Università degli studi di Torino Laurea Specialistica In Biotecnologie Mediche Corso di Immunologia Molecolare Anticorpi Monoclonali che bloccano l’azione delle IgE: Xolair® -Omalizumab- Cecilia Mancini A.A. 2007-2008

"Omalizumab è un farmaco rivoluzionario, la più grossa novità terapeutica degli ultimi 15 anni contro l'asma allergica grave“ Giorgio Walter Canonica (direttore della Clinica pneumologica dell'università di Genova e presidente eletto della Società mondiale di allergologia).

Asma Allergica. Perché? Nell’ultimo decennio le condizioni allergiche sono cresciute notevolmente, tanto da arrivare ad interessare oggi il 30-40% della popolazione. Secondo le stime della WHO circa 100-150 milioni di persone al mondo soffrono di asma, con una mortalità pari a 180000 casi annui. Si tratta di condizioni che non portano solitamente a morte precoce il paziente (la vita media dei soggetti asmatici è 46 anni), ma che influiscono notevolmente sulla qualità della vita. Rappresentano un importante fardello economico per la società (ricoveri, giorni di assenza dal lavoro, spese sanitarie…).

L’asma allergica L’asma è una malattia infiammatoria cronica delle vie aeree, scatenata da una reazione ad allergeni. La malattia viene provocata dalla presenza di particolari antigeni ambientali (allergeni) capaci di stimolare le cellule immunitarie. Questi fattori determinano il rilascio, da parte di mastociti e basofili, di mediatori che causano la contrazione del muscolo liscio delle vie aeree e inducono numerose alterazioni a livello del tessuto su cui agiscono. In risposta alle modificazioni infiammatorie, l’epitelio delle vie aeree produce un ispessimento della membrana basale; inoltre, si verificano altri cambiamenti strutturali, come l’ipertrofia e l’iperplasia delle cellule muscolari lisce delle vie aeree, l’aumento di volume delle ghiandole della sottomucosa bronchiale e la formazione di edemi.

Meccanismo patogenetico: L’ipersensibilità immediata Gli allergeni sono in grado di far partire l’infiammazione-IgE mediata attivando i mastociti e i basofili, attraverso il legame alle IgE e la formazione del crosslinking con i recettori di membrana ad alta affinità (FcεRI). Questo provoca, nel giro di pochi minuti, la degranulazione che causa il rilascio in circolo di mediatori infiammatori, quali istamina, leucotrieni,proteinasi... I mastociti e i basofili, poi, nel giro di alcune ore producono ulteriori mediatori infiammatori, che causano il richiamo di altre cellule infiammatorie e il peggioramento dell’infiammazione delle vie aeree (risposta tardiva).

L’asma allergica L’asma è una malattia infiammatoria cronica delle vie aeree, scatenata da una reazione ad allergeni. La malattia viene provocata dalla presenza di particolari antigeni ambientali (allergeni) capaci di stimolare le cellule immunitarie. Questi fattori determinano il rilascio, da parte di mastociti e basofili, di mediatori che causano la contrazione del muscolo liscio delle vie aeree e inducono numerose alterazioni a livello del tessuto su cui agiscono. In risposta alle modificazioni infiammatorie, l’epitelio delle vie aeree produce un ispessimento della membrana basale; inoltre, si verificano altri cambiamenti strutturali, come l’ipertrofia e l’iperplasia delle cellule muscolari lisce delle vie aeree, l’aumento di volume delle ghiandole della sottomucosa bronchiale e la formazione di edemi.

L’asma allergica [B1,modificata]

Strategie per curare l’asma: un po’ di storia.. Le prime strategie per curare l’asma riguardavano l’inibizione delle citochine coinvolte nelle reazioni di ipersensibilità: Inibizione delle Citochine Blocco dei fattori di trascrizione legati alla loro espressione Blocco del rilascio delle citochine Antagonismo dei recettori delle citochine Inibizione del pathway attivato dal legame citochina-recettore [B8]

L’asma allergica [B1,modificata]

Le IgE come target Le IgE giocano un ruolo fondamentale nello sviluppo dell’asma, sia nell’infiammazione delle vie aeree, sia nelle crisi asmatiche. Da alcuni studi è emerso che livelli elevati di IgE nel cordone ombellicale rappresentano un fattore di rischio per lo sviluppo della patologia asmatica. Inoltre, elevati livelli di IgE nel siero nel primo anno di vita e l’esposizione ad allergeni ambientali, sono fattori di rischio per lo sviluppo dell’asma nell’infanzia e nell’adulto. I livelli di concentrazione sierica delle IgE nei pazienti asmatici sono più elevati rispetto al range normale.

