatory rheumatic diseases 1 VNETNE REVMATIČNE BOLEZNI Vnetne revmatične bolezni zajemajo širok spekter bolezenskih stanj, npr. revmatoidni artritis, spondiloartritise, ve-zivnotkivne bolezni in vaskulitične sindrome, ki predstavljajo veliko breme za bolnike. Skupna značilnost vseh teh bolezni je neustrezen odziv imunskega sistema na telesu lastne antigene, posledica česar so pojav in vzdrževanje vnetja ter nastanek trajnih okvar tkiv in organov (1, 2). Revmatoidni artritis je kronična sistemska vnetna bolezen avtoimunske narave, ki prizadene predvsem sklepe in za katero trikrat pogosteje zbolevajo ženske. Njegova preva-lenca je približno 1 %. Natančnih vzrokov za nastanek rev-matoidnega artritisa še ne poznamo, najverjetneje je vpletenih več dejavnikov, npr. genetska predispozicija (navzočnost antigena poglavitnega kompleksa tkivne skladnosti razreda II, HLA-DR4), spolni hormoni, številni zunanji etiološki dejavniki (okužbe z virusi, bakterijami in drugimi mikroorganizmi) ter slabe življenjske navade (kajenje). Bolezensko dogajanje je vezano na vnetje sklepnih ovojnic z eksudacijo, infiltracijo vnetnih imunskih celic in bohotenje granulacijskega tkiva. Sum na revmatoidni artritis postavimo na osnovi klinične slike ter nespecifičnih laboratorijskih kazalnikov vnetja, kot sta sedimentacija eritrocitov ter C-reaktivni protein. Klinični znak bolezni je simetrična prizadetost sklepov, ki jo lahko kasneje spremljajo tudi okvare notranjih organov in tkiv (revmatična pljuča, spremembe na srcu in očeh, nevrološka prizadetost, amiloidoza, vaskulitis ...). Potrditveno testiranje ob sumu na revmatoidni artritis vključuje določanje specifičnih protiteles v serumu, in sicer revmatoidnega faktorja (RF; protitelesa proti regiji Fc imunoglobulinov G) ter protiteles proti citruliniranemu peptidu (ACPA). Pri bolnikih, ki imajo prisoten revmatoidni faktor (80 % bolnikov), govorimo o serološko pozitivnem revmatoidnem artritisu. ACPA, ki se pojavljajo pri 60 do 70 % bolnikov, so visokospecifična za revmatoidni artritis in napovedujejo težji potek bolezni. Poleg klinične slike in laboratorijskih preiskav, so za postavitev diagnoze pomembne tudi slikovne preiskave ter ultrazvok sklepov (1, 3). V skupino spondiloartritisov uvrščamo ankilozirajoči spon-dilitis, psoriatični, enteropatični in reaktivni artritis ter nedi-ferenciran spondiloartitis. Vsem je skupna klinična slika, ki temelji na odsotnosti revmatoidnega faktorja, rentgensko opaznih sprememb ter genetskem ozadju. Etiologija bolezni ni poznana, prisotnost antigena poglavitnega kompleksa tkivne skladnosti razreda I, HLA-B27, pa je za sedaj najpomembnejši dedni dejavnik, ki dokazano vpliva na razvoj bolezni. V bolezensko dogajanje je vpleteno vnetje narastišč kit in mišičnih tetiv ter priležne kostnine, kar privede do dveh različnih kliničnih slik, in sicer vnetne hrbtne bolečine (aksialni artritis) ali prizadetosti sklepov spodnjih okončin (periferni artritis). Pri postavitvi diagnoze pa nam, razen ugotavljanja prisotnosti antigena HLA-B27, drugi laboratorijski izvidi niso v veliko pomoč (1, 3). Med vnetne revmatične bolezni uvrščamo tudi sistemske vezivnotkivne bolezni (sistemski lupus eritematozus, anti-fosfolipidni sindrom, Sjogrenov sindrom, sistemska skleroza, polimiozitis in dermatomiozitis) ter vaskulitične sindrome (gigantocelični arteritis, nodozni poliarteritis, vaskulitisi malega žilja ...) (1). 