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THERAPEUTISCHE ANTIKÖRPER GEGEN L1CAM : FUNKTIONELLE CHARAKTERISIERUNG UND PRÄKLINISCHE ANALYSE IM OVARIALKARZINOM

Wolterink, Silke

English Title: Therapeutic antibodies to human L1CAM : Functional characterization and preclinical application for ovarian carcinoma

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Abstract

L1 wurde ursprünglich als Zelladhäsionsprotein des Nervensystems beschrieben. In den letzten Jahren wurde L1 außerdem als Marker für die Progression von Krebs identifiziert. L1 fördert die Tumorzellinvasion und die Motilität. Darüber hinaus kann es die Metastasierungsfähigkeit erhöhen und das Tumorwachstum in vivo steigern. Als Tumor-assoziiertes Antigen ist L1 daher zur Etablierung einer Antikörpertherapie prädestiniert. Ziel der vorliegenden Arbeit war die präklinische Untersuchung verschiedener gegen L1 gerichtete Antikörper (Ak) zur Anwendung in der Therapie des Ovarialkarzinoms. Zunächst wurden hierfür die biochemischen und funktionellen Eigenschaften von neun neugenerierten Ak untersucht. Alle mAk reagierten spezifisch gegen L1, wobei sie unterschiedliche Epitope erkannten. Eine Kreuzreaktivität mit dem L1-homologen CHL1 konnte dabei ausgeschlossen werden. L1-38.12 erkannte spezifisch die neuronale Form von L1 über ein Epitop im Bereich des Exon 2. Antikörper gegen die erste Ig-Domäne blockierten die homophilische L1-Interaktion. Einige dieser mAk (L1-9.3 und L1-OV198.5) führten zu einer Tumor- und Aszitesreduktion im SKOV3ip-Xenograft-Maus-Modell. Überraschenderweise zeigte nur der IgG2a Isotyp eine signifikant verbesserte Überlebensrate der therapierten Mäuse. L1/IgG2a-Antikörper konnte über die Rekrutierung von Makrophagen in den Tumorbereich, vermutlich über die Interaktion mit aktivierenden Fcγ-R, eine Tumor-reduzierende Wirkung hervorrufen. Eine genomweite Expressionsanalyse der behandelten Tumoren ex vivo ergab einen Zusammenhang zwischen der L1-9.3/IgG2-Behandlung und apoptotischen, angiogenetischen und chemoattraktiven Signal- und Effektormechanismen. Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Generierung humanisierter mAk. Ein chimärisierter ChiL1-9.3 und humanisierte HuL1-9.3 mAk zeigten vergleichbare Bindungseigenschaften und -affinitäten zu L1, wie deren parentaler muriner L1-9.3 mAk. In vivo Behandlungen mit diesen Antikörpern wiesen eine deutliche Reduktion des Tumorwachstums im Maus-Xenograft-Modell auf. Jedoch wurde in vitro kein Zusammenhang mit der antikörper-abhängigen Toxizität gezeigt. Ursache ist vermutlich die Glykosylierungsstruktur am Asn-297 des konstanten Bereichs des mAk. Durch Veränderungen des Expressionssystems wurde ein modifizierter mAk (HuL1-9.3/F2N) generiert, welcher eine konzentrationsabhängige zelluläre Zytotoxizität in vitro zeigte. Diese Ergebnisse begründen, dass eine L1 Antikörpertherapie über immunologische und nicht-immunologische Effektor-Mechanismen agiert. Die hier charakterisierten Antikörper könnten damit ein geeignetes Mittel zur erfolgreichen Behandlung L1-positiver Tumore darstellen.

Translation of abstract (English)

L1 is a cell adhesion molecule which was originally found in the nervous system. Recent work has identified L1 additionally as a prognostic marker in several human carcinomas. L1 promotes tumor cell invasion and motility, augments tumor growth in nude mice and facilitates experimental tumor metastasis. As a tumor-associated antigen it is therefore a suitable target molecule for tumor therapy. Aim of this study was the preclinical investigation of a series of L1 antibodies against human ovarian carcinoma. Nine different murine monoclonal antibodies were produced and characterized for biochemical and functional means. The antibodies recognized different epitopes of L1 but did not react with the closely related protein CHL1. L1-38.12 specifically bound the neuronal form of L1 because it recognizes an epitope inside the exon 2 region. Several antibodies could react with the first Ig domain and were able to inhibit the L1 homophilic binding. Among these antibodies L1-9.3 and L1-OV198.5 were selected and analyzed for their therapeutic potential in a SKOV3ip xenograft mouse model. Only antibodies containing the IgG2a isotype were able to prolong survival efficiently. This was accompanied by the recruitment of macrophages into the tumor site. The antibody interaction with macrophages resulted in decreased tumor growth. Depletion of monocytes by clodronate pretreatment of tumor bearing mice abolished the therapeutic effect. Genome-wide analysis of tumor derived mRNA revealed that L1-9.3/IgG2a therapy induces altered expression of cellular genes associated with apoptosis, angiogenesis and chemotaxis. Further a humanized HuL1-9.3 and a chimerized ChiL1-9.3 antibody were generated, which showed similar binding characteristics compared to the paternal murine antibody L1-9.3. Both antibodies were able to significantly reduce tumor burden in vivo, but failed to show ADCC function in vitro. Alterations in the expression system were made to produce a modified antibody. This HuL1-9.3/F2N antibody could significantly increase antibody-dependent tumor cell lysis. The effect is most likely due to its modified glycosylation structure. These results establish that anti-L1 mAb therapy acts via immunological and non-immunological effector mechanisms to block tumor growth. The novel antibodies targeted against L1 could become helpful tools for the therapy of L1 expressing human carcinomas.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schirrmacher, Prof. Dr. Volker
Date of thesis defense: 1 March 2010
Date Deposited: 19 Mar 2010 07:44
Date: 2010
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 570 Life sciences
Uncontrolled Keywords: Antikörper , Therapie , L1CAM , Ovarialkarzinom , Immuntherapieantibody , therapy , L1CAM , ovarian carcinoma , immunotherapy
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