Humira vs Remicade vs Simponi Aria: różnice molekularne leków anty-TNFα

Czy różnice między lekami biologicznymi anty-TNFα mają znaczenie kliniczne?

W Stanach Zjednoczonych ponad 24 miliony pacjentów zmaga się z chorobami autoimmunologicznymi, które mimo różnorodnej prezentacji klinicznej często odpowiadają na terapie celujące w cytokinę prozapalną – czynnik martwicy nowotworów alfa (TNFα). Trzy pełnolinkowe przeciwciała monoklonalne – Humira® (adalimumab), Remicade® (infliksymab) i Simponi Aria® (golimumab) – są szeroko stosowane w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów, łuszczycy, zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa oraz nieswoistych zapaleń jelit (IBD). Mimo podobnych wskazań różnią się one drogą podania, dawkowaniem, farmakokinetyką i immunogennością. Kluczowe pytanie brzmi: czy te różnice mają odzwierciedlenie w ich właściwościach molekularnych i funkcjonalnych?

Mechanizm działania tych leków opiera się na wiązaniu rozpuszczalnego i błonowego TNFα, co blokuje interakcję z receptorami p55 i p75, hamując kaskady prozapalne. W przypadku IBD istotną rolę odgrywa również wtórny mechanizm – apoptoza komórek zależna od regionu Fc przeciwciała, realizowana poprzez cytotoksyczność zależną od przeciwciał (ADCC) i cytotoksyczność zależną od dopełniacza (CDC). Te funkcje efektorowe wymagają jednocześnie prawidłowego wiązania TNFα przez region Fab oraz interakcji regionu Fc z komórkami NK lub białkami C1q.

Dotychczasowe badania analizowały te parametry dla poszczególnych leków niezależnie, jednak brakowało kompleksowego porównania przeprowadzonego w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Niniejsze badanie wypełnia tę lukę, zestawiając Humira®, Remicade® i Simponi Aria® pod kątem wiązania TNFα, interakcji z receptorem FcγRIIIa, profilu glikozylacji oraz aktywności ADCC – kluczowych wyznaczników skuteczności terapeutycznej.

Dlaczego glikozylacja ma znaczenie w terapiach biologicznych?

Modyfikacje potranslacyjne, w szczególności glikozylacja, mogą istotnie wpływać na bezpieczeństwo i skuteczność przeciwciał monoklonalnych. Glikany afukozylowane i wysokomanozowe zwiększają powinowactwo do receptora FcγRIIIa i potencjał ADCC, co jest szczególnie pożądane w terapii IBD, gdzie eliminacja aktywowanych komórek immunologicznych (monocytów, makrofagów) wykazujących błonowy TNFα odgrywa kluczową rolę terapeutyczną.

Z drugiej strony, wysokomanozowe glikany wiążą się ze skróceniem okresu półtrwania i przyspieszoną klirensem leku in vivo. Dodatkowo, różnice w składzie glikanów mogą modulować immunogenność – na przykład Remicade®, będący przeciwciałem chimerycznym (zawierającym sekwencje mysie i ludzkie), wykazuje wyższą tendencję do wywoływania przeciwciał przeciwlekowych (ADA) niż w pełni humanizowane Humira® i Simponi Aria®. Poziomy ADA przekładają się bezpośrednio na ryzyko zdarzeń immunogennych i spadek skuteczności terapii.

Inna zmienna to droga podania: Humira® podawana podskórnie osiąga niższe stężenia w surowicy niż Remicade® i Simponi Aria® podawane dożylnie. Mimo to Humira® i Remicade® są zatwierdzone w IBD, podczas gdy Simponi Aria® pozostaje w obszarze terapii zapalnych chorób stawów. Sugeruje to, że same stężenia w surowicy nie są jedynym wyznacznikiem skuteczności klinicznej – równie ważne są właściwości funkcjonalne na poziomie molekularnym.

Jak porównano trzy leki biologiczne?

Badacze z University of Michigan przeprowadzili kompleksową analizę trzech partii każdego z trzech leków: Humira®, Remicade® i Simponi Aria®. Każdą partię analizowano w trzech powtórzeniach, co zwiększyło moc statystyczną wyników i pozwoliło uwzględnić zmienność między poszczególnymi partiami.

Profil glikozylacji określono dwoma uzupełniającymi się metodami: chromatografią cieczową sprzężoną ze spektrometrią mas (LC-MS/MS) oraz chromatografią cieczową z detekcją fluorescencyjną (LC-FLR). Pierwsza metoda pozwoliła zidentyfikować unikalne glikany i ich względną obfitość, druga – potwierdzić główne trendy i odsetek form afukozylowanych oraz manozylowanych.

