Perspektywy leków biologicznych w reumatologii Włodzimierz Maśliński Instytut Reumatologii Warszawa

Leki biologiczne Przeciwciała lub fragmenty receptorów z wysoką selektywnością rozpoznające białka docelowe i blokujące ich funkcje Zaprojektowane i syntezowane tak, żeby interferowały w jednym, kluczowym procesie biologicznym wybranym na podstawie wiedzy o patogenezie danej choroby Niektóre z nich, po rozpoznaniu antygenów powierzchniowych komórek mogą doprowadzać do ich lizy poprzez mechanizmy: - cytotoksyczności zależnej od przeciwciał (ADCC), - cytotoksyczności zależnej od komplementu (CDC), - indukcji apoptozy Wpowadzone do leczenia RZS na początku lat 90-tych Pierwsze leki: blokery TNF-a i IL-1b

Zdrowy staw RZS Zdegradowana: chrząstka chrząstka kość Zdrowa błona maziowa Spoczynkowe: Błona maziowa w RZS Płyn stawowy RZS Aktywowane: Granulocyty, limfocyty T, limfocyty B, makrofagi komórki NK, płytki krwi Aktywowane: synowiocyty makrofagalne synowiocyty fibroblastyczne, makrofagi, limfocyty T, limfocyty B, komórki NK, komórki tuczne, angiogeneza Synowiocyty makrofagalne Synowiocyty fibroblastyczne

Zaburzenia indukcji i wygaszania odpowiedzi zapalnej i immunologicznej (kontrolowane przez cytokiny)

TNFa indukuje produkcję innych cytokin Hodowane skrawki błony maziowej izolowanej od pacjentów z RZS spontanicznie wydzielają cytokiny prozapalne: TNFa, IL-1b, IL-6, IL-8, GM-CSF …. Przeciwciała neutralizujące TNFa blokują produkcję IL-1, GM-CSF, IL-6, IL-8, przez komórki izolowane z błony maziowej pacjentów z rzs. Przeciwciała neutralizujące IL-1 hamują produkcję IL-6 i IL-8, ale nie TNFa Brennan et al. Lancet 1989

Kaskada cytokin w rzs* TNFa Pro-zapalne Przeciw- zapalne Czynnik indukujący (w rzs IL-15?) TNFa Pro-zapalne Przeciw- zapalne IL-6, IL-8, IL-15, IL-17, IL-18, IL-21, GM-CSF, ... IL-4, IL-10, IL-1ra, TGF-b, sIL-1R, sTNF-R, ... IL-1 * adapted from Feldmann M, Brennan F.M, Maini R.N. Cell 1996, 85, 307-310

Trzy różne sposoby hamowania TNF: białka fuzyjne, przeciwciała, PEGylowany fragment Fab Etanercept (Enbrel®) Infliximab (Remicade®) Adalimumab (Humira®) Certolizumab pegol (Cimzia™) Fab Receptor PEG IgG1Fc IgG1 Fc PEGylowny Fab′ fragment, brak Fc 40 kDa PEG (2x20 kDa) Rekombinowane białko fuzyjne receptor/fragment Fc IgG1 Przeciwciało monoklonalne = mysie = ludzkie GPSRC INF 060 0607

Neutralizacja TNFa nie zawsze jest skuteczna: U około 40-50% pacjentów nie obserwuje się poprawy klinicznej Są prowadzone intensywne badania w kierunku wczesnej identyfikacji tej grupy pacjentów Hipoteza: Efektywność leczenia anty-TNF zależna od różnych form rzs.

