Bestämning av anti-Infliximab antikroppar

Monitorering av biologiska
läkemedel
Immunogenicitet och metoder för att detektera
neutraliserande antikroppar
Per Marits
Karolinska universitetslaboratoriet
”Biologiska” läkemedel?
’Biological medicinal product’, ’biologicals’
– Framställda genom biologiska processer; inte kemiskt syntetiserade
– Några huvudgrupper:
1) Rekombinant framställda kopior av kroppsegna proteiner, t ex
tillväxthormon, etytropoietin, interleukin-2
2) Monoklonala antikroppar
3) Lösliga receptorer; fusionsproteiner
4) Vacciner
5) Genterapi
Per Marits
2012-05-03
De 10 mest kostsamma läkemedlen i slutenvård
under 2010-2011
Miljoner kronor: 2010 2011 Ökning i %
1. Infliximab
465
526
13,2
2. Trastuzumab
301
324
7,5
3. Intravenöst immunglobulin
295
301
1,9
4. Rituximab
258
298
15,4
5. Natalizumab
205
232
13,3
6. Ranibizumab
186
232
24,9
7. Bevacizumab
129
146
13,1
8. Bortezomib
93
125
35,1
9. TPN-lösningar
114
117
2,9
10. Pemetrexed
82
97
17,5
Per Marits
2012-05-03
Anti-TNF läkemedel
Tracey, D. et al. (2008). Pharmacol. Therap.
Per Marits
2012-05-03
Anti-TNF farmakokinetik
Tracey, D. et al. (2008). Pharmacol. Therap.
Per Marits
2012-05-03
Basal TNF biologi
Tracey, D. et al. (2008). Pharmacol. Therap.
Per Marits
2012-05-03
TNF’s effekter in vivo
Taylor, P. C. and Feldmann, M. (2009) Nat. Rev. Rheumatol.
Per Marits
2012-05-03
Klinisk användning av TNF-blockad
– Första studien av Infliximab genomfördes 1992 på patienter med
Reumatoid Artrit.
– Indikationer för Remicade® i FASS (2012)
– Reumatoid artit
– Ulcerös kolit och Crohns sjukdom
– Ankyloserande spondylit
– Psoriasis och psoriasisartrit
– Ungefär 2/3 av patienterna har klinisk effekt av TNF-blockad
(vid RA och Inflammatorisk tarmsjukdom).
– Av de som initialt svarat på behandlingen, försvinner dock denna effekt
hos c:a hälften (sekundär loss-of-response)
Per Marits
2012-05-03
Koncentrationsbestämning av Infliximab
Detektions antikropp
Αnti-human IgG
Infliximab
Patient serum
TNFα
Per Marits
2012-05-03
Rituximab (Mabthera®)
– Humaniserad anti-CD20 antikropp
– Indikationer:
– CD20+ hematologiska maligniteter
– Non-Hodgkin lymfom (NHL)
– Kronisk lymfatisk leukemi (KLL)
– Reumatoid Artrit
– Stor interindividuell variation i serum
koncentraion.
– Korrelation med behandlingssvar?
Per Marits
2012-05-03
Koncentrationsbestämning av Rituximab
Detektions antikropp
Αnti-human IgG
Rituximab
Y YYY
Per Marits
Patient serum
Anti-id ak
(murin)
2012-05-03
Immunogenicitet
– en potentiell reaktion på rekombinanta
proteinläkemedel
Biologiskt
Läkemedel®
TH
Cytokiner
B
HLA II
B
Per Marits
Y
Y
Antigen-processning och
–presentation för CD4+ T
hjälparceller
CD40-CD40L
Ig class switch
Produktion av
anti-LM
antikroppar
3 maj 2012
Immunogenicitet
Fallet rEPO
– Erythropoietin (EPO)
– Glykoproteinhormon
EPO
– Frisätts vid lågt pO2
– Ökar erytrocyt-produktionen från prekursorer i benmärgen
– Flera former med olika glykosyleringsmönster in vivo (α, β, δ, ω)
– Rekombinant epoetin (rEPO)
– Introducerades som läkemedel 1988
– Indicerat av anemi vid främst kronisk njursjukdom och cancer
– Epoetin alfa: Epoetin (Eprex®) ; darbepoetin (Aranesp®)
– Epoetin beta: NeoRecormon®
– Ges som Intravenös injektion
Per Marits
2012-05-03
Pure Red Cell Aplasia (PRCA)
vid rEPO-behandling
– Grav anemi utan tecken till benmärgssvar (erytroblastopeni).
