Polyethylenglykol (PEG) ist ein hydrophiles, ungeladenes, inertes, biokompatibles synthetisches Polymer, welches heutzutage in vielen Gebieten zum Einsatz kommt. Eines dieser Anwendungsgebiete ist die Konjugierung von PEG an Protein- Therapeutika, um deren Halbwertszeit im Serum zu erhöhen. Beispiele für solche Therapeutika sind PEG - Asparaginase, PEG - Interferone, PEG - Filgrastim und PEG - Deaminase. PEG wird seit Jahrzehnten eingesetzt und galt lange Zeit als nicht immunogen. Neue Studien in Tierversuchsmodellen zeigten jedoch, daß es durch Behandlung mit PEGylierten Proteinen zur Entwicklung von anti-PEG Antikörpern kommen kann, welche zu einer raschen Entfernung des PEGylierten Proteins aus der Blutzirkulation führten. Überdies wurde in einer Studie berichtet, daß ein weitaus größerer Anteil von gesunden menschlichen Plasmaspendern „natürliche“ anti-PEG Antikörper besitzt, als ursprünglich angenommen. Ziel dieser Arbeit war es, eine auf Durchflusszytometrie basierende, analytische Methode zum Nachweis von anti-PEG Antikörpern, zu etablieren. Dieser Nachweistest wurde dann in verschiedenen präklinischen Studien für derzeitige Produktkandidaten der Baxter Innovations GmbH verwendet, um die potentielle Entwicklung von anti-PEG Antikörpern in verschiedenen Tierversuchsmodellen zu verfolgen. Anti-PEG Antikörper wurden mittels FACS Analyse über Polystyrol –Kügelchen nachgewiesen, an deren Oberfläche lineares sowie verzweigtes (branched) PEG konjugiert wurde. Wir konnten zeigen, daß die Behandlung mit PEGylierten Proteinen im Tierversuchsmodellen zur Entwicklung von anti-PEG Antikörpern führen kann. Zusätzlich können wir bestätigen, daß der Prozentsatz an „natürlichen“ anti-PEG Antikörpern in gesunden humanen Plasmaproben weitaus höher ist, als ältere Studien vermuten ließen. Die vielleicht bereits vorhandenen anti-PEG Antikörpern, sowie die potentielle Entwicklung von anti-PEG Antikörpern in Patienten nach Behandlung mit PEGylierten Proteinen, muß in Zukunft bei klinischen Studien mit PEGylierten Proteinen berücksichtigt werden. Außerdem konnten wir zeigen, daß unsere Modifikation der Polysterol – Kügelchen mit verzweigtem (branched) PEG eine Verbesserung der Empfindlichkeit des Tests im Vergleich zu ähnlichen Testverfahren darstellt.

A number of protein therapeutics have been conjugated with polyethylene glycol (PEG) in order to increase the serum half-life and to reduce immunogenicity of these proteins. Examples are PEG-asparaginase, PEG-interferons, PEG-filgrastim and PEG-adenosine deaminase. PEG is a hydrophilic, uncharged, inert, biocompatible synthetic polymer that has long been thought to be non-immunogenic. However, it was shown in recent reports that treatment with PEGylated protein therapeutics can lead to the development of anti-PEG antibodies in animal disease models and in patients. Those antibodies caused a rapid clearance of the PEGylated proteins from the circulation. Moreover, a considerable amount of anti-PEG antibodies in healthy donors was reported in some studies. Based on these reports, we developed an analytical method based on a flow-cytometric approach to detect anti-PEG antibodies. Anti-PEG antibodies are detected by FACS analysis using polystyrene beads that are grafted with PEG and further conjugated with branched PEG reagent. We established the assay and used it for monitoring the development of anti-PEG antibodies in disease models in mouse and rat during preclinical studies of the new drug candidates that are developed by Baxter Innovations GmbH. Furthermore we showed, that our modification of the polystyrene beads with the additional PEGylation improved the assay in comparison to similar approaches. Moreover we used this assay to screen healthy blood donors for the potential presence of “natural” anti-PEG antibodies. This study in healthy blood donors provide important information for the screening of patients to be included in clinical studies of the new drug candidates.