Le IgE come target Anticorpi Monoclonali Anti-IgE Come si può inibire l’azione delle IgE? NON SUFFICIENTE Inibizione delle IgE Stimolazione delle anti-IgE prodotte dall’ospite Blocco dei recettori delle IgE Inibizione della sintesi delle IgE NON SPECIFICO RISCHIOSO Anticorpi Monoclonali Anti-IgE

La terapia Anti-IgE Possono esistere 2 tipi di Ab anti-IgE, in base al binding site: Ab anti-IgE Stimolanti: legano le IgE libere e permettono il crosslink con i recettori di membrana FcεRI su mastociti e basofili, causandone la degranulazione e la produzione di mediatori infiammatori. Ab anti-IgE Neutralizzanti: legano la regione costante 3 (CHε3) della catena pesante delle IgE, nel sito di legame per FcεRI. Ciò previene il legame delle IgE con il recettore presente sui mastociti e i basofili [l’affinità di legame è molto simile ~10-10M]. Quindi gli Ab anti-IgE Neutralizzanti sono competitori per il sito di legame e il legame è mutualmente esclusivo (cioè non possono legarsi contemporaneamente anti-IgE e FcεRI). [B8]

Lo sviluppo di Omalizumab In base alle osservazioni precedenti si sono sviluppati anticorpi monoclonali murini nonanafilattogenici contro la regione CHε3. Il prodotto di questi studi è stato un MoAb, Omalizumab: si tratta di una IgG1 murina, umanizzata (tramite trasferimento dei residui amminoacidici critici per il legame con le IgE umane, in una cornice di IgG1 umana). >95% sequenza IgG1 umana <5% sequenza IgG1 murina [B10]

Biochimica della terapia anti-IgE Binding site: Arg408 Ser411 Lys414 Glu452 Arg465 Met469 [B6,B8 modificate]

L’azione delle anti-IgE Le anti IgE si legano alle IgE circolanti formando trimeri o esameri ? IMMUNOCOMPLESSI ? [S6] Questi immunocomplessi sono troppo piccoli per causare l’insorgere di patologie.

[S5]

Efficacia di una terapia mirata Meccanismi NECESSARI per l’azione delle IgE: Riduzione delle IgE circolanti ≥99% Riduzione dell’espressione in membrana dell’ FcεRI Individui Sani 5000-10000 FcεRI liberi per cellula Pazienti allergici  200000 FcεRI liberi per cellula L’attivazione di 1500 FcεRI scatena il rilascio del 50% dell’istamina contenuta nella cellula. [B6]

Efficacia di una terapia mirata Meccanismi NECESSARI per l’azione delle IgE: Infine ultima importante funzione delle IgE (al momento non del tutto comprovata) è quella di “sweep allergens” (spazzare via gli allergeni): gli Immunocomplessi nella forma trimerica Anti-IgE/IgE/Anti-IgE possono legare gli allergeni con la porzione Fab dell’IgE ancora disponibile e causarne la “cattura” e quindi l’eliminazione. Allergene Fegato

Xolair®-Omalizumab Casa farmaceutica: Genentech (Novartis); Tanox Approvato dall’FDA nel 2003 Anticorpo monoclonale umanizzato anti-IgE, prodotto con la tecnologia DNA ricombinante in una linea cellulare ovarica di criceto cinese (CHO). IgG1k,Peso Molecolare ~149 kilodalton Emivita sierica di 26 giorni Picco di concentrazione sierica: 7°-8° giorno Eliminazione: sistema reticoloendoteliale (fegato e milza) Dose massima: 375 mg ogni 2 settimane Somministrazione: iniezione sottocutanea nella regione deltoidea del braccio o nella coscia [S6] [S5]

