DE19538641A1 - Patientenspezifische Immunadsorber für die extrakorporale Apherese und Verfahren für deren Herstellung - Google Patents
Patientenspezifische Immunadsorber für die extrakorporale Apherese und Verfahren für deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Immunadsorbern auf
der Grundlage der spezifischen Antikörper und/oder Antigene, die
in Folge von immunpathologischen Prozessen für die Auslösung
oder Aufrechterhaltung vieler Erkrankungen verantwortlich sind.
Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Medizin und die
pharmazeutische Industrie.
Die funktionelle Grundlage für die Immunreaktion ist komplex und
beruht auf dem gut regulierten Zusammenwirken von lokalen und
systemisch wirksamen zellulären und humoralen Elementen der
unspezifischen Abwehr und dem System der spezifischen Abwehr,
bestehend aus aktivierten Zellen des lymphopoetischen Systems
und den von ihnen produzierten Mediatoren und Antikörpern. Je
nach der Art der Stimulierung können die vorherrschenden
Abwehrleistungen unterschiedlich sein.
Diese Steigerung der Abwehrlage wird auf natürliche Weise im
Verlauf eines Infektionsgeschehens oder künstlich, d. h.
medikamentös, erworben. Das erfolgt sowohl systemisch als auch
lokal über die Schleimhäute des Respirations-, Digestions- und
Urogenitaltraktes.
Natürlicherweise reagiert der Organismus sofort auf eine
Infektion. Die Qualität und Quantität der Sofortreaktion hängt
ab von der Art des Antigens und dem Ort des Eindringens.
Prinzipiell gleiche Reaktionen erfolgen bei Verabreichung von
Impfstoffen und anderen körperfremden Substanzen. Eine
spezifische Abwehr, meßbar z. B. durch den Nachweis spezifischer
Antikörper, ist erst nach einigen Tagen wirksam. Ist die
auslösende Ursache beseitigt, wird die Produktion spezifischer
Antikörper nach unten reguliert und letztlich eingestellt. Nach
erfolgtem biologischen Abbau der Antikörper weist nur noch das
Vorhandensein spezifischer "Gedächtniszellen" darauf hin, mit
welchen Antigenen sich der Organismus in der Vergangenheit
auseinandergesetzt hat. Unter bestimmten Umständen, im einzelnen
meist nicht mehr bestimmbarer Kausalität, reagiert der
Organismus in überschießender Weise auf körpereigene Strukturen.
Die sich entwickelnde Autoimmunreaktion führt zur fortlaufenden
Destruktion körpereigenen Gewebes, deren Abbauprodukte wiederum
das Immunsystem stimulieren. Wird dieser pathologische
Regelkreis nicht unterbrochen, sind die Folgen letztlich
zumindest für das betroffene Gewebe fatal.
Erkrankungen immunpathologischer Genese oder Beteiligung sind
häufig. Durch ihren chronischen Verlauf und ihre schwere
Therapierbarkeit beeinträchtigen sie die Lebensqualität der
betroffenen Menschen erheblich und verursachen enorme
volkswirtschaftliche Verluste. Eine der häufigsten
Autoimmunkrankheiten ist die Rheumatoid-Arthritis, an der etwa
1% der Bevölkerung erkrankt. Das Hauptmanifestationsalter der
Erkrankung liegt um das 40. Lebensjahr. Die bislang erzielten
Behandlungsergebnisse durch Immunsuppression und unterstützende
Therapien sind unzureichend, durch beträchtliche Nebenwirkungen
gekennzeichnet und enden häufig in Therapieabbrüchen.
Nach 3 Jahren sind maximal nur noch 50% der initial mit
Basistherapeutika behandelten Patienten unter effektiver
Medikation. Nach 10 Jahren sind etwa 50% der Patienten erwerbs
unfähig und 10-20% schwerstbehindert.
Wegen der häufig unzureichenden Wirksamkeit und großer
Nebenwirkungen herkömmlicher immunsuppressiver Therapie wird
ständig nach neuen Therapieverfahren zur Behandlung von Auto
immunerkrankungen gesucht (J. Sany: Early approaches to
immunotherapy of rheumatoid arthritis. EUR-J-RHEUMATOL-INFLAM: 11
(1991), 139-147).
