Nanokörper-Zulassung gibt Domänen-Antikörpern Auftrieb

Im Februar 2019 hat die FDA Caplacizumab von Sanofi für die erworbene thrombotische thrombozytopenische Purpura (aTTP) zugelassen, eine seltene Krankheit, die durch übermäßige Blutgerinnung in kleinen Blutgefäßen gekennzeichnet ist. Caplacizumab ist das erste für diese Krankheit zugelassene Medikament und das erste, das auf den von-Willebrand-Faktor (vWF) abzielt, ein Schlüsselprotein in der Blutgerinnungskaskade. Es ist auch der erste Domänen-Antikörper, der von der FDA zugelassen wurde, ein verspätetes, aber möglicherweise dauerhaftes bahnbrechendes Ereignis für diese Art von kleinen Biologika.

Caplacizumab wurde ursprünglich von Ablynx entdeckt und entwickelt, einem Biotech-Unternehmen, das 2001 gegründet wurde, um „Nanokörper“ zu entwickeln und zu vermarkten, die aus modifizierten Einzel-Variablen-Domänen (VHH) der Schwerketten-Antikörper von Lamas und anderen Kameliden bestehen. Sanofi übernahm Ablynx im Januar 2018 für 3,8 Milliarden Euro und überbot damit erfolgreich den Konkurrenten Novo Nordisk, der mehrere Angebote für das Unternehmen abgegeben hatte.

Kurz nach der Jahrtausendwende warben auch mehrere andere Unternehmen mit neuartigen Antikörperdomänen-Plattformen, von denen sie sich eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen monoklonalen Antikörpern erhofften. Diese 12-30-kDa-Domänenformate versprachen neue Verabreichungswege, eine bessere Stabilität und die Fähigkeit, an Ziele zu binden, die für monoklonale Antikörper in voller Länge ≥150-kDa unerreichbar waren, sowie die Möglichkeit einer geringeren Immunogenität, einer Lego-ähnlichen Modularität und einer billigen und schnellen Herstellung.

Aber die Zurückhaltung von Investoren und Pharmapartnern, die Motoren dieser Plattformen wirklich auf Touren zu bringen, in Verbindung mit einem Kampf um die Auswahl von Programmen, die die biologischen Stärken dieser kleinen Biologika ausspielen, bedeutet, dass nur wenige dieser Vorteile zum Tragen gekommen sind. „Die Vorstellung, dass Domänen-Antikörper neue Bereiche erschließen werden, hat sich nicht bewahrheitet“, sagt Eric Krauland, CSO des Biotech-Unternehmens Adimab, das Antikörper entwickelt. Wenn Formate in voller Länge funktionieren, fügt er hinzu, sind sie anderen Formaten meist überlegen. Große Pharmakonzerne wie GlaxoSmithKline und Bristol-Myers Squibb haben daher ihre Domänen-Antikörperprogramme weitgehend eingestellt.

Aber auf dem Weg zur Hegemonie der Volllängen-Antikörper passiert etwas Lustiges. „Mit der Zulassung steigt das Interesse an Domänen-Antikörpern erheblich“, sagt Paul Parren, Leiter der Forschung und Entwicklung bei Lava Therapeutics, einem Biotech-Unternehmen, das bispezifische Produkte auf Kamelidenbasis entwickelt. Auch wenn der kürzlich zugelassene Nanokörper die Grenzen des Potenzials von Antikörpern nur ansatzweise auslotet, beweist er doch, dass VHH-Domänen auf Kamelidenbasis die Zulassungshürde überwinden können. Andere Projekte könnten diese Modalität weiter voranbringen (Tabelle 1).

Eine Handvoll anderer Kameliden-Kandidaten, die hauptsächlich mit der Plattform von Ablynx entdeckt wurden, befinden sich ebenfalls in der Klinik. Obwohl Sanofi vor kurzem die Entwicklung von ALX-0171, einem inhalativ zu verabreichenden Nanokörper gegen das Respiratorische Synzytialvirus, den es von Ablynx erworben hatte, eingestellt hat, plant das Pharmaunternehmen nach eigenen Angaben, die Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften mit Ablynx aufrechtzuerhalten und die Technologieplattform selbst zu nutzen. Und präklinische VNAR-Domänenformate (Variable New Antigen Receptor) auf Haibasis beginnen, Wellen zu schlagen. Gemeinsam könnten diese Domänen oral verfügbare Biologika hervorbringen, andere Therapien durch die Blut-Hirn-Schranke (BBB) transportieren und sogar die Wirksamkeit von chimären Antigenrezeptor (CAR)-T-Zellen erhöhen. Sie könnten auch neue Zielmoleküle erschließen, entweder durch direkte Bindung an sie oder durch Stabilisierung für die Entdeckung kleiner Moleküle.

