Design neuer bi- und trispezifischer Antikörperderivate für die zielgerichtete Applikation haptenylierter toxischer Payloads

Abstract

Hapten bindende bispezifische Antikörper (bsAbs), die sowohl Oberflächenantigene als auch haptenylierte Payloads binden, können für den zielgerichteten Transport von Payload- Molekülen zu Tumorzellen genutzt werden. Dieser modulare Ansatz mit seiner freien Kombinierbarkeit des bsAbs und der Payload und dem Vorteil eines definierten Payload-zu-Antikörper Verhältnisses könnte grundsätzlich die Entwicklung Antikörper basierter Moleküle, an welche ein Wirkstoff kovalent oder nicht kovalent gebunden ist, erleichtern. In dieser Doktorarbeit wurden multiple Formate dieser Hapten bindenden bsAbs generiert und mit Payloads, die an die Haptene Digoxigenin oder Theophyllin konjugiert waren, getestet. Als haptenylierte zytotoxische Payloads wurden Doxorubicin beladene dendritische Polyglycerol-Nanopartikel und die Proteintoxine Pseudomonas Exotoxin (PE38) und Saporin untersucht. Um die Wirksamkeit der Antikörper-Payload-Komplexe zu erhöhen, wurden trivalente bispezifische Antikörperderivate entwickelt, die nicht nur zwei, sondern drei haptenylierte Payload-Moleküle pro bsAb binden sollten. Hier allerdings konnte für die getesteten Digoxigenin konjugierten Proteintoxine keine gesteigerte Zytotoxizität in Tumorzellen nachgewiesen werden. Zuletzt wurde ein trispezifisches Antikörperderivat für die simultane Applikation einer Digoxigenin und einer Theophyllin konjugierten Payload generiert. Dieses Antikörperderivat könnte bei der Erforschung additiver oder synergistischer Effekte zweier unterschiedlich wirksamer zytotoxischer Substanzen von Nutzen sein.

Hapten binding bispecific antibodies (bsAbs) that bind cell surface antigens as well as haptenylated payloads can be used for targeted payload delivery to tumor cells. This modular approach with its free combinability of bsAb and payload and the advantage of a defined payload-to-antibody ratio could generally facilitate the development of antibody based molecules that contain a covalently or non-covalently bound drug. Within this thesis, multiple formats of these hapten binding bsAbs were generated and tested with payloads that were conjugated to the haptens digoxigenin or theophylline. Haptenylated cytotoxic payloads like doxorubicin containing dendritic polyglycerol-nanoparticles and the protein toxins Pseudomonas Exotoxin (PE38) and Saporin were investigated. To increase the efficacy of the antibody-payload-complexes trivalent bispecific antibody derivatives were created which should bind not only two but three haptenylated payload molecules per bsAb. Here, however, no significant enhancement of cytotoxicity in tumor cells could be detected for the tested digoxigenin-conjugated protein toxins. Finally, a trispecific antibody derivative for the simultaneous application of a theophylline- and a digoxigenin-conjugated payload was generated. This antibody derivative could provide a useful tool to investigate additive or synergistic effects of two different cytotoxic drugs.