Wiązanie TNFα oceniono metodą ELISA, w której rozpuszczalny TNFα był immobilizowany na płytce, a następnie inkubowany z seryjnymi rozcieńczeniami przeciwciał. Wartości EC50 określono na podstawie krzywych dawka-odpowiedź.

Wiązanie receptora FcγRIIIa (wariant V158 o wysokim powinowactwie) zmierzono testem AlphaLISA, który wykorzystuje technologię zbliżeniową do detekcji interakcji Fc-receptor. Niższe wartości IC50 wskazują na silniejsze wiązanie, co przekłada się na większy potencjał rekrutacji komórek efektorowych.

Cytotoksyczność zależną od przeciwciał (ADCC) oceniono w teście biologicznym z użyciem komórek docelowych CHO-K1 wykazujących błonowy TNFα oraz komórek efektorowych Jurkat z receptorem FcγRIIIa. Test oparty na luminescencji lucyferazy pozwolił zmierzyć aktywność cytotoksyczną jako wartość EC50 – im niższa, tym skuteczniejsze wywoływanie ADCC.

Jakie różnice w glikozylacji wykryto między lekami?

Analiza LC-MS/MS ujawniła znaczące różnice w liczbie i typie glikanów obecnych w poszczególnych przeciwciałach. Remicade® charakteryzował się największą różnorodnością – zidentyfikowano 28 unikalnych glikanów, z czego 15,5 ± 1,3% stanowiły formy afukozylowane. To najwyższy odsetek spośród badanych leków, co teoretycznie powinno sprzyjać silniejszemu wiązaniu FcγRIIIa ze względu na redukcję przeszkody sterycznej powodowanej przez fukozy.

Humira® wyróżniała się najmniejszą liczbą unikalnych glikanów – tylko 15 – ale jednocześnie najwyższym odsetkiem form manozylowanych (11,4 ± 0,8%). Glikany wysokomanozowe, takie jak Man5 i Man6, są znane z właściwości zwiększających ADCC, ale także z potencjału do przyspieszania klirensu leku in vivo poprzez wiązanie receptorów mannozowych na komórkach wątroby.

Simponi Aria® znajdował się pośrodku z 21 unikalnymi glikanami i zaledwie 8,9 ± 2,9% formami afukozylowanymi – najniższym odsetkiem w badanej grupie. Niski poziom afukozylacji może ograniczać potencjał ADCC tego leku.

Wyniki LC-FLR potwierdziły trendy zaobserwowane w LC-MS/MS. Remicade® miał najwyższy względny odsetek glikanów afukozylowanych (9,1 ± 0,3%), następnie Humira® (8,1 ± 0,3%), a Simponi Aria® najniższy (4,5 ± 0,03%). Mimo różnic w wartościach bezwzględnych wynikających z liczby wykrytych glikanów, obie metody wykazały spójność w identyfikacji głównych trendów glikozylacyjnych.

Które przeciwciało najsilniej wiąże TNFα?

Test ELISA z użyciem immobilizowanego rozpuszczalnego TNFα i 12 stężeń każdego przeciwciała wykazał, że Humira® ma najwyższe powinowactwo do TNFα z wartością EC50 wynoszącą 1,9 ± 0,1 pM. Dla porównania, Simponi Aria® osiągnęła EC50 = 4,9 ± 0,2 pM, a Remicade® 6,4 ± 0,3 pM. Wszystkie różnice były statystycznie istotne (p < 0,05).

Wyższe powinowactwo Humira® do TNFα oznacza, że lek ten może skuteczniej neutralizować rozpuszczalny TNFα, blokując jego interakcję z receptorami p55 i p75 i tym samym hamując prozapalne kaskady sygnałowe prowadzące do wydzielania cytokin takich jak IL-1 i IL-6. W kontekście klinicznym może to przekładać się na lepszą kontrolę objawów zapalnych u pacjentów z chorobami autoimmunologicznymi.

Warto zaznaczyć, że test ELISA mierzy wiązanie do immobilizowanego rozpuszczalnego TNFα, co różni się od warunków in vivo, gdzie przeciwciała wiążą także błonowy TNFα (tmTNFα) na powierzchni komórek. Niemniej, wyniki korelują z wcześniejszymi doniesieniami wskazującymi na wysoką aktywność wiążącą adalimumabu.

Jak przeciwciała różnią się w wiązaniu receptora FcγRIIIa?