– Finns i en medfödd form (Diamond-Blackfan’s syndrom)
– Mellan 1999 och 2004 rapporterades ett större (191) antal fall av PRCA
hos patienter med kronisk njursjukdom som behandlats med Eprex®.
– Hade utvecklat antikroppar mot läkemedlet som korsreagerade med
och neutraliserade kroppseget EPO
– Orsak till den kraftiga incidensökningen:
– Subkutan injektion?
– HSA-fri preparation?
– Val av plast i de förfyllda sprutorna?
Per Marits
2012-05-03
Faktorer som påverkar
immunogeniciteten av proteinläkemedel
Läkemedlet
Kroppseget / främmande
Substitutionsbehandling?
Patienten
Grundsjukdom
Annan medicinering?
Framställningsmetod
Immunstatus
Beredning
Hantering
Administrationssätt (i.v. / s.c.)
T-cellsepitoper
HLA-presentation
Doseringsschema
Per Marits
2012-05-03
Immunogenicitet mot
terapeutiska antikroppar
– Möjliga orsaker:
– Antikroppar mot murina sekvenser
– Antikroppar mot glykosylerade epitoper
– Allotyp-specifika antikroppar
– Anti-idiotypa antikroppar
– Möjliga konsekvenser:
– Infusionsreaktioner/ allergiska reaktioner
– Trombo-emboliska komplikationer(?)
– Förlust av behandlingssvar (sekundär loss-of-response)
Per Marits
2012-05-03
Överkänslighetsreaktioner mot Cetuximab
Rekombinant framställd
chimär anti-EGF-receptor
antikropp
Human IgG1 Fc
Indikationer:
Kolorektal cancer
Head-and-neck cancer
Producerad i murin
myelomcellslinje
Anafylaxi pga preformerat IgE mot galactos-α-1,3-galaktos.
Per Marits
2012-05-03
Immunogenicitet mot anti-TNF ak
Hur vanligt är det?
– Antikroppsbildare mot Infliximab ~10-60% i olika studier
– Framför allt anti-idiotypa antikroppar
– Adalimumab mindre immunogent (<10%)
– Etanercept inte immunogent (?)
– Andelen patienter som bildar antikroppar mot TNF-blockerare varierar
beroende på:
– Grundsjukdomen (diagnos)
– Preparat (IFX > ADA >> Etanercept)
– Behandlingsschema; farmakokinetik
– Ev. samtidig immunosuppression (minskar antikroppsbildning)
– Mätmetod för ADA
Per Marits
2012-05-03
Vad är relevant att mäta?
IFX-behandling vid IBD
Systematisk litteraturgenomgång av PubMed, SCOPUS samt konferensabstrakt
till och med oktober 2008:
RESULTAT:
– Antikroppar mot Infliximab är svagt associerade med (sämre)
behandlingssvar och infusionsreaktioner.
– Stor variation i de metoder som används för att mäta anti-IFX
antikroppar och gör att resultaten kan tolkas ”hursomhelst”.
SLUTSATS:
– Det finns ingen säker evidens för att anti-IFX antikroppar påverkar
behandlingens effektivitet eller säkerhet.
– Mätning av läkemedelsnivåer i serum kan vara mer relevant för att
styra behandlingen med Infliximab.
Cassinotti, A. et al. (2009). Inflamm. Bowel Dis. 15(8):1264-75
Per Marits
2012-05-03
ACCENT 1
- en randomiserad klinisk prövning av underhållsbehandling med Infliximab vid Crohn’s sjukdom
Anti-IFX ak
573 patienter
gavs EN inj. IFX
5mg/kg
241 pat.
Primär nonrespons.