Patogeneza RZS 2009 – cytokiny jako cele terapeutyczne Brennan and McInnes

MRA (Tocilizumab) – anti-IL-6 receptor antibody Active complex IL-6 IL-6 IL-6 sIL-6R No complex formation IL-6 sIL-6R IL-6R gp130 IL-6R gp130 signaling No signaling MRA antibody binds to IL-6R alpha and indirectly prevents IL-6 signaling

Skuteczność terapii biologicznych w leczeniu RZS ETA ADA IFX ABA TOC RTX RTX ABA Smolen et al. Lancet 2007, 370, 1861

Rola limfocytów B w immunopatogenezie RZS Wydzielanie cytokin prozapalnych Prezentacja antygenu Aktywacja limfocytów T Produkcja autoprzeciwciał i autoaktywacja Krytyczna rola w tworzeniu struktur limfoidalnych w synowium Uszkodzenie chrząstki IL-6 B cell T cell Makrofag Dendritic cell IL-10 TNF- RF Aktywacja dopełniacza Zapalenie maziówki Uszkodzenie komórek Plazmocyt CCP IL-1 Comments: Rola limfocytów B w immunopatogenezie rzs nie jest do końca jasna. Proponowane są następujące mechanizmy: Wydzielanie prozapalnych cytokin Prezentacja antygenu limfocytom T Aktywacja limfocytów T Produkcja autoprzeciwciał i and self-perpetuatio These 4 possible mechanisms will be described in more detail Although the relative importance of each of these possible mechanisms is unknown, it is clear that B cells play a fundamental role in the pathogenesis of RA and the ongoing disease process References: Dörner T, Burmester GR. The role of B cells in rheumatoid arthritis: mechanisms and therapeutic targets. Curr Opin Rheumatol 2003;15:246–252. Edwards JC, Cambridge G, Abrahams VM. Do self-perpetuating B lymphocytes drive human autoimmune disease? Immunology 1999;97:188–196. Gause A, Berek C. The role of B cells in the pathogenesis of rheumatoid arthritis: potential implications for treatment. BioDrugs 2001;15:73–79. Shaw T, Quan J, Totoritis MC. B-cell therapy for rheumatoid arthritis: the rituximab (anti-CD20) experience. Ann Rheum Dis 2003;62(Suppl. 2);55–59.  Takemura S, Klimiuk PA, Braun A, Goronzy JJ, Weyand CM. T cell activation in rheumatoid synovium is B-cell dependent. J Immunol 2001;167:4710–4718. Zhang Z, Bridges SL. Pathogenesis of rheumatoid arthritis. Role of B lymphocytes. Rheum Dis Clin North Am 2001;27:335-53. (Dörner & Burmester, 2003; Edwards et al, 1999; Gause & Berek, 2001; Shaw et al, 2003; Takemura et al, 2001; Zhang & Bridges, 1986, Weyand 2005)

Rytuksymab: mechanizmy działania całkowicie usuwające limfocyty B z krążenia Zapoczątkowuje zależną od dopełniacza lizę limfocytów B Aktywuje cytotoksyczność komórkową zależną od przeciwciał (ADCC) Indukuje apoptozę Kaskada dopełniacza Makrofag Limfocyt B Limfocyt B CD20 Rituximab Liza limfocytów B Apoptoza ((Clynes et al, 2000; Reff et al, 1994)

Odpowiedzi ACR w 24 tygodniu Edwards et al. NEJM 2004; 350:2572-81

Rola IL-21 w aktywacji limfocytów B Aktywacja ekspresji genów w komórkach plazmatycznych Aktywacja ko-stymulacji Proliferacja Zmiana klas produkowanych Przeciwciał Przeżycie/apoptoza Limfocyt B IL-21 Blokowanie IL-21 lub genu dla IL-21 efektywnie hamuje rozwój CIA i tocznia w modelach zwierzęcych. Rozpoczęte badania kliniczne.

