Characterization of potentially immunogenic properties of a novel PEGylated FVIII preparation

Abstract

Hämophilie A ist eine erblich bedingte Blutgerinnungsstörung, bei der es durch ein Fehlen von funktionellem Gerinnungsfaktor VIII (FVIII) zu einem Defekt in der Koagulationskaskade kommt. Die derzeitige Therapie besteht in der Substitution des fehlenden Gerinnungsfaktors mit plasmatischen oder rekombinanten FVIII Konzentraten. BAX 855 ist ein chemisch modifiziertes FVIII Präparat, das durch eine verlängerte Halbwertszeit eine reduzierte Behandlungsfrequenz ermöglicht. Eine der schwersten Komplikationen im Patienten ist die Entstehung von neutralisierenden Antikörpern gegen FVIII, welche die Therapie unwirksam machen. Da der zugrundeliegende Mechanismus noch nicht entschlüsselt worden ist, muss BAX 855, wie alle neuen FVIII Präparate, im Zuge der präklinischen und klinischen Entwicklung ausführlich auf die Immunogenität getestet werden. In der vorliegenden Thesis wurden verschieden Aspekte zur möglichen Induktion einer Immunantwort von BAX 855 im Patienten beleuchtet. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der potentiellen Immunogenität von Proteinaggregaten. Dabei wurden die Quantität und Qualität dieser Proteinaggregate von BAX 855 und ADVATETM mittels einer neu etablierten durchflusszytometrischen Methode verglichen. ADVATETM ist das Basismolekül für BAX 855 mit einer langjährigen, therapeutischen Sicherheit. In unserer Studie war kein Unterschied zwischen beiden Präparaten festzustellen. Dadurch ist zu erwarten, dass ein möglicher Einfluss von Proteinaggregaten auf die Immunogenität für BAX 855 und ADVATETM vergleichbar groß ist. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der potentiellen Immunogenität von Polyethylenglykol (PEG), einem Bestandteil von BAX 855. Unsere Resultate zeigen, dass ein Teil der gesunden Bevölkerung IgG und IgM Antikörper entwickeln, die aber keine offensichtliche Symptomatik verursachen. Außerdem deuten unsere Daten darauf hin, dass PEG an ein immunogenes Protein gekoppelt sein muss, um eine Immunantwort auszulösen. Daher würde man in jenen Patienten, die mit BAX 855 behandelt werden, die Entstehung von PEG Antikörpern erwarten, die wiederum eine Immunantwort gegen FVIII entwickeln. Unsere Erfahrungen mit PEG Antikörpern in gesunden Spendern sowie weiterführende Studien, die gezeigt haben, dass diese Antikörper nicht mit endogenen Antigenen kreuzreagieren, weisen aber auf ein vernachlässigbares Risiko hin. Zusammenfassend zeigen die gefundenen Daten, dass für BAX 855 ein vergleichbares Sicherheitsprofil wie für ADVATETM im Patienten zu erwarten ist.

Hemophilia A is a congenital bleeding disorder characterized by the lack or insufficient amount of functional factor VIII (FVIII) leading to a defect in the coagulation cascade. Patients are currently treated with a replacement therapy using plasma-derived or recombinant FVIII. BAX 855 is a novel PEGylated FVIII preparation with a prolonged half-life of FVIII in the circulation of patients. The formation of neutralizing antibodies against FVIII, so called FVIII inhibitors, remains the major challenge in current hemophilia A care. Why some patients develop FVIII inhibitors while others do not is far from being understood. Therefore it is important that BAX 855, like all novel FVIII preparations, need to be tested for its immunogenic potential during non-clinical and clinical development. In the present thesis we established suitable technologies to address different aspects of the potential of BAX 855 to induce unwanted immune responses and to analyze different components of the immunogenicity of BAX 855. In the first part we focused on sub-visible particles, which were recently linked to enhance the immunogenicity of protein therapeutics. We established a flow-cytometry-based approach for the analysis of sub-visible particles and compared the content and quality of sub-visible particles within BAX 855 and ADVATETM, the base molecule of BAX 855 with a proven safety record. In our study we could not identify any differences between both molecules and concluded that the potential impact of sub-visible particles on the immunogenicity is expected to be similar for both, BAX 855 and ADVATETM. In the second part we investigated the potential antibody responses against polyethylene glycol (PEG), which is a major compound of BAX 855, and the possible mechanisms on their induction. Our study indicates a development of IgM and IgG antibodies against PEG in healthy individuals without any pathology. The induction of anti-PEG antibodies seems to require the attachment of PEG to immunogenic peptides or proteins. Therefore, we expect that patients who recognize the protein part of BAX 855 as immunogenic protein are at risk to develop antibodies against PEG. Our experience with anti-PEG antibodies in healthy individuals and the negative outcome of a tissue crossreactivity study however indicate that these anti-PEG antibodies are unlikely to be of any safety concern. Based on the findings in this thesis, BAX 855 can be expected to have a safety profile in patients similar to that of ADVATETM.