Placebo
30%
332 (58%)
svarade
Fortsatt IFX
5mg/kg
10%
Fortsatt IFX
10mg/kg
7%
Patienter som erhöll IFX var i högre grad i steroidfri remission
efter 30 veckor än placebogruppen.
Behandlingssvaret korrelerade med serumnivån av IFX, men
inte med anti-IFX antikroppar.
Hanauer, S.B. et al. (2002). Lancet 359:1541-9.
Per Marits
2012-05-03
Episodisk behandling med IFX
– 125 patienter med Crohn’s sjukdom som behandlades med tre infusioner
IFX (vecka 0, 2 och 6) mot sjukdomsskov.
– Behandlingen upprepades vid recidiv om patienten svarat vid tidigare
IFX-behandling.
– IFX-nivåer och anti-IFX antikroppar mättes med ELISA.
– Behandlingssvaret korrelerade med IFX-nivån i serum före nästa infusion.
– 61% av patienterna utvecklade anti-IFX antikroppar.
– Patienter med antikroppar hade lägre serumnivå IFX och svarade
sämre på behandlingen
– De hade högre risk att drabbas av en infusionsreaktion
– Immunsuppressiv behandling minskade andelen antikroppsbildare
(43% jfr m 75%).
Baert, F. et al. (2003) NEJM. 348:601-8.
Per Marits
2012-05-03
Anti-TNF monitorering i praktiken
Retrospektiv obervationsstudie av IBD-patienter (n=155) där man
mätning av IFX-nivåer och anti-IFX antikroppar utförts.
Orsak till provtagningen: loss-of-response (70%);
allergisk/anafylaktisk reaktion (10%)
1/3 av patienterna hade terapeutiska infliximab-nivåer
1/4 hade påvisbara anti-IFX antikroppar (ELISA)
Dosökning av IFX gav respons hos 17% av patienter med anti-IFX
antikroppar, jfr m. 86% av patienter med låga infliximab-nivåer men utan
antikroppar.
Byte till annan TNF-blockerare inducerade remission hos >90% av
antikroppsbildarna.
Analysresultatet påverkade den kliniska handläggningen i 73%
Afif, W. et al. (2010) Am. J. Gastroenterol. 105:1133-9.
Per Marits
2012-05-03
Möjliga orsaker till loss-of-response
på TNF-blockerare vid IBD:
L-o-R = Ökad sjukdomsaktivitet
– Låg läkemedelsnivå i serum
– Bristande compliance
– Ökad clearance pga antikroppar mot läkemedlet
– Ökad clearance pga andra farmakokinetiska orsaker
– Tillräckligt med läkemedel i serum
– TNF-oberoende exacerbation – andra cytokiner inblandade?
– Mekanisk komplikation – striktur, fistelbilning
– Tarminfektion
Per Marits
2012-05-03
Individualiserad handläggning av anti-TNF terapi
Anti-LM antikroppar
Saknas
Finns
Låg
Åtgärd:
Doshöjning
med samma
preparat
Åtgärd:
Byt till annan
TNF-blockerare
Hög
Överväg annan
behandlingsstrategi vid
bristande svar
Ak med låg
affinitet ?
Icke
neutraliserande
antikroppar?
LM-nivå
i serum
Fri tolkning av Bendtzen, K. et al. (2009) Scand. J. Gastroenterol.
Per Marits
2012-05-03
Att mäta anti-LM antikroppar
– några överväganden vid val av analysmetod
– Val av sekundärreagens:
– Infliximab och Adalimumab = IgG1κ
– anti-LM antikroppar = IgG av olika isotyper (IgG4?)
– ELISA eller RIA?
– Känslighet
– Interferens med fritt läkemedel, Reumatoid faktor?
– Behövs cellulära metoder för verifiering?
– Neutraliserande vs icke-neutraliserande antikroppar
Per Marits
2012-05-03
Bestämning av anti-Infliximab antikroppar
Metod 1: Inhibitions-ELISA
ALP-Infliximab
TNFα
Per Marits
2012-05-03
Bestämning av anti-Infliximab antikroppar
Metod 1: Inhibitions-ELISA
ALP-Infliximab
Patientserum med
anti-Infliximab ak
TNFα
Per Marits
2012-05-03
Bestämning av anti-Infliximab antikroppar
Metod 2: Crosslinking-ELISA
ALP-Infliximab
Y Y Y Y Y Infliximab
Per Marits
Patientserum med
anti-Infliximab ak
2012-05-03
Påverkar RF?