Receptor FcγRIIIa (CD16) wykazywany na komórkach NK odgrywa kluczową rolę w inicjowaniu ADCC. Test AlphaLISA z użyciem wariantu V158 o wysokim powinowactwie wykazał, że Humira® ma najsilniejsze wiązanie FcγRIIIa z wartością IC50 = 10,6 ± 1,2 nM. Simponi Aria® osiągnęła IC50 = 35,4 ± 4,8 nM, a Remicade® 76,2 ± 6,6 nM.

Te różnice są szczególnie interesujące w kontekście profili glikozylacyjnych. Mimo że Remicade® miał najwyższy odsetek glikanów afukozylowanych (co teoretycznie powinno zwiększać wiązanie FcγRIIIa), Humira® wykazała najsilniejsze wiązanie. Sugeruje to, że nie tylko obecność afukozylacji, ale także ogólna architektura glikozylacyjna i liczba unikalnych glikanów wpływają na interakcje Fc-receptor.

Humira® z najmniejszą liczbą unikalnych glikanów (15) i wysokim odsetkiem form manozylowanych może mieć bardziej jednorodny profil glikozylacyjny, co sprzyja optymalnej prezentacji regionu Fc dla receptora FcγRIIIa. Z kolei duża heterogenność glikanów w Remicade® (28 unikalnych form) może prowadzić do zmienności w wiązaniu, mimo wysokiego odsetka afukozylacji.

Która terapia najskuteczniej wywołuje cytotoksyczność komórek?

Test ADCC z użyciem komórek CHO-K1 wykazujących błonowy TNFα i komórek efektorowych Jurkat z receptorem FcγRIIIa potwierdził przewagę Humira®. Lek ten osiągnął EC50 = 0,55 ± 0,03 nM, co było statystycznie niższe niż Remicade® (0,64 ± 0,04 nM) i Simponi Aria® (0,67 ± 0,03 nM).

ADCC wymaga jednoczesnego wiązania TNFα przez region Fab (aby przeciwciało związało się z błonowym TNFα na komórkach docelowych) oraz wiązania FcγRIIIa przez region Fc (aby zrekrutować komórki efektorowe). Wyniki te są spójne z wcześniejszymi obserwacjami: Humira® miała najwyższe powinowactwo zarówno do TNFα, jak i FcγRIIIa, co logicznie przekłada się na najwyższą aktywność ADCC.

Interesujące jest to, że mimo statystycznie istotnych różnic w wiązaniu TNFα i FcγRIIIa między Remicade® a Simponi Aria®, ich wartości EC50 w teście ADCC były podobne. Może to wynikać z różnic między wiązaniem immobilizowanego rozpuszczalnego TNFα (ELISA) a błonowego TNFα (ADCC), a także z różnic w walencji wiązania i czasie dysocjacji od tmTNFα, co wpływa na rekrutację komórek efektorowych.

W kontekście klinicznym, wyższa aktywność ADCC może być szczególnie korzystna u pacjentów z IBD, gdzie eliminacja aktywowanych monocytów i makrofagów wykazujących tmTNFα przyczynia się do zmniejszenia nadmiernej odpowiedzi immunologicznej i łagodzenia objawów zapalnych.

Co to oznacza dla wyboru terapii biologicznej?

Wyniki badania sugerują, że Humira® wykazuje najwyższe powinowactwo wiązania TNFα i FcγRIIIa oraz najsilniejszą funkcję efektorową ADCC spośród trzech analizowanych leków. W połączeniu z najmniejszą liczbą unikalnych glikanów i wysokim odsetkiem form manozylowanych, może to teoretycznie przekładać się na wyższą skuteczność terapeutyczną in vivo.

Niemniej, bezpośrednie przełożenie wyników in vitro na efekty kliniczne wymaga ostrożności. Każdy pacjent jest unikalny pod względem prezentacji choroby autoimmunologicznej, genetyki (np. typ HLA, polimorfizmy w genie FCGR3A kodującym FcγRIIIa) oraz podatności na wytwarzanie przeciwciał przeciwlekowych. Na przykład, wariant V158 receptora FcγRIIIa wiąże przeciwciała silniej niż wariant F158, co może modulować indywidualną odpowiedź na leczenie.

Dodatkowo, Remicade® jako lek chimeryczny charakteryzuje się wyższą immunogennością niż w pełni humanizowane Humira® i Simponi Aria®, co zwiększa ryzyko ADA i utraty odpowiedzi. Z drugiej strony, Remicade® jest uznawany za lek ratunkowy w umiarkowanym do ciężkiego wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego, wykazując wyższe wskaźniki remisji w tej populacji – prawdopodobnie ze względu na dożylną drogę podania i wyższe stężenia w surowicy.

