PDGF-Inhibition als potenzieller Behandlungsansatz bei okularer Neovaskularisation: Übersetzung aus Dev Ophthalmol. Basel, Karger, 2016, vol 55, pp 310-316 (DOI: 10.1159/000438953) Free

Der Wachstumsfaktor PDGF (Platelet-Derived Growth Factor) wurde in den frühen 1970er-Jahren erstmals aus Thrombozytenextrakten isoliert und als Mitogen für Fibroblasten und Zellen mesenchymalen Ursprungs eingestuft [1]. Die α-Granula von Thrombozyten sind als wichtige Speicherorte für PDGF bekannt; in neueren Studien wurde außerdem in mehreren anderen Zelltypen die Anwesenheit von PDGF nachgewiesen. Untersuchungen an Mäusen belegen die zentrale Rolle von PDGF in der frühen embryonalen Entwicklung; ein Mangel führt zu Fehlbildungen der Lunge, der Blutgefäße, der Plazenta, des Gehirns und des Skeletts. Es wurde nachgewiesen, dass Zelltypen wie Mesangiumzellen, Perizyten, Fibroblasten und Gliazellen in diesen Organen von PDGF abhängig sind [2].

Die PDGF-Familie umfasst 4 Liganden: A, B, C und D. Sie sind als Homodimere aufgebaut, mit Ausnahme von Ligand «AB», der ein Heterodimer ist [3]. Alle 4 PDGF-Liganden binden an 2 strukturell verwandte Tyrosinkinase-Zelloberflächenrezeptoren, α und β [4], die die Botschaft ins Zellinnere weitergeben und die Signalweiterleitung über den Ras- und den Phosphatidylinositol-II-Weg anstoßen. Diese Signalwege sind essenziell für die durch PDGF induzierte Zellmigration bzw. Mitogenese [5]. PDGF-AA, -AB, -BB und -CC aktivieren den PDGF-Rezeptor α (PDGFRα), während PDGF-BB und -DD an PDGFRβ binden (Abb. 1). PDGF-A wird von Neuronen und Astrozyten exprimiert [6] und ist in Verbindung mit PDGFRα für die Rekrutierung und anschließende Entwicklung von Astrozytenvorstufen in der Retina verantwortlich [6,7]. PDGF-C spielt eine kritische Rolle für das neuronale Überleben und den Schutz vor Apoptose durch Regulierung der Expression der Glykogensynthase-Kinase 3β [8]. In Tiermodellen bewirkte die PDGF-Behandlung von Augen ein reduziertes Maß an Degeneration des retinalen Pigmentepithels (RPE) und von Photorezeptoren [9]. Perizyten exprimieren PDGFRβ, dadurch spielen PDGF-BB und PDGFRβ wichtige Rollen in der Aufrechterhaltung des retinalen Gefäßsystems [10,11].

Ein Übermaß an PDGF-Aktivität ist auch mit verschiedenen systemischen Pathologien in Zusammenhang gebracht worden, darunter die autokrine Stimulation verschiedener Zellen in Tumoren, Atherosklerose und fibrotische Erkrankungen wie Lungen-, Leber- und Nierenfibrose [12]. PDGF-Antagonisten werden derzeit zur Behandlung der pulmonalen Hypertonie [13] und verschiedener Tumoren erforscht [14,15,16].

Ein gemeinsames Merkmal der meisten Erkrankungen der Netz- und Aderhaut ist eine mehr oder weniger ausgeprägte Gefäßschädigung, die zu Ischämie führt. Diese Prozesse gehen mit der Freisetzung einer Vielzahl von Faktoren einher, die in den Krankheitsverlauf eingreifen. 1948 wurde erstmals postuliert, dass ein angiogener Faktor für die retinale Neovaskularisation (NV) verantwortlich sein könnte [17]. Seitdem sind mehrere weitere wichtige Faktoren und ihre jeweilige kritische Rolle im Krankheitsprozess identifiziert worden. Der Hypoxie-induzierte Faktor 1 (HIF-1) wurde als Transkriptionsfaktor identifiziert, der die gesteigerte Expression mehrerer mit NV assoziierter Gene vermittelt. Diese Gene führen zur vermehrten Transkription einer Reihe wichtiger Faktoren, die letztlich für die Gefäßneubildung verantwortlich sind, darunter der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF), PDGF, der Stromal-Derived Growth Factor 1 (SDF-1) und der Plazenta-Wachstumsfaktor.