Diese Therapien zielen auf die Beeinflussung von humoralen und
zellulären Immunmechanismen wie auch von Mediator-Systemen. Es
handelt sich dabei um experimentelle Therapieansätze, die im
Tierversuch und in der klinischen Erprobung erste Erfolge
brachten. Ein entscheidender Durchbruch in der Prognose von
Patienten mit Autoimmunkrankheiten konnte allerdings bislang
nicht erzielt werden.
Plasmaaustausch und Plasmasorption sind erfolgreich bei einer
Vielzahl von Autoimmunkrankheiten und Erkrankungen
immunpathologischer Beteiligung eingesetzt worden (R. T. Baldwin,
R. R. Pierce und O. H. Frazier: Guillain-Barre syndrome after
heart transplantation. J-HEART-LUNGTRANSPLAN: 11 (1992),
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syndrome in childhood. Clinical course and therapeutic measures.
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Der Plasmaaustausch ist das ältere Therapieverfahren, bei dem
separiertes Plasma (Membranplasmapherese oder Zentrifugation)
verworfen und simultan durch Spenderplasma oder Humanalbumin
ersetzt wird. Während einer Behandlung wird die einfache bis
doppelte Menge an Patientenplasma ausgetauscht. Dieses Verfahren
ist nicht selektiv. Um einen oder wenige pathogenetisch wichtige
Bestandteile zu entfernen, wird das gesamte Plasma ausgetauscht,
dabei werden auch Substanzen verworfen, die für den Patienten
essentiell sind. Das hat schwerwiegende Folgen für die
Patienten, die man versucht mit verschiedenen Substitutions-
Therapien auszugleichen. Daneben besteht die Gefahr der
Übertragung von Infektionskrankheiten wie AIDS oder Hepatitis.
Bei der Plasmasorption wird das zuvor separierte Plasma über
Adsorbermaterial geleitet. An das Adsorbermaterial sind Stoffe
gekoppelt, die mit bestimmten Plasmabestandteilen eine Bindung
eingehen und diese dadurch aus dem Patientenplasma entfernen.
Wird die Plasmasorption zum Entfernen von immunologisch
bedeutsamen Substanzen genutzt, wird das Verfahren als Immunad
sorption bezeichnet. Das Verfahren besitzt in Abhängigkeit vom
verwendeten Adsorbermaterial eine unterschiedliche Selektivität
und Spezifität. Diese wiederum bedingt die Effektivität der
Therapie und Nebenwirkungen. Unterschiedliche Liganden und
Träger sind zur Adsorption von Immunglobulinen und
Immunkomplexen aus dem separierten Plasma klinisch eingesetzt
worden:
- - Staphylokokken-Protein A
- - hydrophobe Aminosäuren (Tryptophan bzw. Phenylalanin)
- - Dextransulfat
- - aggregiertes IgG
- - anti-Human-IgG
- - Blutgruppen-Antigene.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über erfolgreich mit
der extrakorporalen Immunadsorption behandelte Autoimmuner
krankungen.
- - rapid-progressive Glomerulonephretis, fokale Glomerulosklerose
- - systemischer Lupus erythermatodes
- - Anti-Phospholipid-Syndrom
- - Vaskulititiden; z. B. Periarteriitis nodosa, M. Wegener
- - Rheumatoid-Arthritis
- - immunologische thrombozytopenische Purpura
- - Hemmkörper gegen Koagulationsfaktoren
- - hyperimmunisierte bzw. ABO-inkompatible prospektive Transplantat-Empfänger
- - Polymyoisitis
- - neurologische Erkrankungen; z. B. Guillain-Barre-Syndrom, Polyneuropathie, amyotrophe Lateralsklerose, Myasthenia gravis Multiple Sklerose.
Die medikamentöse Immunsuppression ist unselektiv und
unspezifisch. Auch neuartige immunologische Therapien
(monoklonale oder polyklonale Antikörper gegen Aktivierungs
marker oder Rezeptorstrukturen von Immunzellen und Mediatoren)
supprimieren die Immunantwort nicht selektiv und/oder induzieren
ihrerseits Immunphänomene im Organismus.
