Hintergrundwissen Antikörper-Therapie

ca. 10–15 Wochen Pharmakokinetik, Pharmakodynamik, Tests mit subtherapeutischen Dosen, z. B. Microdosing

ca. 20–80 Wochen bis Monate Pharmakokinetik, Pharmakodynamik, Verträglichkeit und Sicherheit des Medikaments

ca. 50–200 Monate Überprüfung des Therapiekonzepts (Proof of Concept, Phase IIa), Findung der geeigneten Therapiedosis (Dose Finding, Phase IIb), positive Effekte der Therapie sollten zu beobachten sein

ca. 200–10.000 Monate bis Jahre Signifikanter Wirkungsnachweis (Pivotal Study) und Marktzulassung der Therapie; nach Marktzulassung werden laufende Studien dann zu IIIb-Studien

ab ca. 1000 bis Millionen Jahre Erfolgen mit bereits zugelassenen Medikamenten in der zugelassenen Indikation. Zulassungsbehörden verlangen oftmals derartige Studien, z. B. zur Feststellung sehr seltener Nebenwirkungen, die erst in großen Patientenkollektiven erkennbar sind. Häufig werden Phase IV Studien aber auch zu Marketingzwecken verwendet

s ist das allgemeine Ergebnis der Studie, das anhand eines klinischen Prüfplans beurteilt wird.[1] Am primären Endpunkt kann festgestellt werden, ob die angewendeten Maßnahmen (im Allgemeinen eine medizinische Behandlung) erfolgreich waren. Beispielsweise kann die Überlebensrate oder das Risiko eines Rückfalls (Rezidiv) als primärer Endpunkt definiert werden. In der Studie werden dann diese Kriterien bei der behandelten Gruppe mit der der Kontrollgruppe verglichen. Die primären Endpunkte müssen vor dem Beginn der Studie festgelegt werden. Die Erreichung des primären Endpunktes entscheidet über den Erfolg oder Misserfolg einer Studie.

~ Trial and Error. die Kunst, mit begrenztem Wissen und wenig Zeit zu guten Lösungen zu kommen.[1] Es bezeichnet ein analytisches Vorgehen, bei dem mit begrenztem Wissen über ein System mit Mutmaßungen Aussagen über das System getroffen werden, die dann mit Hilfe empirischer Methoden verifiziert werden, um die Korrektheit der Vorstellung über das System (Systemmodell), auf Grund derer diese Aussagen entwickelt wurden, zu schärfen.

Untersuchung zum Nachweis bestimmter Substanzen (z. B. Metalle). In der deutschen Sprache bezeichnet Assay vor allem in der Labormedizin und der pharmazeutischen Forschung einen standardisierten Reaktionsablauf zum Nachweis einer Substanz mit einer spezifischen Methode. Insbesondere sind damit molekularbiologische Methoden gemeint.

Es gibt keine Besonderheit, die einen Assay gegenüber anderen Nachweisverfahren auszeichnet, allenfalls dass das Vorkommen der Bezeichnung die Herkunft des Namens oder der Methode aus dem englischen Sprachraum anzeigt.

Granulozyten (von lat. Granulum: Körnchen) machen den Großteil der weißen Blutkörperchen (Leukozyten) aus. Sie können die Blutbahn verlassen und ins Gewebe einwandern. Granulozyten haben in ihrem Zytoplasma zahlreiche Bläschen (Vesikel oder Granula genannt), die aggressive Stoffe enthalten, mit denen Krankheitserreger unschädlich gemacht werden können. Andere Stoffe (beispielsweise Histamin) spielen bei der Entzündungsreaktion und bei Allergien eine Rolle. Die unterschiedlichen Gruppen von Granulozyten werden nach ihrer Färbereaktion in der Giemsa-Färbung eingeteilt.

Die Neutrophilen Granulozyten machen 40 bis 50 Prozent der zirkulierenden Leukozyten aus. Aktiviert durch Zytokine, die vom Ort der Infektion ausgesondert werden, wandern sie aus den Blutgefäßen in das betroffene Gewebe ein. Die Granula der Neutrophilen enthalten unter anderem saure Hydrolasen, Defensine (30 % des Inhalts), Myeloperoxidase und Proteasen, wie Elastase, Kollagenase, Neuramidase und Cathepsin G.