Die Angiogenese wird in 5 grundlegende Schritte unterteilt (Abb. 2): Abbau der Basalmembran, Migration von Endothelzellen, Tubusbildung durch die Endothelzellen, Aufbau einer neuen Basalmembran und schließlich die Umfassung mit Perizyten zur Stabilisierung. Die Rolle von PDGF in diesem Angiogenese-Prozess ist in In-vitro-Studien demonstriert worden [18]. Es wurde gezeigt, dass PDGF die Migration und Proliferation von Endothelzellen sowie die Rekrutierung von Perizyten fördert. Diese Ergebnisse deuten somit darauf hin, dass PDGF eine Schlüsselrolle in der Angiogenese-Kaskade spielt.

Hohe Glukosespiegel führen laut In-vitro-Untersuchungen zur gesteigerten Expression von PDGFRβ und in der Folge zu dessen vermehrter Bindung an PDGF-BB [19]. Diese glukosebedingt erhöhte Expression wurde in Mesangiumzellen, Endothelzellen und Makrophagen beobachtet. Studien an Mäusen haben gezeigt, dass die retinaspezifische Expression von PDGF-B zu schwerer NV und Netzhautablösung führt [20]. Ähnliche migrations- und proliferationsfördernde Wirkungen von PDGF wurden auch bei Kaninchen dokumentiert [21]. In einer Studie von Freyberger et al. [22] wurde eine erhöhte PDGF-Konzentration sowohl bei diabetischer als auch bei nichtdiabetischer proliferativer Retinopathie festgestellt. In einer Untersuchung von Robbins et al. [23] blieb die PDGF-A-Färbung in der gesunden Netzhaut und Aderhaut auf die Blutgefäße beschränkt; in erkrankten retinochoroidalen Arealen hingegen war eine weitreichende Färbung auch im Zytoplasma von Zellen wie Makrophagen, RPE-Zellen und Fibroblasten-ähnlichen Zellen festzustellen. In ähnlicher Weise färbten sich RPE-Zellen in von NV betroffenen Membranen im Gegensatz zu normalen RPE-Zellen stark positiv für PDGF-B-Rezeptoren, was auf erhöhte Konzentrationen sowohl von Liganden als auch von Rezeptoren bei diesen Erkrankungen hindeutet. Insofern könnte man postulieren, dass PDGF - gemeinsam mit anderen Wachstumsfaktoren - eine zentrale Rolle im Prozess der okularen NV bei Diabetes spielt.

Ein möglicher Erklärungsansatz für die Beteiligung von PDGF am NV-Prozess beruht auf der Einwanderung von Thrombozyten und Monozyten in den vitrealen und subretinalen Raum nach Schädigung der Blut-Retina-Schranke, mit nachfolgender Thrombozytenaggregation und PDGF-Freisetzung. Interleukine wie Interleukin-1 (IL-1) sowie der transformierende Wachstumsfaktor β (TGF-β), die von aktivierten Makrophagen freigesetzt werden, können zur zusätzlichen PDGF-Synthese führen.

Es gibt verschiedene Behandlungsstrategien bei retinochoroidalen Gefäßerkrankungen, die darauf beruhen, die Wirkung des PDGF im Prozess der Angiogenese zu blockieren.

In einer Studie an Mäusen untersuchten Dong et al. [24] die Wirkung von DARPin (ein Designed Ankyrin Repeat-Protein), das bei subretinaler NV selektiv PDGF-BB bindet und antagonisiert, und verglichen diese Wirkung mit der eines ähnlichen Proteins, das als VEGF-A-Antagonist wirkt. In dieser Studie bewirkte die intraperitoneale Injektion von 10 mg/kg des PDGF-Antagonisten ebenso wie die von 1 mg/kg des VEGF-Antagonisten eine signifikante Suppression der subretinalen NV. Die Injektion von Anti-PDGF-DARPin 1 mg/kg zeigte keine signifikante Wirkung; in Kombination mit Anti-VEGF-A-DARPin 1 mg/kg wurde jedoch eine stärkere Unterdrückung erzielt als mit dem Anti-VEGF-DARPin allein. Ebenso wurde eine starke Suppression der retinalen NV mit 1,85 μg des gegen PDGF-BB gerichteten DARPin erreicht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass PDGF eine valide Zielstruktur für die Behandlung von okularer NV darstellt.