2 PRIPOROČILA ZA ZDRAVLJENJE VNETNIH REVMATIČNIH BOLEZNI Cilj sodobnega zdravljenja vnetnih revmatičnih bolezni je njihova remisija, s čimer upočasnimo in preprečimo napredovanje okvar in ohranimo ali izboljšamo funkcije tkiv. Remisijo dosežemo z zgodnjo uvedbo sodobnega terapevtskega pristopa ter s prilagajanjem zdravljenja ocenjeni aktivnosti bolezni (1, 3). Trenutno je na voljo veliko različnih zdravil, pri čemer pa zaradi razlik v njihovi učinkovitosti in varnosti, ostaja izbira zdravljenja še vedno velik izziv za zdravnike (4). Za zdravljenje vnetnih revmatičnih bolezni uporabljamo: • nesteroidne antirevmatike; • glukokortikoide; • temeljna zdravila - metotreksat, leflunomid, sulfasalazin, ciklosporin in antimalarike; • biološka zdravila (preglednica 1) (1, 3, 5). 397 farm vestn 2016; 67 Preglednica 1: Biološka zdravila za zdravljenje vnetnih revmatičnih bolezni (1); mAb - monoklonsko protitelo, TNF-a - dejavnik tumorske nekroze alfa. Table 1: Biological drugs used for the treatment of inflammatory rheumatic diseases (1); mAb - monoclonal antibody, TNF-a - tumour necrosis factor alpha. Vrsta biološkega zdravila Zdravilo Struktura Zaviralci TNF-a Etanercept Rekombinantni fuzijski protein človeškega receptorja za TNF-a in strukturnega dela Fc človeške molekule IgG1 Infliksimab Himerno mišje/človeško mAb Adalimumab Človeško mAb Golimumab Človeško mAb Certolizumab pegol Rekombinantno izdelan fragment Fab človeške molekule IgG1 z vstavljenimi variabilnimi deli mišjega mAb proti TNF-a, kovalentno povezan z dvema molekulama polietilenglikola Zaviralci IL-6 Tocilizumab Humanizirano mišje mAb, usmerjeno proti IL-6R B-celični zaviralci Rituksimab Himerno mišje/človeško mAb, usmerjeno proti molekulam CD20 Zaviralci T-celične kostimulacije Abatacept Strukturna enota Fc težke verige človeškega IgG1, povezana z izvencelično domeno inhibitorne molekule CTLA-4 3 0 Š! LU 1 z < z N O LU _I a lu cc q_ Registrirane indikacije za zdravljenje z biološkimi zdravili so: revmatoidni artritis, ankilozirajoči spondilitis, psoriatični artritis, enteropatski artritis, sistemski lupus eritematozus, od nedavnega pa tudi pozitivni vaskulitisi malega žilja (ANCA). Izjemoma lahko tovrstna zdravila uporabljamo tudi za indikacije, za katere niso registrirana, npr. pri neodzivnih oblikah bolezni na temeljna zdravila (vse druge vnetne revmatične bolezni) (2). 3 ZAVIRALCI DELOVANJA TNF-a specifičnimi receptorji (TNFRSF1A/p55 in TNFRSF1 B/p75) ter s tem inducirajo apoptozo vnetnih mononuklearnih imunskih celic. Vezava zaviralcev TNF-a na membransko vezani TNF-a povzroči spodbujanje s protitelesi (ADCC, antibody-dependent cellular cytotoxicity) in s komplementom posredovano citotoksičnost (CDC, complement-dependent cytotoxicity). V številne imunske funkcije je vpleten tudi konstantni del Fc, ki preko vezave na receptor za Fc na številnih imunskih celicah inducira signaliziranje, ki vodi v apoptozo. Zaviralci TNF-a zmanjšajo tako lokalno kot sistemsko delovanje TNF-a, rezultat tega pa je zmanjšanje oz. kontrola vnetja ter remisija bolezni (6-9). Dejavnik tumorske nekroze alfa (TNF-a) ima pomembno vlogo v patogenezi vnetnih bolezni in je najpomembnejši citokin, ki spodbuja vnetje. Bolniki z vnetnimi