Makrophagen (Riesenfresszellen) stellen ebenfalls einen Teil der Patrouille des Immunsystems dar. Makrophagen reifen aus Monozyten (einkernige weiße Blutkörperchen = mononukleäre Leukozyten) heran, die die Blutbahn verlassen. Makrophagen halten sich im Gewebe auf, dort erkennen und fressen (phagozytieren) sie eingedrungene Erreger. Können die Erreger nicht durch die Makrophagen allein bekämpft werden, so können Makrophagen die adaptive Immunabwehr aktivieren. Dazu werden die aufgenommenen Teile der Erreger im Inneren der Makrophagen in einzelne Peptide (Epitope) zerlegt und durch MHC-II-Moleküle auf der Oberfläche präsentiert. Der Makrophage wird also zu einer Antigen-präsentierenden Zelle. Die Antigene können erst dadurch von T-Helferzellen erkannt werden, die daraufhin eine adaptive Immunantwort initiieren, die letztendlich zur Vernichtung des Erregers führt. Makrophagen spielen außerdem bei der Bekämpfung und Beseitigung von schädlichen Substanzen und Abfallprodukten (beispielsweise

Die 1975 entdeckten Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) sind Teil der angeborenen Immunabwehr. Obwohl NK-Zellen keine antigenspezifischen Rezeptoren auf ihrer Oberfläche tragen, werden sie zu den Lymphozyten gezählt, da sie eine gemeinsame Vorläuferzelle im Knochenmark haben.

NK-Zellen sind eine der ersten Verteidigungslinien im Kampf gegen Infektionen und Krebs, weil sie infizierte Zellen vernichten können, ohne vorher mit dem Krankheitserreger selbst in Kontakt gewesen zu sein. Sie verwenden dazu einen Mechanismus, der in den 1980er Jahren von dem schwedischen Immunologen Klas Kärre entdeckt wurde und als „Fehlendes Selbst“ (engl. „missing self“) bezeichnet wird.[3] NK-Zellen erkennen unter anderem den MHC-I-Komplex, der auf nahezu allen gesunden Körperzellen vorkommt. Wird eine Zelle durch Viren infiziert oder wandelt sie sich in eine Tumorzelle um, so geht unter Umständen der MHC-I-Komplex auf der Oberfläche verloren.

Dendritische Zellen sind Zellen des Immunsystems, die sich je nach Typ aus Monozyten oder Vorläufern der T-Zellen entwickeln. Sie nehmen als Fresszellen (Phagozyten) Krankheitserreger auf, wandern in den nächsten Lymphknoten, und stimulieren die adaptive Immunabwehr indem sie die Antigene des zerlegten Erregers an ihrer Oberfläche den T-Lymphozyten präsentieren. Es genügt eine dendritische Zelle, um 100 bis 3.000 Antigen-spezifische T-Zellen zu aktivieren. Dies macht sie effizienter als z. B. Monozyten.[4] Dendritische Zellen sorgen auch für immunologische Toleranz gegenüber Selbstantigenen. Sie kommen vor allem in der Haut und in den Schleimhäuten vor.[5] Neue Forschungen zeigen, dass dendritische Zellen auch mit B-Zellen und NK-Zellen interagiere

T-Lymphozyten, auch T-Zellen genannt, entstehen im Knochenmark aus den Lymphoblasten und wandern in den Thymus, wo sie ausreifen (daher das T, von Thymus-abhängig). T-Zellen tragen an ihrer Oberfläche einen T-Zell-Rezeptor (TCR), mit dem jede T-Zelle jeweils ein spezifisches Antigen erkennen kann (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Im Gegensatz zu den B-Lymphozyten, die auch freie Antigene erkennen, erkennen T-Zellen nur Antigene, die im Komplex mit MHC-Molekülen auf den Oberflächen von körpereigenen Zellen präsentiert werden. Die unterschiedlichen Typen von T-Zellen werden eingeteilt nach den Proteinen auf ihrer Zellmembran, die gleichzeitig für die Funktionen der Zellen wichtig sind: T-Helferzellen tragen beispielsweise das CD4-Protein (die Abkürzung CD steht für engl. Cluster of differentiation), die zytotoxischen T-Zellen haben das CD8-Protein auf ihrer Oberfläche.

Die T-Helferzellen koordinieren die Immunreaktion. Sie erkennen über ihren spezifischen T-Zell-Rezeptor Antigene, die ihnen von den antigenpräsentierenden Zellen (dendritische Zellen, Makrophagen, B-Lymphozyten) auf MHC-II-Komplexen dargeboten werden. Diese Aktivierung veranlasst die T-Helferzelle sich zu teilen und ihre Botenstoffe freizusetzen: die Lymphokine der Zellen vom Subtyp TH1 führen dabei eher zur Verstärkung der zellulären Immunantwort, während TH2-Zellen mehr die Produktion von Antikörpern stimulieren.