0,016mg/Kg per IU/ml di livello basale di IgE Posologia Dose appropriata e frequenza di somministrazione sono determinate dai livelli di IgE basali (UI/ml), rilevati prima di iniziare il trattamento, e dal peso corporeo (kg). 0,016mg/Kg per IU/ml di livello basale di IgE SOMMINISTRAZIONE OGNI 4 SETTIMANE SOMMINISTRAZIONE OGNI 2 SETTIMANE [S7]

Trial fase I Studio in doppio cieco, controllo-placebo 419 pazienti asmatici allergici gravi (età compresa tra 12 e 79 anni) con: ridotta funzionalità polmonare scarso controllo della sintomatologia asmatica, nonostante trattamento con corticosteroidi Durata dello studio: 28 settimane Somministrazione: Xolair® o placebo per via sottocutanea, come terapia aggiuntiva a >1mg di beclometasone dipropionato e un β2-agonista a lunga durata. [S6] [S7]

Trial fase II-III 3459 6363 [B8]

Effetti collaterali comuni [S7]

Effetti collaterali gravi 1 2 L’ANAFILASSI si è manifestata in 3 individui, nelle 2 ore successive all’iniezione di Omalizumab. Gli eventi sono stati risolti con iniezioni di epinefrina, assunzione di antistamina per via orale e corticosteroidi per via sistemica. Anafilassi (comunemente una risposta immediata ad un agente eziologico) è in molti casi ritardata e protratta nel tempo Studio su 124 pazienti FDA ha sollecitato la Genentech ad aggiungere sulla scheda tecnica di Xolair® il rischio. Descritte anche reazioni sistemiche dopo la 4° dose di farmaco [B7, B13]

Effetti collaterali gravi 2 1 2 Sono stati diagnosticati 20 eventi cancerogeni nel gruppo Xolair®, tra cui: Cancro della pelle (non-melanoma) in 5 casi (di cui 1 con anche Melanoma) Carcinoma della mammella in 5 casi Carcinoma prostatico 2 casi Melanoma 2 casi Carcinoma delle paratiroidi 2 casi Cancro alla vescica 1 caso Linfoma non-Hodgkin 1 caso Carcinoma del Pancreas 1 caso Carcinoma del retto  1 caso Cancro della tiroide1 caso Nel gruppo trattato con placebo si sono diagnosticati: Cancro della pelle (non-melanoma) 3 casi Glioma  1 caso Cancro dei testicoli 1 caso [B8]

Effetti collaterali gravi 2 Tuttavia l’incidenza di tumori nel primo gruppo (Xolair®) è uguale all’incidenza attesa per quella fascia d’età e di sesso (dati del National Cancer Institute’s Surveillance, Epidemiology and End Results database). Incidenza nel gruppo controllo: si ipotizza che l’asma atopica possa rappresentare un evento protettivo nella predisposizione al cancro. Tuttavia non esistono studi epidemiologici o molecolari che supportino l’ipotesi che il pathway delle IgE sia importante, per il Sistema immunitario, nella protezione dalla cancerogenesi.

In Italia… Dal 9 Novembre 2006, l’AIFA ha introdotto sul mercato italiano Xolair®. Xolair® è disponibile ed è rimborsato dal Servizio Sanitario Nazionale, per uso ospedaliero. La Determinazione dell’AIFA stabilisce che: “Xolair® è indicato per migliorare il controllo dell’asma quando somministrato come terapia aggiuntiva in pazienti adulti e adolescenti (dai 12 anni di età in poi) con asma allergica grave persistente (…..) con documentazione di ripetute esacerbazioni asmatiche gravi nonostante l‘assunzione quotidiana di alte dosi di corticosteroidi per via inalatoria, più un β2-agonista a lunga durata d’azione per via inalatoria” [S2]