revmatičnimi boleznimi imajo v sklepnih tekočinah velike koncentracije TNF-a. Zaviralci TNF-a so večinoma monoklonska protitelesa, ki se s fragmentom Fab vežejo na topni in membransko vezani TNF-a, ki je izražen na številnih imunskih celicah. Zaviralci TNF-a z neposredno vezavo na topni TNF-a blokirajo njegovo delovanje in zavrejo njegovo interakcijo s 4IMUNOGENOST ZAVIRALCEV TNF-a Zdravljenje z zaviralci delovanja TNF-a predstavlja velik izziv za zdravnike, saj, poleg neželenih učinkov, naletimo tudi na njihovo neučinkovitost pri približno 50 % bolnikov. Poglavitna problema pri uporabi bioloških zdravil proti TNF-a sta njihova 397 farm vestn 2016; 67 Preglednica 2: Dejavniki, ki vplivajo na imunogenost bioloških zdravil (12, 14). Table 2: Factors affecting immunogenicity of biological drugs (12, 14). Povezani z zdravljenjem Povezani z zdravilom Povezani z bolnikom Odmerek in trajanje zdravljenja Način dajanja zdravila Menjava zdravil Sočasna izpostavljenost drugim zdravilom Sekvenčne modifikacije humanega proteina Glikozilacija ali druge posttranslacijske modifikacije Kontaminanti oziroma s produktom povezane nečistote Razmere shranjevanja in rokovanja Genetska predispozicija Spremljajoče bolezni Imunski status O m >o fee > lu cc > < it cc o N >o o cc o o Q_ < CO o >N O cc q_ CO o z cc ¡ž < lu M O cc ^ CO cc o üj Q > lu 0 o fee > lu cc > < it cc Q N O O cc o o cl < CO o >n O cc q_ CO o z cc £ M O cc CO cc o lu Q > lu 0 < CC 1 I— CO o o O so lahko specifična za različne epitope molekule in jih razvrstimo v dve skupini, nevtralizacijska in nenevtralizacijska. Nevtralizacijska protitelesa se vežejo na aktivno mesto domene Fab zaviralca TNF-a in s tem nevtralizirajo učinek zdravila (antiidiotipska protitelesa). Lahko pa se vežejo na druge dele fragmenta Fab, ki niso vpleteni v vezavo TNF-a in jih z vezavo ne nevtralizirajo, imajo pa vpliv na očistek zaviralca TNF-a (antialotipska protitelesa) in prav tako vplivajo na izid zdravljenja. Edina metoda, s katero določimo nevtralizacijska protitelesa, je funkcijska metoda RGA (19, 20). Najprimernejši čas za odvzem krvnih vzorcev za ugotavljanje nivojev specifičnih protiteles je v obdobju minimalne koncentracije učinkovine v stacionarni fazi zdravljenja, to pa je vedno pred injiciranjem vsakega naslednjega odmerka zdravila. Takrat je koncentracija biološke učinkovine v krvi najmanjša, s tem pa je najmanjša tudi verjetnost za nastanek imunskih kompleksov s prisotnimi specifičnimi protitelesi (26). 7 BIOLOŠKO PODOBNA ZDRAVILA Na področju bioloških zdravil ne govorimo o generičnih, ampak o biološko podobnih zdravilih. Zaradi njihove kompleksne sestave in zahtevnega načina proizvodnje je nemogoče izdelati povsem identično biološko zdravilo. Med postopkom registracije morajo zato proizvajalci biološko podobnemu zdravilu dokazati primerljivost in varnost (14). V skupini bioloških zdravil zaviralcev TNF-a je že v uporabi infliksimabu biološko podobno zdravilo. Oba imata dokazano primerljivo učinkovitost in imunogenost (27, 28). 