Carboxypeptidase G

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Einleitung

Carboxypeptidase G2 ist ein 42‑kDa‑, zinkabhängiges Metalloenzym, das mittels rekombinanter Gentechnologie aus Pseudomonas aeruginosa gewonnen wird und Folsäure sowie deren Analoga zu Glutaminsäure und einer weiteren Verbindung abbauen kann. CPG2 wird aufgrund seiner hohen Affinität zu Methotrexat (MTX) und seiner Fähigkeit, MTX‑induzierte Nephrotoxizität rasch zu reduzieren, breit als MTX‑Detoxifikationsmittel eingesetzt. Darüber hinaus kann CPG2 mit antikörpergerichteten oder gengerichteten Technologien kombiniert werden, um eine zielgerichtete Tumortherapie in Kombination mit nicht toxischen Prodrugs zu ermöglichen.

Herkunft und Verteilung

Nach Herkunftsklassifikation lassen sich Carboxypeptidasen in tierische, pflanzliche und mikrobielle Carboxypeptidasen einteilen. In verschiedenen Geweben von Säugetieren sind zahlreiche Metallo‑Carboxypeptidasen vorhanden, die entsprechende physiologische Funktionen erfüllen. So unterstützen die pankreatischen Carboxypeptidasen A und B vor allem die Verdauung, Carboxypeptidase E prozessiert selektiv bioaktive Peptide, Carboxypeptidase M ist selektiv an der Prozessierung von Peptidhormonen beteiligt, und Carboxypeptidase D (im Golgi‑Apparat) sowie Carboxypeptidase N (im Plasma) sind an der Prozessierung von Peptiden und Proteinen beteiligt. Studien zu tierischen Carboxypeptidasen fokussieren sich hauptsächlich auf den Menschen, das Schwein, Rind sowie die Hausmaus.

Wirkmechanismus von CPG2

Folsäure spielt eine Schlüsselrolle bei der DNA‑Synthese und Zellreplikation. MTX gelangt mit einer 1.000‑fach höheren Affinität als Folsäure in die Zelle, bindet bevorzugt an die Dihydrofolatreduktase (DHFR), hemmt kompetitiv deren Umwandlung zu THF und führt dazu, dass die Zelle ihre Fähigkeit zur Teilung und Proteinbiosynthese verliert. MTX wirkt am stärksten auf schnell proliferierende Zellen. Es wurde gezeigt, dass die Carboxypeptidase‑Familie, die Folsäure und deren Analoga katabolisiert, zum Abbau überschüssigen MTX im Körper eingesetzt werden kann; CPG2 aus dieser Familie weist eine spezifische Affinität zu MTX auf und metabolisiert MTX im Kreislaufsystem rasch zu Glutamat und 2,4‑Diamino‑N10‑methylpteroinsäure.

CPG2 in der zielgerichteten Prodrug‑Therapie

• Antikörpergerichtete Enzym‑Prodrug‑Therapie

Die antikörpergerichtete Enzym‑Prodrug‑Therapie ist ein System, das das Prinzip der Antigen‑Antikörper‑Erkennung und ‑Bindung nutzt, um tumorspezifische Antikörper chemisch mit CPG2 zu koppeln und zum Tumorort zu dirigieren, wo ein nicht toxisches Stickstofflost‑Prodrug in ein zytotoxisches Arzneimittel umgewandelt wird, um Tumorzellen selektiv abzutöten. Derzeit befindet sich dieses System in klinischen Studien.

• Gengerichtete Enzym‑Prodrug‑Therapie

Die gengerichtete Enzym‑Prodrug‑Therapie (GDEPT) umfasst die Einbringung eines Gens, das für ein „Suizid‑Enzym“ kodiert, in Tumorgewebe, um dort das CPG2‑Enzym zu exprimieren, welches nicht toxische Prodrugs selektiv im Tumorgewebe – nicht jedoch im Normalgewebe – in zytotoxische Wirkstoffe umwandelt (Abbildung 2). Dabei wird das CPG2‑Gen in Tumorgewebe eingebracht und ein nicht toxisches Stickstofflost‑Prodrug in einen potenten DNA‑Quervernetzer überführt, mit dem Ziel, Tumorzellen abzutöten. Dieses System befindet sich derzeit in der klinischen Phase.

• Ligandengerichtete Enzym‑Prodrug‑Therapie

Bei einer ligandengerichteten Enzym‑Prodrug‑Therapie (LDEPT) wird CPG2 über einen Protein‑ oder Peptidliganden zum Tumorort geleitet und wandelt dort ein nicht toxisches Stickstofflost‑Prodrug in ein zytotoxisches Arzneimittel um, das zum Absterben von Krebszellen führt.