In der vorliegenden Arbeit beschreiben Okragly et al. aktuelle Studienergebnisse zum Vergleich der In-vitro-Bin-dungsaffinitäten und zellbasierten funktionellen Aktivitä-ten der klinischen monoklonalen IL-13-Antikörper Lebriki-zumab, Tralokinumab und Cendakimab.
Interleukin-13 (IL-13) ist ein zentraler pathogener Entzündungsmediator der atopischen Dermatitis (AD), der eine gestörte Hautbarriere, dermale Entzündungen, Pruritus und Lichenifikation hervorrufen kann.
In Hautbiopsien von AD-Patienten findet sich eine Überexpression von IL-13 in läsionaler und nicht-läsionaler Haut im Vergleich zu gesunden Personen, wobei der Schweregrad der AD direkt mit den IL-13-Spiegeln zusammenhängt. Auf Läsionsebene gibt es Hinweise auf eine IL-13 Überexpression bei nahezu nicht nachweisbarer Expression von Interleukin-4 (IL-4), was darauf hindeutet, dass AD eine IL-13-dominante Erkrankung ist.
Der IL-13-Rezeptor ist ein heterodimerer Rezeptorkomplex, bestehend aus IL-4-Rezeptor (IL-4-R ) und IL-13-Rezeptor 1 (IL-13-R 1). Die Heterodimerisierung des Rezeptor-komplexes aktiviert die STAT6-Signalübertragung, wodurch die zuvor beschriebenen Effekte von IL-13 vermittelt werden.
IL-13 bindet auch an einen weiteren Rezeptor, bekannt als IL-13 Rezeptor 2 (IL-13-R 2). Dieser Rezeptor hat keine zytoplasmatische Domäne und scheint keine eigene Signaltransduktion zu bewirken und wird daher oft als Decoy Rezeptor bezeichnet. Man geht davon aus, dass IL-13-R 2 eine Rolle bei der natürlichen Regulation von IL-13 spielt.
Mittels Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie untersuchten Okragly et al. die Bindungskinetik und Affinität von IL-13-Antikörpern an menschliches IL-13. Während die Assoziations-Raten („On-Rate“) für die drei Antikörper vergleichbar waren, hatte Lebrikizumab die kleinste Dissoziationsrate („Off-Rate“) sowohl für glykosyliertes als auch aglykosyliertes humanes IL-13 im Vergleich zu Tralokinumab und Cendakimab.
Aus beiden Größen ergab sich die Gesamtbindungsaffinität, die für Lebrikizumab höher als für Tralokinumab und Cendakimab ausfiel.
Zur Messung der Hemmung des STAT6-Signalwegs nach Stimulation durch IL-13 wurde ein Reporter-Assay in humanen HEK293-Zellen verwendet.
Die Hemmwirkung auf die Signaltransduktion war unterschiedlich stark ausgeprägt und nahm in der folgenden Reihenfolge ab: Lebrikizumab > Cendakimab > Tralokinumab. Alle drei IL-13 Antikörper hatten dabei keinen Einfluss auf den IL-4 Signalweg.
Diese Ergebnisse konnten in einem zweiten Reporter-Assay mit primären dermalen Fibroblasten bestätigt werden.
In weiteren zellulären Untersuchungen wurde zudem untersucht, inwiefern die drei Antikörper mit der Internalisierung von IL-13 über IL-13R 2 interferieren. Der Lebrikizumab/IL-13-Komplex konnte an IL-13R 2 bin-den, in die Zelle internalisiert und mit Lysosomen kolokalisiert werden. Diese Daten weisen darauf hin, dass der Komplex wahrscheinlich abgebaut wird, was zur Clearance von IL-13 führt. Im Gegensatz hierzu wurden die Komplexe aus Tralokinumab/IL-13 und Cendakimab/IL-13 nicht internalisiert und abgebaut.
Lysosomen entsorgen und recyceln Makromoleküle wie Proteine als Teil ihrer Rolle in der zellulären Abfallbeseitigung. Dieser Mechanismus zur Regulierung des IL-13-Spiegels wird durch Tralokinumab und Cendakimab gehemmt, wodurch es zu einer anhaltenden Präsenz von IL-13 im System kommen könnte.
Zusammenfassend kommen Okragly et al. zu dem Schluss, dass Lebrikizumab ein IL-13-Antikörper mit höherer Bindungsaffinität, langsamerer Dissoziationsrate und höherer In-vitro-Wirksamkeit als andere IL-13-Antikörper wie Tralokinumab oder Cendakimab ist.
Außerdem bindet Lebrikizumab an ein Epitop auf IL-13, das im Vergleich zu Tralokinumab und Cendakimab die natürliche IL-13-Clearance durch IL-13-R 2 nicht beeinträchtigt.
Diese In-vitro-Ergebnisse liefern Hinweise auf molekulare und mechanistische Unterschiede zwischen Lebrikizumab, Tralokinumab und Cendakimab, die sich in einer unterschiedlichen klinischen Wirksamkeit bei Patienten mit atopischer Dermatitis niederschlagen könnten.
Okragly, A. J., et al. (2023). “Binding, Neutralization and Internalization of the Inter-leukin-13 Antibody, Lebrikizumab.” Dermatol Ther (Heidelb) 13(7): 1535-1547
