Vergleichende Untersuchungen zur Struktur und Expression von Antikörpern aus Nicotiana benthamiana und CHO-Zellen zum Einsatz in der Krebstherapie

Abstract

Die Non-Hodgkin-Lymphome bilden eine sehr heterogene Gruppe von Tumorerkrankungen, bei denen sich die lymphatischen Zellen unkontrolliert vermehren. Die meisten Unterarten gehen, wie auch die indolent verlaufenden follikulären Lymphome, von den B-Zellen aus. Die Standardtherapie der follikulären Lymphome besteht aus einer Kombination aus Chemo- und Immuntherapie mit dem monoklonalen Antikörper Rituximab und führt nach unterschiedlich langen progressionsfreien Zeiten zu Rückfällen. Mit der Idiotyp-Vakzinierung, bei der die Behandlung mit einem für jeden Patienten individuell hergestellten Antikörper erfolgen soll, sollen Rückfälle nach erfolgreicher Chemotherapie verhindert werden. Die idiotypischen Antikörper werden dafür innerhalb kürzester Zeit nach der Entnahme von entartetem Lymphknotenmaterial des Patienten durch die „Magnifection“ Technologie, die erstmals die virus-basierte transiente Expression von Antikörpern in Pflanzen erlaubt, in Nicotiana benthamiana hergestellt. Ob die Fähigkeit der Pflanze humane Antikörper zu bilden für jeden beliebigen idiotypischen Antikörper gilt oder sequentielle Unterschiede des Idiotyps die Faltung, Assemblierung und Glykosylierung in der Pflanze beeinflussen, war bisher nicht bekannt. Eine Strukturanalyse von sieben idiotypischen Antikörpern aus Nicotiana benthamiana konnte zeigen, dass diese nach den bekannten strukturellen Aspekten als heterodimeres Molekül in der Pflanze hergestellt werden. Dabei ist das heterodimere Molekül durch nichtkovalente Wechselwirkungen verknüpft, die Disulfidbrücken zwischen leichten und schweren Ketten werden in der Regel nicht vollständig ausgebildet. Die posttranslationalen Modifikationen von Antikörpern aus Nicotiana benthamiana sind mit denen von Antikörpern aus CHO-Zellen vergleichbar. Die N-Glykosylierung ist dagegen aufgrund der pflanzenspezifischen Oligosaccharide im Vergleich zu der von Antikörpern aus CHO-Zellen heterogener. Bislang konnten nur Antikörperfragmente, aber keine vollständigen Antikörpermoleküle durch die virus-basierte transiente Expression in Pflanzen hergestellt werden. Die Untersuchung des pflanzlichen Proteoms über eine Wachstumsperiode mehrerer Tage zeigte, dass die neue Methode der virus-basierten transienten Expression in Nicotiana benthamiana ein effizienter Weg für die Produktion von idiotypischen Antikörpern ist, denn die Akkumulation eines Antikörpers, sowie die erfolgreiche Verbreitung und Replikation der viralen Vektoren konnten festgestellt werden. Gleichzeitig konnte jedoch auch erstmals eindeutig der Abbau des Antikörpers in der Pflanze über Fab-ähnliche Fragmente belegt werden, der im Verlauf des pflanzlichen Wachstums begann. Auf die Bildung des Antikörpers sowie die virale/bakterielle Infektion reagierte N. benthamiana mit der Bildung von Abwehrproteinen und einer Hemmung der Photosynthese. Insgesamt wurde der metabolische Stoffwechselweg jedoch nur geringfügig beeinflusst. Eine erwartete gesteigerte Expression von Faltungshelfern, wie bei CHO-Zellen, blieb aus.