Suche nach Validierung

Alternativen zu Antikörpern in voller Länge hatten von Anfang an schlechte Karten. In Ermangelung von Wirksamkeits- und Sicherheitsnachweisen waren ihre Nachteile – insbesondere die kürzere Halbwertszeit und die geringere Potenz im Vergleich zu Antikörpern in voller Länge – kaum zu übersehen. Für Tillman Gerngross, der Adimab 2007 gründete, als neue Antikörperformate noch in aller Munde waren, war ein Großteil des frühen Interesses an den alternativen Formaten „eher von IP-Überlegungen getrieben“ als von biologischen. Die neuen Formate erregten schon allein deshalb Aufmerksamkeit, weil sie es den Unternehmen ermöglichen könnten, die Kosten für die Lizenzierung des geistigen Eigentums an monoklonalen Antikörpern zu vermeiden. Diese Kosten waren nicht gering: Die Cabilly-Patente von Roche und Genentech, die einen kritischen Schritt bei der Herstellung monoklonaler Antikörper abdecken, brachten 2017, ein Jahr vor ihrem Auslaufen, 840 Millionen US-Dollar an Lizenzgebühren ein.

Doch damit neue Plattformen IP-Erwägungen umgehen konnten, mussten die Unternehmer immer noch nachweisen, dass sie sichere und wirksame biologische Wirkstoffe liefern konnten. Und um diese Fähigkeit so schnell wie möglich zu beweisen, nahmen die Unternehmen in der Regel zunächst bekannte Ziele ins Visier. Für Abylnx bedeutete das, TNF ins Visier zu nehmen, ein Ziel, das auch für Antikörper in voller Länge zugänglich war. „Wir haben uns für TNF entschieden, weil das Zielmolekül validiert war und alles zur Verfügung stand – die Tiermodelle, die Assays, usw. Es war der schnellste Weg“, sagt der Gründungsgeschäftsführer des Unternehmens, Mark Vaeck, der diese Position bis 2006 innehatte und heute CEO des Unternehmens Complix ist, das zelldurchdringende Peptide herstellt. „Wir haben großartige Inhibitoren hergestellt“, fügt er hinzu.

Andere Unternehmen mit alternativen Antikörpertechnologien verfolgten ähnliche Strategien, um zu vermeiden, dass das Zielrisiko auf das Technologierisiko aufgestockt wird. „Man könnte sagen, dass das ein Fehler war, aber wir hatten alle Investoren und Vorstände, die wir berücksichtigen mussten, und wir mussten innerhalb bestimmter finanzieller Grenzen arbeiten, was es schwierig machte“, sagt Vaeck.

Ablynx lizenzierte 2006 sein Anti-TNF-Ozoralizumab, ein dreiwertiges Molekül, das zwei Anti-TNF-Domänen umfasst, die zur Verlängerung der Halbwertszeit mit Albumin verbunden sind, an Wyeth. Pfizer testete es später in Phase-II-Studien zur rheumatoiden Arthritis, bevor es 2011 an Ablynx zurückgegeben wurde. Ablynx lizenzierte dann 2014 bzw. 2015 die regionalen Rechte an Eddingpharm in China und Taisho in Japan aus. Der Wirkstoff befindet sich derzeit in Japan in Phase III.

Glücklicherweise entschied sich Ablynx auch dafür, parallel an einem neuen Ziel zu arbeiten, bei dem seine Nanokörper-Plattform deutliche Vorteile bot. vWF zur Behandlung von aTTP war von den Entwicklern von Antikörpern in voller Länge übergangen worden, weil die Gefahr bestand, dass bivalente IgGs die vWF-Aggregation und die Verschlimmerung der Krankheit vorantreiben könnten, so Vaeck. Außerdem erwies sich die Anwendung eines Domänen-Antikörpers als sinnvoll, da das Biologikum in einem Umfeld eingesetzt werden muss, in dem sich die Patienten täglich einer Plasmapherese unterziehen. Das jetzt zugelassene Caplacizumab hat eine viel kürzere Halbwertszeit als ein Antikörper in voller Länge, aber bei täglichem Plasmaaustausch spielt die Halbwertszeit eine geringere Rolle.

Auch wenn diese Zulassung endlich die Wirksamkeit und Sicherheit von Antikörper-Domänenformaten beweist, zeichnet sich ein neuer Business Case für diese Technologien ab. Das grundlegende geistige Eigentum im Bereich der Domänen-Antikörper, das GlaxoSmithKline durch die 454 Millionen Dollar teure Übernahme von Domantis im Jahr 2006 und Ablynx besaßen, ist in den letzten Jahren ausgelaufen. Und dieser Handlungsspielraum gibt dem Bereich weiteren Auftrieb.