I costi Prezzo di cessione agli ospedali 369,60€ per flaconcino da 150 mg. Il trattamento costa alla farmacia ospedaliera circa 9 mila euro l'anno a paziente, ma questa spesa produce un risparmio per quanto riguarda altri farmaci anti-asma, degenze ospedaliere e giornate di lavoro perse. L'indicazione ad usarlo va comunque ottenuta "da un centro ospedaliero specializzato". [B10]

Prospettive future Outcomes and Treatment Regimens (TENOR-Genentech): studio di fase IV per valutare l’incidenza di effetti collaterali gravi quali l’incidenza di neoplasie. Per nuove applicazioni di Xolair®: Allergie alimentari ( allergia all’arachide). [Trials in fase II] Riniti allergiche [problema cost-effective] Angioedema idiopatico ricorrente  [B14] Per l’Asma: Eculizumab nebulizzato in via di studio  [B15]

Conclusioni Omalizumab è un prodotto biotecnologico; è il primo approccio di questo tipo, in campo allergologico. È un farmaco indicato per adulti e adolescenti (ultra 12enni). Guadagno nella qualità della vita dei pazienti: si dimezza la frequenza di attacchi gravi, si riduce del 50% i ricoveri e del 44% le visite al Pronto soccorso. Omalizumab è un medicinale che non agisce sui sintomi della patologia, ma all’origine, bloccando la reazione che porta all’attacco d’asma. Riduce il livello di IgE totali circolanti a partire da circa 1 ora dalla somministrazione fino al 90-95% del valore basale. Gli immunocomplessi Omalizumab-IgE sono piccoli trimeri o esameri e pertanto non attivano il complemento e sono facilmente rimossi, senza causare patologie renali.

Bibliografia Corry and Kheradmand, Control of allergic airway inflammation through immunomodulation,The Journal of allergy and clinical immunology, 117:246, 2006 Nelson HS, Advances in upper airway diseases and allergen immunotherapy,The Journal of allergy and clinical immunology, 119:872, 2007 D’Amato G, Anti-IgE Monoclonal Antibody: a new approach to the treatment of allergic respiratory diseases, Monaldi archives for chest disease, 59:25, 2003 Passalacqua G, Anticorpi monoclonali: una nuova strategia terapeutica in allergologia, Giornale Italiano di Allergologia e Immunologia Clinica ,15:30, 2005 D’Amato G et al,Anti-IgE Monoclonal Antibody (Omalizumab) in the Treatment of Atopic Asthma and Allergic Respiratory Diseases, Current drug targets. Inflammation and allergy, 3:227, 2004 Chang TW, The pharmacological basis of anti-IgE therapy, Nature Biotechnology, 18:157, 2000 Limb SL, Delayed onset and protracted progression of anaphylaxis after omalizumab administration in patients with asthma, The Journal of allergy and clinical immunology, in press Avila P, Does Anti-IgE Therapy Help in Asthma?Efficacy and Controversies, Annual review of medicine, 58:185, 2007 Presta LC, Humanization of an Antibody Directed Against IgE, The Journal of Immunology,15:2623, 1993 Ames SA et al, Omalizumab, Nature Reviews, 3:199, 2004 D’amato G, Role of anti-IgE monoclonal antibody (omalizumab) in the treatment of bronchial asthma and allergic respiratory diseases, European Journal of Pharmacology, 533:302, 2006 Bang LM et al, Spotlight on Omalizumab in Allergic Asthma, Treatments in Respiratory Medicine, 3:182, 2004 Chipps B, Systemic Reaction To Omalizumab, Annals of allergy, asthma & immunology : official publication of the American College of Allergy, Asthma, & Immunology, 97: 267, 2006 Sands MF et al, Successful treatment of 3 patients with recurrent idiopathic angioedema with Omalizumab, The Journal of allergy and clinical immunology, 120: 979, 2007 Ricklin D et al, Complement-targeted therapeutics, Nature Biotechnology, 25:1265, 2007

Sitografia http://italiasalute.leonardo.it/news2pag.asp?ID=780 www.ginasma.it www.progettolibra.it http://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=omalizumab http://www.novartis.co.uk/press/asthma_background.shtml http://www.CME.springer.de Foglio Illustrativo di Xolair®