Der Nachteil aller bisher bekannten Apherese-/Adsorptionssysteme
besteht analog zur medikamentösen Immunsuppression in ihrer un
zureichenden Selektivität. Das gilt für das breit angewendete
Verfahren von Balint und Hargreavens (US-Patent 4.681.870), die
Staphylococcus-aureus-Protein A an geeignete Träger immobili
sierten. Mit dieser Methode werden aus dem Patientenblut
unspezifisch IgG und IgG-Komplexe entzogen. Das trifft auch von
das von Davis (PCT-Patentanmeldung WO 86/07152) beschriebene
Verfahren der Nutzung von trägergekoppelten unspezifischen
Proteinen, vorzugsweise Immunglobuline verschiedener Spezies,
als Immunadsorbents von Immunkomplexen zu. Mittels dieser
Methode werden wohl Immunkomplexe aus dem Blut eliminiert, nicht
aber die reaktiven Einzelbestandteile, die bei
Autoimmunkrankheiten ständig neu entstehen.
Liberti und Pollora (US-Patent 4.551.435) beschreiben ein
Verfahren zur Entfernung von Stoffen und Immunkomplexen aus dem
Blut, indem das Patientenblut mit spezifischen Antikörpern einer
bestimmten Konzentration versetzt wird, die dann mit der zu
eliminierenden Substanz Immunkomplexe bilden. Diese werden aus
dem Blut mit Faktoren wie C 1q, Rheumafaktoren, Fc-Rezeptoren und
Fc-Rezeptoren-tragenden Zellen, die an einen festen Träger
immobilisiert sind, aus dem Blut eliminiert. Dieses Verfahren
setzt voraus, daß die auslösende Ursache bekannt ist, was bei
den meisten Fällen von Autoimmunkrankheiten nicht der Fall ist
und daß das ursächliche Antigen für die Herstellung von
Antikörpern gereinigt vorliegt. Die Entfernung der Immunkomplexe
selbst erfolgt unspezifisch nicht über Protein A, sondern durch
Biomoleküle, die physiologischerweise eine hohe Affinität zu
Immunglobulinen haben.
Es gilt zu beachten, daß die pathophysiologisch relevanten
Immunstrukturen bei den einzelnen Autoimmunerkrankungen
verschieden sind, selbst die Immunphänomene bei ein- und
derselben Erkrankung. Der Einsatz bislang verfügbarer Apherese-
Systeme führt nicht nur zur Eliminierung der immunpathologisch
bedeutsamen sondern auch der physiologischen - für die
körpereigene Abwehr essentiellen - Immunglobuline. Das Resultat
ist eine generelle Schwächung des Immunsystems mit der Gefahr
septischer Komplikationen.
Die Erfindung hat das Ziel, eine Therapie für Patienten zur
Verfügung zu stellen, die an Krankheiten leiden, die durch
Dysregulation des Immunsystems bedingt sind oder die sich durch
immunpathologische Prozesse zu chronischen, schwer
therapierbaren Verlaufsformen entwickeln. Ihr liegt die Aufgabe
zugrunde, einen für den jeweiligen Patienten spezifischen
Immunadsorber zu entwickeln, mit dessen Hilfe die phatogenetisch
bedeutsamen Immunkomplexe, Autoantikörper und Antigene durch
Adsorption aus dem Blut oder Plasma des Patienten entfernt
werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 1 und 6 gelöst, die
Unteransprüche sind Vorzugsvarianten.
Der patientenspezifische Immunadsorber besteht gemäß der
Erfindung aus getrennten Antigenen und/oder Antikörpern aus
Immunkomplexen pathologisch relevanter Immunfaktoren von
Patienten, die an aktivierte feste Trägermaterialien gebunden
sind. Er enthält getrennte Antigene und/oder Antikörper von
Patienten, die an Erkrankungen leiden, die durch Dysregulation
hervorgerufen oder aufrechterhalten werden. Autoimmunkrankheiten
oder immunpathologische Reaktionslagen sind u. a. Rheumatoid-
Arthritis, rapid-progressive Glomerulonephritis, systemischer
Lupus erythematosus, Antiphophoid-Syndrom, Vaskulitiden,
histoinkompatiblen Transplantatempfängern, Polymyositis,
neurologische Autoimmunkrankheiten oder immunpathologische
Dysregulationen in Folge von Infektionskrankheiten. Geeignet als
Trägermaterialien sind alle bioverträglichen Stoffe, die
ausreichend viele Immunkomplexbestandteile auf ihrer Oberfläche
kovalent binden können; bevorzugt ist der Einsatz von Sepharose.