Crosslink
Inhibition
40
Anit-Läkemedel (µg/mL)
35
30
25
20
15
10
5
0
0
Per Marits
200
400
600
800
RF IU/mL
1000
1200
1400
1600
2012-05-03
Påverkar mätbara nivåer av läkemedlet?
Anti-Infliximab Crosslink
Anti-Infliximab.Inhibition
Anti-LM ak (µg/mL)
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
LM-koncentration (µg/mL)
Per Marits
2012-05-03
Radioimmunoassay (RIA) för att hitta anti-LM ak
- ett bättre alternativ än ELISA?
I125 IFX-F(ab’)2
Protein A
Potentiella fördelar:
– Märkt läkemedlet i löslig fas ≈ in vivo
– Mindre känslig för läkemedelsnivån i patientserum
– Detekterar även monovalent IgG4
Nackdel: Radioaktivitet
Per Marits
2012-05-03
Varför cellulära metoder?
– Validering av / komplement till ELISA-metoder för att mäta antikroppar
mot läkemedel.
– Mäter ett biologiskt svar som speglar läkemedlets effekt in vivo
– Detektion av neutraliserande antikroppar
– Rekommenderas av regulatoriska myndigheter vid kliniska prövningar
av nya biologiska läkemedel, för att verifiera resultaten med ELISA/RIA
Nackdelar:
– Arbetsintensiva
– Känsliga för små variationer i handhavande av cellerna
– Svåra att införa klinisk rutindiagnostik.
Per Marits
2012-05-03
Att sätta upp en cellulär metod för anti-LM antikroppar
– Vilken cellinje?
– Stabilitet efter multipla passager
– Kompatibel med humanserum
– Mätbart biologiskt svar på läkemedlet
– Read-out?
– Beroende på preparatets verkningsmekanism
– Agonist/antagonist?
– Exempel:
 rEPO → tillväxt av erytro-leukemi cellinje
 Infliximab → hämning av TNF-inducerad celldöd
– Specialdesignade cellinjer
– Transfekterade med relevant receptor (drug target)
– Reportergen – exv Luciferas (iLITE™)
Per Marits
2012-05-03
Cellulär detektion av anti-IFX ak
Viabilitet(%)
100
Medium
+ TNF
+ några kontroller till:
Enbart läkemedlet
Enbart patientserum (matrixeffekter)
Maximal celldöd (bakgrund)
Per Marits
+ Infliximab
+ Patientserum
2012-05-03
Klinisk studie av anti-TNF behandlade
IBD-patienter
> 40 IBD-patienter från Stockholmsområdet som behandlas med TNFblockad (Infliximab eller Adalimumab):
– Aktuell symtombild (Harvey Bradshaw Index respektive Mayo Score)
– Endoskopisk utvärdering.
– Inflammationsparametrar: CRP, albumin, TPK, f-Calprotectin.
Kontrolleras vid inklusion, samt efter 6, 26 och 52 veckor.
Korrelation av sjukdomsaktivitet med:
– Mätning av läkemedelsnivå (före infusion/injektion)
– Mätning av anti-läkemedels antikroppar med båda ELISA-metoderna.
– I en andel av patientsera analyseras även en 26-plex cytokinprofil
(Luminex-metodik).
Per Marits
2012-05-03
(trough level)
Infliximab
Läkemedelsnivåer hos Infliximab-behandlade
patienter med inflammatorisk tarmsjukdom
Per Marits
2012-05-03
Tack till mina kollegor:
Klinisk immunologi:
– Ulf Sundin
– Lena Nilsson
– Anna-Britta Johansson
Gastrocentrum Medicin:
 Michael Eberhardson
– Ann-Charlotte Wikström
– Jakob Nilsson
…och för Er uppmärksamhet!
Per Marits
2012-05-03