Das richtige Werkzeug für die richtige Aufgabe

Die Herausforderung besteht nun darin, sicherzustellen, dass die Innovatoren die Vorteile ihrer Domänen-Antikörper-Plattformen gegenüber dem, was mit normalen Antikörpern erreicht werden kann, hervorheben.

Janice Reichert, geschäftsführende Direktorin der Antibody Society und Beraterin für Arzneimittelentwicklung, weist darauf hin, dass sich 675 aktive Antikörperprogramme aller Art in der klinischen Entwicklung befinden, die einen großen Bereich von Zielmolekülen und Biologie abdecken. Aber nur 11 davon sind Domänen-Antikörper. Selbst wenn man über Domänen-Antikörper hinausgeht und Antikörperfragmente mit einbezieht, sind es immer noch nur etwa 10 % der Gesamtzahl. „Die Zahl der Domänen-Antikörper ist geradezu explodiert“, sagt sie. „Und dennoch haben sich die Domänen-Antikörper aufgrund ihrer begrenzten Funktionalität nicht in gleichem Maße weiterentwickelt.

Parren weist auch darauf hin, wie wichtig es ist, sorgfältig zu überlegen, wo diese Formate gegenüber anderen Arten von Biologika im Vorteil sind. „Wo ist die Nische? Wenn man sich das vor Augen hält, gibt es viele Möglichkeiten“, sagt er.

Bei Lava macht sich Parren beispielsweise die Modularität von Domänen-Antikörpern zunutze und verwendet bispezifische VHH-Domänen als Therapeutika, um die Lücke zwischen einer Untergruppe von γδ-T-Zellen und Antigenen, die auf Krebszellen von Interesse sind, zu überbrücken und so die Abtötung von Tumorzellen und die Sekretion von entzündungsfördernden Zytokinen zu induzieren. Das Vorhandensein dieser Untergruppe von T-Zellen ist sowohl bei soliden Tumoren als auch bei hämatologischen Krebserkrankungen mit einer besseren Prognose verbunden, so Parren.

Ein Vorteil von Domänen-Antikörpern bei dieser Art von Anwendung ist ihre Fähigkeit, mit hoher Affinität an Epitope zu binden, die für herkömmliche Antikörper unzugänglich sind, so Parren. Und die bispezifischen VHH-basierten Produkte von Lava könnten auch erhebliche Herstellungs- und Kostenvorteile gegenüber bestehenden bispezifischen Antikörperformaten haben, einschließlich der bispezifischen T-Zell-Engager-Plattform (BiTE) von Amgen. 55-kDa-BiTEs bestehen aus zwei einkettigen variablen Fragmenten (scFvs), die jeweils mit variablen Domänen der schweren und leichten Kette synthetisiert werden, im Gegensatz zu Domänen-Antikörpern, die aus einer einzigen Domäne bestehen.

Die Größe und Einfachheit der Domänenformate kann auch auf andere Weise zum Tragen kommen. Ende 2018 berichteten beispielsweise Forscher des Scripps Research Institute und Janssen in Science über die präklinischen Wirkungen eines universellen Grippeimpfstoffkandidaten. Ihr Kandidat bestand aus vier konjugierten VHH-Antikörpern, von denen jeder gegen ein anderes Epitop von Influenza A und B gerichtet war, um eine Abdeckung zu erreichen, die mit einem einzigen Antikörper in voller Länge unmöglich wäre. Da die VHHs so klein sind, konnten die Forscher dieses multidomäne, multivalente Biologikum mit Hilfe eines Adeno-assoziierten Virus mit begrenzter Basenpaar-Kapazität intranasal verabreichen.

VHsquared nutzt inzwischen Domänenformate, um die Gewebeverteilungsprofile seiner Produkte zu steuern. Das führende Programm des Unternehmens zur Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen, V565, ist ein oral verabreichter Anti-TNF-Antikörper aus Kameliden, der so entwickelt wurde, dass er gegen Proteasen im Darm resistent ist.

„Ein herkömmlicher Antikörper würde sofort gespalten werden, es ist einfach zu schwierig, die Proteasestellen zu entfernen“, sagt Scott Crowe, CSO von VHsquared. Die orale Verabreichung eines Anti-TNF vermeidet eine systemische Immunsuppression, fügt er hinzu. Und die kurze Halbwertszeit dieser Produkte, die in vielen Fällen als Nachteil angesehen wird, bedeutet, dass jedes Produkt, das in den Blutkreislauf gelangt, schnell abgebaut wird. Laut Crowe kann V565 im Darm die durch chronische Entzündungen verursachte Störung der Epithelschleimhaut heilen.