Das Verfahren zur Herstellung der patientenspezifischen
Immunadsorbern ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
Immunkomplexe werden zunächst mit bekannten, nicht selektiven Verfahren, z. B. mittels Protein A-Adsorbern, aus dem Plasma des Patienten entfernt und nach entsprechender Elution in ihre biologisch aktiven Bestandteile zerlegt. Jetzt können die Bestandteile durch bekannte Verfahren, z. B. Gel-Chromatographie, getrennt und einzeln, bzw. als Gemisch von Antikörpern und Antigen an entsprechendes Trägermaterial gekoppelt werden.
Immunkomplexe werden zunächst mit bekannten, nicht selektiven Verfahren, z. B. mittels Protein A-Adsorbern, aus dem Plasma des Patienten entfernt und nach entsprechender Elution in ihre biologisch aktiven Bestandteile zerlegt. Jetzt können die Bestandteile durch bekannte Verfahren, z. B. Gel-Chromatographie, getrennt und einzeln, bzw. als Gemisch von Antikörpern und Antigen an entsprechendes Trägermaterial gekoppelt werden.
Bevorzugt ist die Zerlegung der Immunkomplexe im sauren bzw.
alkalischen Milieu, vorzugsweise in pH-Bereichen von 2-5 bzw.
10-11,5, in ihre Einzelbestandteile, die, ggf. nach
Fraktionierung und ggf. nach Zusatz von Salzen wie NaCl, MgCl₂,
LiCl, Harnstoff, die geeignet sind, ab einer bestimmten
Konzentration die Reaktionspartner im dissoziierten Zustand zu
halten, in einem pH-Bereich von 2-11,5 mittels an sich bekannter
Methoden an die festen Materialien gekoppelt werden.
Mit Hilfe dieser Immunadsorber können aus dem Plasma des
Patienten spezifisch "seine", die krankheitsbedeutenden
Immunkomplexe, Antikörper und Antigene mittels extrakorporaler
Immunadsorption entfernt werden. Diese Säulen sind reaktivierbar
und zum mehrfachen Gebrauch vorgesehen. Die Herstellung solcher
patientenspezifischer Immunadsorber ist generell für jede Krank
heit möglich, wo Autoimmunkomplexe eine pathogenetische Rolle
spielen.
Das Verfahren ermöglicht neben der therapeutischen Anwendung die
Isolierung von Stoffen aus dem Patientenblut, die für die
Auslösung der immunologischen Dysregulation zumindest
mitverantwortlich sind. Das vereinfacht Untersuchungen zur
Pathogenese von Autoimmunkrankheiten bzw. von Erkrankungen, die
durch immunologische Fehlleistungen in ihrem Verlauf verstärkt
werden. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Lösungen ist:
- 1. Es werden nicht nur die Immunkomplexe entfernt, sondern auch die bisher nicht erfaßten einzelnen Reaktionspartner.
- 2. Eine Substitution mit Fremd-Immunglobulinen ist nicht mehr notwendig (Krankheitsübertragung wie HIV, zusätzliche Kosten werden vermieden)
- 3. Ohne Wissen der Krankheitsursache können kostengünstig patientenspezifische Immunadsorber hergestellt werden. Damit können spezifische Therapiewerkzeuge auch für solche Auto immunkrankheiten bereitgestellt werden, für die wegen der geringen Erkrankungshäufigkeit gezielte Entwicklungen durch die Industrie aus Kostengründen abgelehnt werden.
Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
Patienten, die an Autoimmunkrankheiten wie z. B. der Rheumatoid-
Arthritis leiden, werden einer extrakorporalen Apherese unter
Verwendung von Staphylokokken-Protein A-Immunadsorbern unter
zogen. Nach Beendigung eines Apheresezyklus wird die Säule
gründlich mit einem Puffer gewaschen, dem Detergenzien zugesetzt
sind, oder die durch eine erhöhte Ionenkonzentration (z. B.