B-Lymphozyten, oder kurz B-Zellen, gehören ebenfalls zu den Leukozyten (weiße Blutkörperchen). Die Bezeichnung „B-Zellen“ stammte ursprünglich von ihrem Bildungsort in der Bursa Fabricii bei Vögeln. Bei Säugetieren entstehen die B-Zellen, wie alle anderen Abwehrzellen auch, im Knochenmark, daher erhielt der Buchstabe B hier nachträglich die Bedeutung bone marrow (engl. für Knochenmark). Bindet eine B-Zelle an den Stoff (Antigen), der zu ihrem Rezeptor passt, kann sie durch Lymphokine aktiviert werden, die von aktivierten T-Helferzellen ausgeschüttet werden. Die derart aktivierten B-Zellen können sich daraufhin zu antikörperproduzierenden Plasmazellen oder zu Gedächtniszellen entwickeln.

B-Zellen sind im Gegensatz zu T-Zellen in der Lage, auch freie Antigene zu erkennen und sie einer Immunreaktion zuzuführen.

Opsonisierung oder auch Opsonierung bezeichnet den Mechanismus, durch den die Oberfläche von in den Körper eingedrungenen Fremdzellen (z. B. Bakterien, Viren) mit Antikörpern und Faktoren des Komplementsystems bedeckt wird. Nach der Opsonisierung können die Fremdzellen von phagozytierenden Zellen des Immunsystems, wie z. B. Makrophagen, neutrophilen Granulozyten, Phagozyten aufgenommen und eliminiert werden.

Das wichtigste Opsonin ist C3b, welches sich an den CR1-Rezeptor auf Phagozyten, Monozyten, Makrophagen, neutrophilen Granulozyten und einem Teil der dendritischen Zellen bindet, und dadurch die Phagozytose des markierten Partikels einleitet. Zur Elimination ist somit kein spezifischer Antikörper nötig.

Jedoch gibt es Antikörper, die die Fähigkeit zur Opsonierung haben, zum Beispiel Immunglobulin G (IgG) und Immunglobulin M (IgM). Sie binden mit ihrem Fc-Teil an Fc-Rezeptoren auf Phagozyten und regen so eine Phagozytose an.

Zur Abwehr von in den Organismus eingedrungenen Bakterien, Bakterientoxinen, Viren oder anderen Fremdstoffen produzieren die B-Lymphozyten und Plasmazellen maßgeschneiderte Antikörper, die bestimmte Antigene an der Oberfläche der Fremdstoffe erkennen und sich an diese heften können.

1. Die so genannte Opsonierung. Das heißt, dass das Antigen durch den Fc-Teil (Teil der konstanten Kette des Antikörpers) für Phagozyten (Fresszellen) besser „sichtbar“ gemacht wird.

2. Durch den Antigen-Antikörperkomplex wird das so genannte Komplementsystem aktiviert, das zum einen wiederum als Opsonin (=Stoffe die Opsonieren) wirkt, zum anderen Chemotaxine (Lockstoffe für Zellen des Immunsystems) freisetzt und einen sogenannten MAK (Membran-Angriffs-Komplex) bildet, der Löcher in Zellmembranen verursacht.

3. Antikörper wirken direkt inaktivierend auf den Eindringling durch Verkleben und Bildung von großen Komplex

Als Wachstumsfaktoren werden in der Zellbiologie Proteine bezeichnet, die als Signale von einer Zelle auf eine zweite übertragen werden und damit Informationen weiterleiten. Sie regeln auch verschiedenste intrazelluläre Prozesse i.S. von "Signal-Proteinen" und spielen insbesondere eine Rolle bei der Entwicklung von mehrzelligen Organismen. Die Signalübermittlung erfolgt in der Regel über eine Bindung des Wachstumsfaktors an einen spezifischen Rezeptor in der Zellmembran.