8 SKLEP Pri več kot polovici bolnikov, ki jih zdravimo z zaviralci TNF-a, zdravljenje ni učinkovito. Del teh bolnikov se na zdravljenje dejansko ne odziva, del pa jih razvije sekundarno odpornost. zato je pred zdravniki velik izziv, kako določiti optimalen način zdravljenja z biološkimi zdravili, v kombinaciji z drugimi zdravili. Bolniku prijazna medicina pomeni posamezniku prilagojeno zdravljenje, katerega cilj je določitev najustreznejšega zdravljenja za vsakega bol- nika. Tak pristop se na področju bioloških zaviralcev delovanja TNF-a še ni uveljavil. Presenetljivo je dejstvo, da še vedno ni smernic, kako ravnati s skoraj polovico bolnikov, pri katerih tovrstno zdravljenje ni učinkovito. Trenutno se pri zdravljenju zanašamo na spremembe v klinični sliki poteka bolezni oziroma aktivnosti bolezni ter na pojav neželenih učinkov. Tak pristop, ki temelji na odnosu »preskušanje/odziv«, pa še zdaleč ni racionalen. Še pomembnejša kot racionalnost je v tem primeru nastajanje ireverzibilnih poškodb tkiv pri tistih bolnikih, ki še čakajo na ustrezno in učinkovito zdravljenje (16). Z ugotavljanjem koncentracij bioloških učinkovin ter specifičnih protiteles bi nedvomno pridobili zelo koristne informacije. Zato je pred strokovnjaki laboratorijske medicine zahtevna naloga vpeljave natančnih in zanesljivih metod, ki bi zagotavljale pravilne rezultate, na osnovi katerih bi nato lahko pri vsakemu bolniku kar najbolj prilagodili zdravljenje z biološkimi zdravili in s tem dosegli največjo možno učinkovitost in varnost. Tako bi preprečili pojav neželenih učinkov, primarnih in sekundarnih neodzivnosti ter omogočili zaznavanje specifičnih protiteles še pred pojavom morebitnih kliničnih zapletov. 9 LITERATURA Tomšič M, Praprotnik S. Revmatske bolezni. In: Košnik M, Mrevlje F, Štajer D, Černelč P, Koželj M. Interna Medicina. Slovensko medicinsko društvo; 2011: 1395-1527. Furst DE, Keystone EC, Braun J et al. Updated consensus statement on biological agents for the treatment of rheumatic diseases, 2011. Ann Rheum Dis 2012; 71 Suppl 2: i2-45. Tomšič M, Praprotnik S. Revmatološki priročnik za družinske zdravnike. 4th ed. Ljubljana: Revma.net; 2012. Smolen JS, Landewe R, Breedveld FC et al. EULAR recommendations for the management of rheumatoid arthritis with synthetic and biological disease-modifying antirheumatic drugs: 2013 update. Ann Rheum Dis 2014; 73(3): 492-509. Smolen JS, van der Heijde D, Machold KP et al. Proposal for a new nomenclature of disease-modifying antirheumatic drugs. Ann Rheum Dis 2014; 73(1): 3-5. Anderson DL. A new age in Rheumatoid Arthrtis Treatment. Am J Nurs 2004; 104(2): 60-68. Obermajer N, Premzl A, Kos J. Terapevtska monoklonska protitelesa. In: Štrukelj B, Kos J. Biološka zdravila: od gena do učinkovine. Slovensko farmacevtsko društvo; 2007: 532-578. Grell M, Douni E, Wajant H et al. The transmembrane form of tumor necrosis factor is the prime activating ligand of the 80 kDa tumor necrosis factor receptor. Cell 1995; 83(5): 793-802. Tracey D, Klareskog L, Sasso EH et al. Tumor necrosis factor antagonist mechanisms of action: a comprehensive review. Pharmacol Ther 2008; 117(2): 244-279. 1 2 3 4 5 6 7 S 9 397 farm vestn 2016; 67 10. Bendtzen K. Immunogenicity of Anti-TNF-alpha Biotherapies: I. Individualized Medicine Based on Immunopharmacological Evidence. Front Immunol 2015; 6: 152. 11. Descotes J, Gouraud A. Clinical immunotoxicity of therapeutic proteins. Expert Opin Drug Metab Toxicol 2008; 4(12): 15371549. 12. Jani M, Barton A, Warren RB et al. The role of DMARDs in reducing the immunogenicity of TNF inhibitors in chronic inflammatory diseases. Rheumatology (Oxford) 2014; 53(2): 213-222. 