Patogeneza RZS 2009 – cytokiny jako cele terapeutyczne Brennan and McInnes

Rola cytokin w różnicowaniu limfocytów T pomocniczych IFNγ IL-12 TH1 TH0 IL-4 TH2 TGFβ Treg Aktywowane limfocyty T przechodzą przez różne procesy i uzyskują specyficzne właściwości i funkcje. Limfocyty pomocnicze (TH) różnicują się do limfocytów TH1 (które niszczą patogeny wewnątrzkomórkowe) lub do limfocytów TH2 (które biorą udział w niszczeniu organizmów zewnątrzkomórkowych) 1 Niedawno wykryto odrębną populację limfocytów pomocniczych TH17, które odgrywają kluczową rolę w indukcji autoimmunologicznego uszkodzenia tkanek, prowadzącego do rozwoju chorób autoimunnologicznych.2 TH17 , produkują IL-17, która jest cytokiną rekrutującą inne komórki immunokompotentne do tkanek obwodowych, przyczyniając się w ten sposób do nasilenia stanu zapalnego. Ostatnio udowodniono, iż IL-6 również pobudza rozwój limfocytów TH17, nasilając proces zapalny. 1. Bettelli E, et al. Nature 2006; 441:235–238. 2. Mangan PR, et al. Nature 2006; 441:231–235. TGFβ IL-6 TH17 choroby z autoimmunizacji Ludzkie: IL-1b, IL-15,IL-21, IL-23 1. Mangan PR i wsp. Nature 2006; 441:231–235. 2. Bettelli E i wsp. Nature 2006; 441:235–238.

Limfocyty Th17 w chorobach autoimmunizacyjnych IL-17 indukuje IL-1, IL-6, TNF-a, iNOS, MMPs, chemokiny (IL-8). Aktywuje neutrofile poprzez indukcję G-CSF i receptorów G-CSF. Stymuluje produkcję PGE2. Synergistyczne efekty z IL-1 i TNFa. Stymuluje osteoklastogenezę - ↑ RANKL Zahamowanie CIA u myszy bez IL-17. Nadekspresja IL-17 – ostre zapalenie stawów, degradacja chrząstki Kliniczne próby blokowania IL-17 u pacjentów z RZS (Faza I/II) – obiecujące wyniki

Cytokiny należące do nadrodziny IL-12 p40 p40 p19 p35 p35 p28 EBI3 EBI3 IL-12Ra1 IL-12R2 IL-12Ra1 IL-23R unknown Destrukcja stawu + T reg Th17 Th1 + Gabay and McInnes, AR&T 2009

Wnioski Wyniki badań klinicznych z zastosowaniem leków biologicznych ukierunkowanych na: blokowanie funcji cytokin prozapalnych: TNFa, IL-1, IL-6 Blokowanie ko-stymulacji (CTLA4) Eliminację limfocytów B wykazują efektywność w ograniczaniu objawów klinicznych oraz powodują normalizację większości parametrów laboratoryjnych u chorych na RZS Hamują oceniany radiologicznie proces degradacji stawów Skuteczność nie jest jednakowa u wszystkich pacjentów i niezależnie od zastosowanych leków jest zbliżona. Niepowodzenie zastosowania jednego rodzaju leku nie wyklucza skuteczności działania innego leku nawet z tej samej klasy Zidentyfikowano szereg nowych celów terapeutycznych, w których zastosowanie leków biologicznych wykazywało efektywność leczenia na modelach zwierzęcych. Leki te są obecnie sprawdzane w badaniach klinicznych. Wydaje się, że w najbliższej przyszłości, leki biologiczne będą stanowiły istotną część terapii chorób reumatycznych

Wnioski Hetrogenność RZS – u różnych chorych i/lub na kolejnych etapach rozwoju choroby przeważają różne mechanizmy: Cytokiny prozapalne Aktywowane limfocyty B Aktywowane limfocyty T Zmienione synowiocyty Radiologiczna analiza postępu destrukcji stawów wskazuje, że we wczesnych etapach rozwoju RZS – u większości chorych przeważa zależność od TNF (P. Emery 2009, E. Keystone). Pacjenci rekrutowani do badań klinicznych nie odzwierciedlają codziennej praktyki – w której terapię biologiczną stosuje się wcześniej Ciągle brak parametrów identyfikujących chorych u których można byłoby zastosować zindywidualizowaną terapię. Dalsze badania patogenezy powinny zidentyfikować nowe cele terapeutyczne

Patogeneza RZS – różne mechanizmy i cele terapii biologicznych RANKL Denosumab (anti RANKL Ab)

Patogeneza RZS – udział komórek regulatorowych Mauri et al. 2009 AR&T

Patogeneza RZS – udział komórek regulatorowych Mauri et al. 2009 AR&T

Patogeneza RZS 2009 - rola palenia tytoniu Baka et al.. AR&T 2009