(von lat. [h]umor = Feuchtigkeit auch Saft, Flüssigkeit) Abwehr von Krankheitserregern, die in die Körperflüssigkeiten Blut und Lymphe vorgedrungen sind. Antikörper (auch Immunglobuline genannt) kommen als Proteine sowohl im Blut, als auch in der Lymphe vor und werden durch Plasmazellen hergestellt und freigegeben. Die Aktivierung einer B-Zelle wird durch Bindung eines passenden Antigens an die Antigen-Rezeptoren eingeleitet. Diese sind spezielle Immunglobuline, welche in der Plasmamembran der B-Zelle verankert sind. Wurde der Antigen-Antikörper-Komplex erst einmal in die Zelle aufgenommen, so wird in deren Inneren das Antigen durch Enzyme in Antigenfragmente aus ca. 25 Aminosäuren zerlegt. Diese werden von den MHC2-Proteinen gebunden und auf der Oberfläche der Zelle präsentiert. Dank des T-Zellen-Rezeptors sind die T-Helfer-Zellen wiederum in der Lage den präsentierten Antigen-Antikörper-Komplex, also das darin gebundene Fragment des Antigens zu erkennen.

Rekombinante Antikörper werden in vitro hergestellt, das heißt ohne Versuchstier. Rekombinante Antikörper werden typischerweise aus Genbibliotheken hergestellt, die für die Herstellung der Antikörper in Mikroorganismen geeignet sind. Die Auswahl des richtigen (=spezifisch bindenden Antikörpers) erfolgt dabei nicht durch das Immunsystem eines Tieres/Menschen, sondern durch einen Bindungsschritt im Reagenzglas. Rekombinante Antikörper können auf vielfältige Weise angewendet werden, da sie einfach verändert werden können, denn ihre Erbsubstanz ist bekannt. So kann ihre Bindungsstärke oder Stabilität verbessert werden, oder es können Eiweißstoffe mit anderen Funktionen angehängt werden, z. B. zur Erzeugung von bispezifischen Antikörpern oder Immuntoxinen.

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Rekombinante Antikörper sind Antikörper, das heißt immunologisch aktive Proteine, die auf gentechnischem Weg gewonnen werden. Die Antikörperproduktion erfolgt durch Klonierung in Expressionsvektoren und Transformation in Wirtszellen. Als Wirtszellen sind derzeit Escherichia coli, Hefen und Pflanzen in Gebrauch. Im Gegensatz zur Herstellung monoklonaler und polyklonaler Antikörper ist für den Erhalt rekombinanter AK keine Immunisierung notwendig. Die Nutzung von Versuchstieren bleibt aus.

Das Phagen-Display (englisch phage display) ist eine biotechnologische Methode bei der aus großen, rekombinanten Bibliotheken Peptide, Proteinteile (z. B. Antikörperfragmente) oder komplette Proteine funktionell auf der Oberfläche von Bakteriophagen präsentiert werden, um anschließend geeignete Bindepartner für einen bestimmten Liganden zu isolieren und zu identifizieren. Das Phagen-Display ist für die Aufklärung von Protein-Protein-Interaktionen, der Entwicklung neuer biologischer Arzneistoffe und der Suche nach spezifischen Antikörpern für therapeutische, diagnostische oder experimentelle Anwendungen von großer Bedeutung.

Klonierung (oder Klonieren, engl. molecular cloning) ist in der Molekularbiologie der Überbegriff für Methoden zur Gewinnung und identischen Vervielfältigung von Desoxyribonukleinsäure (DNA). Im Gegensatz zum Klonen, dessen Ziel in der Herstellung genetisch identischer Organismen besteht, beschränkt sich die Klonierung auf die Herstellung identischer Moleküle der DNA.

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Die Polymerase-Kettenreaktion (englisch Polymerase Chain Reaction, PCR) ist eine Methode, um die Erbsubstanz DNA in vitro zu vervielfältigen. Dazu wird ein Enzym verwendet, die DNA-Polymerase. Der Begriff „Kettenreaktion” beschreibt in diesem Zusammenhang die Tatsache, dass die Produkte vorheriger Zyklen als Ausgangsstoffe für den nächsten Zyklus dienen und somit eine exponentielle Vervielfältigung ermöglichen.

Die PCR wird in biologischen und medizinischen Laboratorien für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben verwendet, zum Beispiel für die Erkennung von Erbkrankheiten und Virusinfektionen, für das Erstellen und Überprüfen genetischer Fingerabdrücke, für das Klonieren von Genen und für Abstammungsgutachten. Die PCR zählt zu den wichtigsten Methoden der modernen Molekularbiologie und viele wissenschaftliche Fortschritte auf diesem Gebiet (z. B. im Rahmen des Humangenomprojekts) wären ohne diese Methode nicht möglich gewesen.