Eine Phase-II-Studie bei Morbus Crohn ist vollständig abgeschlossen, und das Unternehmen erwartet Ergebnisse im Spätsommer.

Auch Produkte auf Haibasis kreisen um die Klinik und bieten weitere Vorteile.

AdAltas i-bodies bestehen aus einem menschlichen Antikörpergerüst mit einer einzigen Domäne und Bindungsregionen, die so gestaltet sind, dass sie die variablen Domänen der Hai-Antikörper (VNARs) nachahmen. Diese 12-kDa-i-bodies zeichnen sich durch lange Schleifen in der komplementäritätsbestimmenden Region von VNARs aus, die bis zu 20 Aminosäuren lang sein können, im Vergleich zu 8-10 Aminosäuren bei einem herkömmlichen menschlichen Antikörper, sagt Samantha Cobb, CEO von AdAlta. Das bedeutet, dass i-bodies Ziele wie G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) und Ionenkanäle binden können, die sich mit herkömmlichen Antikörpern nur schwer blockieren lassen. Der Hauptkandidat des Biotech-Unternehmens, AD-214, soll nächstes Jahr in die klinische Erprobung für idiopathische Lungenfibrose eintreten. Er besteht aus zwei Anti-CXCR4-i-Bodies, die an ein Fc-Fragment gebunden sind, um die Halbwertszeit des Moleküls zu verlängern.

Ossianix arbeitet auch mit VNARs, allerdings mit dem Schwerpunkt, diese Domänen als BHS-Shuttles zu nutzen. Sein führender Kandidat ist TXB4, ein VNAR, der an das BHS-Transporterprotein TfR1 bindet, um eine konjugierte therapeutische Nutzlast ins Gehirn zu transportieren. „Unsere VNARs interagieren mit hoher Affinität mit diesen vergrabenen Epitopen auf der Oberfläche einer Reihe von Rezeptoren und ermöglichen eine bessere Übertragung ins Gehirn als wir es bei anderen Strategien gesehen haben“, sagt Ossianix-CEO Frank Walsh, ein ehemaliger Forschungsleiter bei Wyeth.

Das Unternehmen baut ein Portfolio von TXB4-basierten Produkten auf, die monoklonale Antikörper in voller Länge ins Gehirn transportieren werden, um primäre Lymphome des zentralen Nervensystems und Glioblastome zu behandeln. Das Unternehmen ist etwa 2 Jahre von klinischen Studien entfernt, sagt Walsh.

Seit September 2018 arbeitet Ossianix auch mit Novo Nordisk zusammen, um Produkte für Stoffwechselkrankheiten ins Gehirn zu bringen. Da die Technologie von Ablynx nun bei Sanofi im Haus ist, rechnet Walsh mit einem Anstieg der Geschäftsabschlüsse zwischen anderen Anbietern von Domänen-Antikörpern.

Der Nutzen von Domänen-Antikörpern, in all ihren verschiedenen Varianten, geht auch über reine Therapeutika hinaus. Confo Therapeutics, das von einem ehemaligen Ablynx-Mitarbeiter geleitet wird, nutzt Kameliden-Domänen als strukturbasiertes Instrument zur Entdeckung von Medikamenten. Seine VHHs können Targets wie GPCRs in bestimmten Konformationen stabilisieren und versprechen, neue Ansatzpunkte für niedermolekulare Bindemittel zu finden. Das Unternehmen sammelte im Mai 2019 in einer Serie-A-Runde 30 Millionen Euro ein und hat Entdeckungsvereinbarungen mit Lundbeck und Roche getroffen.

Und auch Adimab, das IgG in voller Länge vertreibt, wagt sich an das Domain-Antikörper-Engineering heran. „Wir haben mindestens ein Domänenprogramm in der Klinik“, sagt Gerngross. In Zusammenarbeit mit Kite Pharma, das inzwischen zu Gilead Sciences gehört, hat Adimab ein IgG in ein einfacher zu handhabendes Konstrukt mit einer Domäne für die Expression auf CAR-T-Zellen umformatiert. Die schweren und leichten Ketten eines IgG führen zu einer Komplexität bei der Entwicklung von CAR-T-Zellen, mit der man sich nicht befassen möchte“, sagt er. Das Unternehmen hat auch Projekte für andere durchgeführt, um die Eigenschaften bestehender Domänen-Antikörper zu verbessern.

„Viele unserer Pharmapartner fragen uns jetzt, ob wir eine Single-Domain-Bibliothek haben“, sagt er. „Das Interesse an diesen Konstrukten ist groß.“