Humanisierte Schwerekettenantikörper für die Markierung und Tötung CD38-exprimierender Tumorzellen

Abstract

CD38 ist ein Zelloberflächen-Enzym, das von hämatologischen Neoplasien wie dem Multiplen Myelom und dem Burkitt Lymphom oft überexprimiert wird. Nanobodies sind Einzeldomänenantikörper und bestehen aus der variablen Domäne von Schwerekettenantikörpern, die natürlicherweise in Lamas vorkommen. In Vorarbeiten hatte unsere Arbeitsgruppe Nanobodies aus immunisierten Lamas isoliert, die spezifisch an CD38 binden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Einzeldomänenantikörper an die hinge und Fc-Domänen von humanem IgG1 fusioniert, um einen humanisierten Schwerkettenantikörper (hcAb) zu erzeugen. Diese Antikörper wurden hinsichtlich ihrer Kapazität untersucht, Komplement vermittelte Zytotoxizität (CDC) und Antikörper abhängige zelluläre Zytotoxizität (ADCC) gegenüber LP-1 Myelom und CA-46 Burkitt Lymphom Zelllinien auszulösen. Während einzelne hcAb nicht in der Lage sind Tumorzellen mittels CDC zu töten, vermittelt die Kombination aus zwei unabhängig bindenden hcAb hingegen eine starke Zelltötung. Gleichermaßen sind humanisierte Schwerekettenantikörper in der Lage, die CDC des bereits zur Therapie des Multiplen Myeloms zugelassenen Antikörpers Daratumumab zu verstärken, sofern die hcAb unabhängig von Daratumumab an CD38 binden. Zur weiteren Optimierung wurden biparatopische Schwerekettenantikörper konstruiert, in denen zwei unabhängig bindende Nanobodies über einen Linker verbunden und mit der hinge, CH2 sowie CH3 Domäne von humanem IgG1 fusioniert wurden. Die resultierenden tetrameren biparatopischen hcAb sind ebenfalls in der Lage Tumorzellen mittels CDC zu töten und zeigen dabei eine bessere Effektivität als Daratumumab. Alle getesteten hcAb zeigen zudem eine hohe Kapazität, ADCC auszulösen, die vergleichbar mit der von Daratumumab ist. Somit bieten humanisierte Schwerekettenantikörper neue Optionen für die Therapie von CD38 überexprimierenden Neoplasien.

CD38 is a cell surface ectoenzyme that is highly expressed by many haematological malignancies including multiple myeloma and Burkitt's lymphoma. Nanobodies correspond to the variable fragment of heavy chain only antibodies that naturally occur in llamas. In previous studies our group selected nanobodies that recognize three non-overlapping epitopes on CD38. In this study we fused these nanobodies to the hinge, CH2 and CH3 domains of human IgG1 to generate humanized heavy chain antibodies (hcAb). We then tested the capacity to induce complement dependent cytotoxicity (CDC) and antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) towards LP-1 myeloma or CA46 Burkitt lymphoma cell lines. While single hcAb were not able to induce CDC, a combination of two hcAb that recognize distinct epitopes of CD38 led to high CDC. Some hcAbs also increased the CDC of daratumumab, a recently licensed antibody for treatment of multiple myeloma, provided that the hcAb could bind to CD38 independently of daratumumab. Further, we genetically fused two nanobodies that bind independent epitopes of CD38 in a biparatopic dimer format and fused the resulting construct to the hinge, CH2 and CH3 domain of human IgG1 to generate biparatopic hcAbs. The biparatopic hcAbs showed potent CDC and were more efficient than daratumumab. Last, we tested the capacity to induce ADCC. All hcAb induced potent ADCC similar to daratumumab. The CD38-specific humanized heavy chain antibodies described in this thesis hold promise as new therapeutics for multiple myeloma and other hematological malignants expressing CD38.