1 Die Lage des Gens auf dem Chromosom (den Locus) bestimmt seine Zugänglichkeit für die nachfolgenden Prozesse. Die DNA liegt nicht linear im Zellkern vor, sondern ist gefaltet (siehe Chromatin); das heißt, ein (Gen-)Abschnitt der DNA kann durch die Faltung so „verdeckt“ werden, dass er für die Genexpression nicht zugänglich ist. Zudem können sich dynamisch weitere Proteine an die für den Start der Transkription wichtigen und dem eigentlichen Gen vorgelagerten DNA-Abschnitte anlagern. Durch diese Transkriptionsfaktoren kann die Aktivität des Gens sowohl unterdrückt als auch verstärkt werden.

2 Transkription: Synthese von RNA aus DNA

3 RNA-Prozessierung: nicht nur mRNA erfährt Veränderungen wie Spleißen

4 Translation: Synthese eines Proteins aus mRNA

5 Proteinreifung: Veränderung von Proteinen nach ihrer Synthese (Translation), wie Proteinfaltung, Protein-Spleißen, Autoproteolyse und Posttranslationale Modifikation

Die zelluläre Immunantwort wird durch T-Killerzellen ausgelöst, welche von einem passenden Antigen aktiviert wurden und durch Viren infizierte Körper- oder Krebszellen vernichten. T-Killerzellen können zum Beispiel durch Oberflächenproteine, die von Krebs– oder virusbefallenen Zellen gebildet und anschließend präsentiert werden, aktiviert werden. Bei der Aktivierung einer T-Killerzelle wird das Antigen in der kranken Körperzelle zunächst durch Enzyme, die nicht mehr benötigte Zellproteine abbauen, in kurze Fragmente von acht bzw. neun Aminosäuren zerlegt. Diese Aminosäuren werden von den sogenannten MHC1-Proteinen gebunden und den T-Killerzellen so nach außen hin präsentiert. Diese können die Antigenfragmente mithilfe ihrer T-Zell-Rezeptoren erkennen und werden dadurch erstmalig teilweise aktiviert. Erst durch die von den T-Helferzellen abgegebenen Cytokine, welche zu den T-Killerzellen diffundieren und dort von Cytokin-Rezeptoren gebunden werden, werden die T-Killerzellen dazu veranla

Ein Immunkonjugat (synonym Antikörperkonjugat) bezeichnet einen Antikörper, ein Antikörperfragment oder ein Antikörper-Mimetikum, das durch eine kovalente Bindung (Konjugation) mit einem zweiten funktionalen Molekül verbunden ist. Das zweite funktionale Molekül kann dabei beispielsweise ein Reporterenzym, ein Arzneistoff, ein Radionuklid oder ein Fluoreszenzmarker sein.

Das Fab-Fragment, auch Fab-Antikörper (von engl. Fragment antigen binding), ist das Antigen-bindende Fragment eines Antikörpers, das durch Spaltung mit dem Enzym Papain gewonnen werden kann. Ein Fab-Fragment ist ein aus zwei Aminosäureketten aufgebautes Protein, wobei jede der beiden Ketten, die auch als leichte und schwere Kette bezeichnet werden, jeweils aus einer variablen und einer konstanten Antikörperdomäne besteht. Fab-Fragmente finden als Diagnostika und Therapeutika in der Medizin Anwendung. Darüber hinaus werden sie als wichtige Werkzeuge in der Forschung und Entwicklung eingesetzt.

Cytoplasma ist die flüssige, gelartige Grundsubstanz innerhalb der Zellmembran. Darin sind unterschiedlichste Stoffe enthalten: Ionen, Nährstoffe, Enzyme usw.

Glykosylierung beschreibt eine Gruppe von enzymatischen oder chemischen Reaktionen, bei denen Saccharide an Proteine, Lipide oder andere Aglykone gebunden werden. Das so entstandene Reaktionsprodukt wird als Glykosid, im Falle von Proteinen als Glykoprotein oder Peptidoglycan bezeichnet.

Antigene (engl. für Antibody generating bzw. griech. antigennan dagegen erzeugen) sind Stoffe, an die sich Antikörper und bestimmte Lymphozyten-Rezeptoren spezifisch binden können (wobei letzteres in der Regel bewirkt, dass die Produktion von Antikörpern gegen das Antigen angeregt wird).

•Immunogene

•Haptene

Beim Spleißen werden Introns aus der prä-mRNA entfernt und die verbleibenden Exons zusammengefügt

Synthese eines Proteins aus mRNA