Derzeit werden mehrere klinische Studien zur Rolle von PDGF-Antagonisten im menschlichen Auge durchgeführt (Tab. 1). Diese Studien befassen sich mit dem Sicherheitsprofil verfügbarer PDGF-Antagonisten und deren Wirksamkeit im Vergleich zu und in Kombination mit verfügbaren VEGF-Antagonisten.

Ophthotech (New York, NY, USA) hat den hochaffinen PDGF-Antagonisten E10030 (Fovista®) entwickelt. Er bindet an PDGF und blockiert dessen Bindung an PDGFRβ. In-vitro-/ In-vivo-Studien zu diesem Molekül belegen seine Wirksamkeit in Kombination mit einem VEGF-Antagonisten im Hinblick auf die Verhinderung der Entstehung choroidaler NV und auf die Entfernung von Perizyten von bereits gebildeten neuen Gefäßen, was deren Rückbildung nach sich zieht. Eine klinische Studie der Phase I zur Sicherheit und Verträglichkeit von E10030 beim Menschen in Kombination mit Ranibizumab oder als Monotherapie ist bereits abgeschlossen [25]. Untersucht wurde ein Therapieschema mit Dosiseskalation (0,03, 0,3, 1,5 und 3,0 mg). Alle Dosisstufen wurden gut vertragen; es wurde keine dosisabhängige Toxizität beobachtet. Eine signifikante Visusverbesserung (Steigerung der bestkorrigierten Sehschärfe (Visus c.c.) um ≥ 15 Buchstaben) war in Woche 12 bei 59% der Patienten zu verzeichnen. Die zentrale Netzhautdicke, gemessen mittels optischer Kohärenztomographie, zeigte bei allen Studienterminen und in allen Behandlungsgruppen eine Abnahme. Bei Studienbeginn betrug die zentrale Netzhautdicke 395 μm, nach 4 Wochen 251 μm, nach 8 Wochen 231 μm und nach 12 Wochen 229 μm. Auch die Fluoreszein-Angiographie ergab bei allen Patienten eine Regression der Neovaskularisation zwischen Studienbeginn und Woche 12; die choroidale NV ging im Vergleich zum Studienbeginn im Mittel um 85,5% zurück.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass E10030 in Kombination mit Ranibizumab seine Wirkungsfähigkeit als mögliche zukünftige therapeutische Option gezeigt hat [26]. Aufbauend auf die Ergebnisse der Phase-I-Studie wurde eine randomisierte, doppelt maskierte, klinische Studie der Phase II initiiert, um E10030 weiterführend zu untersuchen [27]. In die Studie wurden 449 Patienten eingeschlossen, die per Randomisierung im Verhältnis 1:1:1 den folgenden Gruppen zugeteilt wurden: 0,3 mg Anti-PDGF plus 0,5 mg Ranibizumab; 1,5 mg Anti-PDGF plus 0,5 mg Ranibizumab; Scheininjektion in Kombination mit Ranibizumab 0,5 mg. Der primäre Endpunkt der Studie war die Veränderung des Visus c.c. zwischen Studienbeginn und Woche 24. Die Ergebnisse der Studie bescheinigten der Kombinationstherapie aus Anti-PDGF und Ranibizumab eine Visusverbesserung um 62% und somit Überlegenheit gegenüber Ranibizumab allein. Die mittlere Verbesserung des Visus c.c. betrug in der 1,5-mg-Kombinationsgruppe 10,6 Buchstaben, in der 0,3-mg-Kombinationsgruppe 8,74 Buchstaben und in der Ranibizumab-Monotherapie-Gruppe 6,52 Buchstaben (p = 0,019 für Ranibizumab allein im Vergleich mit jeder der Kombinationstherapie-Gruppen). Die Visus-Ergebnisse waren auch dann in den Kombinationsgruppen besser als in der Monotherapie-Gruppe, wenn die Patienten nach der Netzhautdicke zu Studienbeginn unterteilt und getrennt beurteilt wurden (zentrale Netzhautdicke < 316 oder > 480 μm) [28].