13. Krieckaert CL, Bartelds GM, Lems WF et al. The effect of immunomodulators on the immunogenicity of TNF-blocking therapeutic monoclonal antibodies: a review. Arthritis Res Ther 2010; 12(5): 217. 14. Štrukelj B. Razvoj, delitev in vloga bioloških zdravil. In: Štrukelj B, Kos J. Biološka zdravila: od gena do učinkovine. Slovensko farmacevtsko društvo; 2007: 4-24. 15. Krishna M, Nadler SG. Immunogenicity to Biotherapeutics - The Role of Anti-drug Immune Complexes. Front Immunol 2016; 7: 21. 16. Bendtzen K. Anti-TNF-alpha biotherapies: perspectives for evidence-based personalized medicine. Immunotherapy 2012; 4(11): 1167-1179. 17. Bendtzen K. Immunogenicity of Anti-TNF-a Biotherapies: II. Clinical Relevance of Methods Used for Anti-Drug Antibody Detection. Front Immunol 2015; 6. 18. Bendtzen K, Ainsworth M, Steenholdt C et al. Individual medicine in inflammatory bowel disease: monitoring bioavailability, pharmacokinetics and immunogenicity of anti-tumour necrosis factor-alpha antibodies. Scand J Gastroenterol 2009; 44(7): 774-781. 19. Keiserman M, Codreanu C, Handa R et al. The effect of antidrug antibodies on the sustainable efficacy of biologic therapies in rheumatoid arthritis: practical consequences. Expert Rev Clin Immunol 2014; 10(8): 1049-1057. 20. Lallemand C, Kavrochorianou N, Steenholdt C et al. Reporter gene assay for the quantification of the activity and neutralizing 21 22. antibody response to TNFa antagonists. J Immunol Methods 2011; 373(1-2): 229-239. Wang SL, Hauenstein S, Ohrmund L et al. Monitoring of adalimumab and antibodies-to-adalimumab levels in patient serum by the homogeneous mobility shift assay. J Pharm Biomed Anal 2013; 78-79: 39-44. Pouw MF, Krieckaert CL, Nurmohamed MT et al. Key findings towards optimising adalimumab treatment: the concentration-effect curve. Ann Rheum Dis 2015; 74(3): 513-518. 23. van Schouwenburg PA, Bartelds GM, Hart MH et al. A novel method for the detection of antibodies to adalimumab in the presence of drug reveals "hidden " immunogenicity in rheumatoid arthritis patients. J Immunol Methods 2010; 362(1-2): 82-88. 24. Desvignes C, Edupuganti SR, Darrouzain F et al. Development and validation of an enzyme-linked immunosorbent assay to measure adalimumab concentration. Bioanalysis 2015; 7(10): 1253-1260. 25. Radstake TR, Svenson M, Eijsbouts AM et al. Formation of antibodies against infliximab and adalimumab strongly correlates with functional drug levels and clinical responses in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2009; 68(11): 1739-1745. 26. Hart MH, de Vrieze H, Wouters D et al. Differential effect of drug interference in immunogenicity assays. J Immunol Methods 2011; 372(1-2): 196-203. 27. Lambert J, Wyand M, Lassen C et al. Bioavailability, safety and immunogenicity of biosimilar infliximab (B0W015) compared to reference infliximab. Int J Clin Pharmacol Ther 2016; 54(4): 315322. 28. Yoo DH, Racewicz A, Brzezicki J et al. A phase III randomized study to evaluate the efficacy and safety of CT-P13 compared with reference infliximab in patients with active rheumatoid arthritis: 54-week results from the PLANETRA study. Arthritis Res Ther 2015; 18(1): 82. 3 0 Š! LU 1 z < z N O LU _I O LU cc q_ 397 farm vestn 2016; 67