“Obserwowanie statystycznie istotnych różnic w wiązaniu i glikozylacji między trzema terapiami anty-TNFα jest intrygujące, ponieważ dostarcza wglądu w to, dlaczego pewne leczenie przeciwciałami monoklonalnymi może wywoływać różne odpowiedzi u pacjentów” – piszą autorzy badania, podkreślając znaczenie różnic molekularnych w kontekście indywidualnej odpowiedzi pacjentów.

Warto również zauważyć, że glikany wysokomanozowe w Humira®, mimo zwiększania ADCC, mogą przyspieszać klirens leku poprzez wiązanie receptorów mannozowych w wątrobie. To potencjalnie może wpływać na farmakokinetykę i wymagać dostosowania dawkowania u niektórych pacjentów.

Jakie są ograniczenia przeprowadzonej analizy?

Głównym ograniczeniem badania jest jego charakter wyłącznie in vitro. Pomimo użycia trzech partii każdego leku i przeprowadzenia analiz w potrójnych powtórzeniach, wyniki nie mogą być bezpośrednio ekstrapolowane na skuteczność i bezpieczeństwo kliniczne bez potwierdzenia w badaniach na pacjentach.

Różnice w metodologii między tym badaniem a wcześniejszymi publikacjami (np. użycie ELISA zamiast powierzchniowego rezonansu plazmonowego SPR do pomiaru wiązania TNFα) mogą tłumaczyć rozbieżności w wynikach. ELISA z immobilizowanym TNFα i długim czasem inkubacji (1 godzina) może sprzyjać tworzeniu kompleksów o wyższej awidności, podczas gdy SPR z immobilizowanym przeciwciałem i przepływem TNFα mierzy głównie powinowactwo monowalentne.

Ponadto, test ADCC wykorzystywał komórki Jurkat z wariantem V158 FcγRIIIa, podczas gdy pacjenci mogą mieć wariant V158 lub F158, co wpływa na siłę wiązania Fc i odpowiedź na terapię. Zmienność międzyosobnicza w ekspresji FcγRIIIa, obecność polimorfizmów oraz poziomy endogennych immunoglobulin mogą modulować skuteczność ADCC in vivo.

Autorzy podkreślają także, że sukces rynkowy Humira® wynika nie tylko z właściwości molekularnych, ale także z czynników pozanaukowych, takich jak marketing, możliwość podawania w warunkach domowych, programy wsparcia pacjentów i szeroki zakres wskazań rejestracyjnych.

Czy różnice molekularne między lekami biologicznymi mają znaczenie kliniczne?

Badanie wykazało istotne różnice w profilach glikozylacyjnych, powinowactwie wiązania TNFα i FcγRIIIa oraz aktywności ADCC między trzema pełnolinkowymi przeciwciałami monoklonalnymi anty-TNFα: Humira®, Remicade® i Simponi Aria®. Humira® wyróżnia się najwyższą aktywnością funkcjonalną in vitro, co może częściowo tłumaczyć jej dominującą pozycję na rynku leków biologicznych. Remicade® charakteryzuje się największą heterogennością glikanów i najwyższym odsetkiem form afukozylowanych, ale paradoksalnie słabszym wiązaniem FcγRIIIa niż Humira®. Simponi Aria® wykazuje pośrednie wartości w większości testów.

Mimo że wyniki in vitro nie mogą być bezpośrednio przekładane na skuteczność kliniczną bez uwzględnienia zmienności międzyosobniczej, farmakokinetyki, immunogenności i czynników genetycznych, stanowią one wartościowy wgląd w molekularne podstawy działania tych leków. Przeprowadzenie wszystkich analiz w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych dla trzech leków jednocześnie pozwoliło na rzetelne porównanie, eliminując zmienność metodologiczną charakterystyczną dla wcześniejszych badań.

Dalsze badania powinny skupić się na korelacji tych różnic molekularnych z danymi klinicznymi dotyczącymi skuteczności, bezpieczeństwa i odpowiedzi pacjentów, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób właściwości fizykochemiczne leków biologicznych przekładają się na rzeczywiste korzyści terapeutyczne. Standaryzacja metod analitycznych i rozszerzenie badań porównawczych na inne terapie biologiczne mogą przyczynić się do optymalizacji wyboru leku dla indywidualnych pacjentów i grup chorych.