Eine randomisierte, doppelt maskierte, klinische Studie der Phase III zu E10030 ist initiiert worden [29]. In dieser Studie, in die 622 Teilnehmer aufgenommen werden sollen, wird die Wirkung von E10030 (1,5 mg) plus Ranibizumab (0,5 mg), beides als intravitreale Injektion, mit einer intravitrealen Scheininjektion in Kombination mit Ranibizumab (0,5 mg) als intravitreale Injektion verglichen. Der primäre Endpunkt der Studie ist die mittlere Veränderung des Visus c.c. nach 12 Monaten gegenüber Studienbeginn. Eine weitere, ähnliche Phase-III-Studie, in der Kombinationstherapien mit E10030 und mit Aflibercept oder Bevacizumab verglichen werden sollen, ist initiiert worden [30]. Tabelle 1 zeigt eine Zusammenfassung der genannten klinischen Studien.

Gegen VEGF gerichtete Monotherapien haben sich ohne Zweifel als wirksam in der Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) erwiesen. Doch während die Behandlungsergebnisse solcher Anti-VEGF-Therapien bei einem Drittel der Patienten ermutigend sind, blieben in den meisten klinischen Studien bei zwei Dritteln der Patienten die Ergebnisse hinter den Erwartungen zurück. In ähnlicher Weise wird auch die langfristige Wirkung der Anti-VEGF-Therapie in letzter Zeit kritisch hinterfragt. Die Studie SEVEN-UP (Seven-Year Outcomes in Ranibizumab-Treated Patients in ANCHOR, MARINA, and HORIZON: a multicenter cohort) ergab nach einer durchschnittlichen Dauer von 7,3 Jahren nach Einschluss in die ANCHOR- oder die MARINA-Studie in 34% der untersuchten Augen eine Verschlechterung des Visus c.c. um 15 oder mehr Buchstaben; insgesamt war im Mittel eine Verschlechterung um 8,6 Buchstaben zu beobachten (p < 0,005). Ähnliche Begrenzungen bei den langfristigen klinischen Ergebnissen ergab auch die CATT-Untersuchung (Comparison of AMD Treatment Trials) [31].

Durch die Hemmung der Rekrutierung, des Überlebens und der Reifung von Perizyten bremsen PDGF-Antagonisten die Entwicklung und Reifung neuer Gefäße. Das eröffnet interessante neue Behandlungsperspektiven für Patienten mit neovaskulärer AMD.

Neuere klinische Studien zum Nutzen der Kombinationstherapie mit Ranibizumab und PDGF-Antagonisten im Vergleich zur Ranibizumab-Monotherapie belegen ebenfalls die Überlegenheit der Kombinationstherapie. Die Erklärung hierfür liegt möglicherweise darin, dass sowohl die VEGF- als auch die PDGF-Konzentrationen steigen, wenn neue Blutgefäße gebildet werden. VEGF wird von Anti-VEGF-Wirkstoffen neutralisiert, doch PDGF ist weiterhin aktiv, solange kein PDGF-Antagonist vorhanden ist. Vielmehr führt die langfristige Anwendung eines VEGF-Antagonisten sogar zur Hochregulation von PDGF und dadurch zur vermehrten Rekrutierung von Perizyten und Stabilisierung der neovaskulären Membran [28]. Durch die Anwendung von PDGF- in Kombination mit VEGF-Antagonisten lässt sich dieser gefäßschützende Mechanismus potenziell durchbrechen und mit dieser neuen therapeutischen Option die Neovaskularisierung auf effektivere Weise behandeln.

Während die PDGF-Antagonisten in der Behandlung der AMD Potenzial haben könnten, ist ihre Rolle in der Behandlung der diabetischen Retinopathie wahrscheinlich eher begrenzt, da PDGF für die Rekrutierung und Retention von Perizyten erforderlich ist [32].