Menetelmän kehitys TNFα-modulaattoreita neutralisoivien vasta-aineiden osoittamiseksi ihmisen seerumissa

Abstract

Autoimmuunisairaudessa potilaan immuunipuolustusjärjestelmään syntyy toimintahäiriö, ja se hyökkää terveitä soluja vastaan. Eräs tunnetuimpia autoimmuunisairauksia on nivelreuma, joka aiheuttaa potilaan nivelten kulumista, mahdollisesti pahojakin kipuja ja lopulta työkyvyttömyyttä sekä elämänlaadun merkittävää heikkenemistä. Autoimmuunisairauksien syntymekanismeja ei edelleenkään tunneta eikä niille ole löydetty parantavaa hoitokeinoa. Oireiden hoito on kuitenkin kehittynyt viimeisten vuosikymmenien aikana huimasti biologisten lääkkeiden myötä. Biologiset lääkkeet voivat olla esimerkiksi vasta-aineita, proteiineja tai peptidejä, jotka on tuotettu elävissä geenimuunnelluissa soluissa. Biologisten lääkeaineiden ongelma on se, että ihmisen immuunipuolustus voi reagoida niihin. Tällöin elimistössä muodostuu lääkkeeseen tarttuvia vasta-aineita, jotka voivat vaikuttaa lääkkeen toimintaan elimistössä tai täysin neutralisoida sen toiminnan. Immunogeenisyystutkimukset ovat siksi tärkeitä niin lääkkeen kehitysvaiheessa, kuin lääkkeen käyttöä seurattaessakin. Nivelreumassa TNFα-proteiinin toimintaa estäviä biologisia lääkkeitä käytetään tapauksissa, joissa tavanomaiset hoidot eivät enää tehoa. Pääsääntöisesti potilaiden kunto kohenee huomattavasti, mutta noin kolmasosalla immunogeenisyysreaktiot estävät käytön jatkamisen. Tässä opinnäytetyössä kehitettiin Syrinx Bioanalyticsille analyysimenetelmää, jolla seeruminäytteestä voidaan kvantitatiivisesti määrittää bioaktiivinen lääke ja semi-kvantitatiivisesti lääkettä vastaan muodostuneet neutralisoivat vasta-aineet. Menetelmää voitaisiin tulevaisuudessa soveltaa sekä uusien vastaavien lääkkeiden immunogeenisyystutkimuksiin että nykyisillä lääkkeillä hoidettujen potilaiden monitorointiin. Kehitettävä menetelmä perustuu tanskalaisen Biomonitor A/S:n alunperin kehittämään reportterigeenimenetelmään, jossa geenimuunnellut solut tuottavat lusiferaasia TNFα:n sitoutuessa solukalvolla oleviin reseptoreihin. Työssä tutkittiin menetelmän ominaisuuksia ja sen sopivuutta Syrinxin vaatimuksiin. Aikataulurajoitusten vuoksi kehitys jäi kesken, mutta työn aikana saatiin kerättyä tarpeeksi dataa, jotta kehitystä voidaan pitää järkevänä ja myöhemmin jatkaa.

In autoimmune diseases, the patient’s immune system malfunctions and it starts attacking healthy cells. One of the most well-known diseases is rheumatoid arthritis which causes wear and possibly severe pain in the patient’s joints leading to incapacity for work and significant reduction in the quality of life. The root causes for autoimmune diseases are still not understood and no cure has been found. Treatment of the symptoms, however, has seen a tremendous increase in efficiency over the last few decades due to the emergence of biological drugs. Biological drugs can be, for example, antibodies, proteins or peptides which are manufactured in living cell cultures. The problem with biologicals is that the human immune system may react to them. This immune reaction causes the immune system to form anti-drug antibodies which may affect the behavior of the drug in the body, or even completely neutralize the drug. For this reason immunogenicity studies are important in both the development phase as well as for monitoring in the post-approval phase. In rheumatoid arthritis TNFα modulating drugs are used when all the conventional treatments are inefficient. Generally, patients experience substantial improvement in their condition but for about a third, the immune reaction prevents the continuation of the treatment. The objective of this study was to develop an analysis method for Syrinx Bioanalytics to quantitatively assay bioactive drug and semi-quantitatively assay anti-drug neutralizing antibodies in serum samples. In future this assay could be used for immunogenicity trials for new drugs but also as a monitoring tool for patients treated with existing drugs. The method is based on a reporter gene assay, originally developed by the Danish corporation Biomonitor A/S, where genetically modified cells produce luciferase as TNFα binds to the receptors on the cell membrane. The characteristics of the assay method as well as its suitability for use by Syrinx were studied. Due to timetable constraints, the development was not completed during the study but sufficient data was gathered for further development to be regarded as sensible.