1-3 M NaCl) adsorptiv gebundene Plasmabestandteile von der
Säule entfernen. Das Freisein von adsorptiven Plasma
bestandteilen wird durch Elektrophorese oder Enzymimmunassay des
Spülpuffers überprüft. Anschließend erfolgt die Elution der
Immunglobuline, der Immunkomplexe und der dissozierten
immunologischen Reaktionspartner mittels eines pH- Gradienten
(z. B. Citrat oder Acetatpuffer pH 7-3) oder konzentrierter
Salzlösungen unterschiedlichen pH-Wertes (zwischen 4 und 7).
Mittels Elektrophorese, Chromatographie oder anderen geeigneten
Trennverfahren werden die eluierten Fraktionen hinsichtlich
ihres Proteinspektrums und Dissoziationsgrades von Immunkomplexen
untersucht.
Für die Immobilisierung an feste Träger werden Fraktionen
verwendet, in denen die Immunkomplexe in ihre reaktiven
Bestandteile aufgespalten sind. Diese können vor der Kopplung
bei Bedarf durch geeignete Trennverfahren separiert werden.
Die Immunkomplexbestandteile werden einzeln oder als Gemisch
mittels bekannter Verfahren an ONB-Carbonat- oder N-Hydroxy
succinimid-Aktivester aktivierte Trägermaterialien gekoppelt.
Nach entfernen aller nicht gebundenen Bestandteile steht ein
Patienten-spezifischer und regenerierbarer Immunadsorber zur
Verfügung, mit dessen Hilfe selektiv aus dem Patientenblut nur
die Stoffe entfernt werden, die für die immunphatologische
humorale Dysregulation verantwortlich sind.
Claims (8)
1. Patientenspezifische Immunadsorber, bestehend aus
- - getrennten Antigenen und/oder Antikörpern aus Immunkomplexen pathologisch relevanter Immunfaktoren von Patienten, gebunden an
- - aktivierte feste Trägermaterialien.
2. Patientenspezifische Immunadsorber nach Anspruch 1,
enthaltend getrennte Antigene und/oder Antikörper von Patienten,
die an Erkrankungen leiden, die durch Dysregulation des
Immunsystems hervorgerufen oder aufrechterhalten werden.
3. Patientenspezifische Immunadsorber nach Anspruch 1 und 2,
enthaltend getrennte Antigene und/oder Antikörper von Patienten,
die an Autoimmunkrankheiten oder immunpathologischen
Reaktionslagen, wie Rheumatoid-Arthritis, rapid-progressive
Glomerulonephritis, systemischen Lupus erythematosus,
Antiphophoid-Syndrom, Vaskulitiden, histoinkompatiblen
Transplantatempfängern, Polymyositis, neurologischen Autoimmun
krankheiten oder immunpathologischen Dysregulationen in Folge
von Infektionskrankheiten leiden.
4. Patientenspezifische Immunadsorber nach Anspruch 1-3,
gebunden an bioverträgliche Stoffe, die ausreichend viele
Immunkomplexbestandteile auf ihrer Oberfläche kovalent binden
können.
5. Patientenspezifische Immunadsorber nach Anspruch 1-4,
gebunden an Sepharose.
6. Verfahren zur Herstellung patientenspezifischer
Immunadsorber gemäß den Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet durch die
Isolierung von Immunkomplexen aus dem Blut von Patienten unter
Verwendung an sich bekannter Verfahren, wie Plasmapherese über
Protein A-Immunadsorber, Reinigung der Immunkomplexe für den
klinischen Einsatz im extrakorporalen Blutreinigungsverfahren
und Spaltung in die aktiven Bestandteile Antikörper und Antigen
sowie kovalente Kopplung dieser Bestandteile an feste
Trägermaterialien.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Immunkomplexe im sauren bzw. alkalischen Milieu, vorzugsweise in
pH-Bereichen von 2-5 bzw. 10-11,5, in ihre Einzelbestandteile
zerlegt werden, die, ggf. nach Fraktionierung und ggf. nach
Zusatz von Salzen wie NaCl, MgCl₃, LiCl, Harnstoff, die geeignet
sind, ab einer bestimmten Konzentration die Reaktionspartner im
dissoziierten Zustand zu halten, in einem pH-Bereich von 2-11,5
mittels an sich bekannter Methoden an die festen Materialien
gekoppelt werden.
8. Verwendung der patientenspezifischer Immunadsorber gemäß den
Ansprüchen 1-5 für die extrakorporale Apherese.
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