Hlavní Řešitelka: Zuben E. Sauna, PhD
Kancelář / Oddělení / Laboratoře: OTAT / DPPT / HB
Přehled
hlavní problém s protein-based therapeutics je jejich imunogenicita, že je jejich tendence vyvolat nežádoucí imunitní reakci proti sobě. Jednou z forem imunitní odpovědi je aktivace B buněk, které produkují protilátky, které se váží na proteiny a snižují nebo eliminují jejich terapeutické účinky. Takové protilátky mohou také způsobit komplikace, které mohou být život ohrožující. Proto je rozhodující součástí stanovení klinické bezpečnosti a účinnosti terapeutických přípravků na bázi bílkovin měření jejich tendence ke spuštění tvorby protilátek.
imunitní reakci na bílkoviny-based therapeutics zahrnuje také T-buňky, které pomáhají aktivovat B buňky a produkují protilátky, včetně těch, které blokují protein therapeutics. K tomu dochází, pokud je přirozený protein vytvořený tělem nějakým způsobem vadný. V takovém případě T-buňky reagují na normální, umělý proteinový terapeutický, jako by byl cizí, protože se liší od defektního přírodního proteinu. Nesoulad odpovědi T-buněk, jako je tento, se někdy vyskytuje v případě proteinu FVIII, proteinu, který je rozhodující pro schopnost těla vytvářet krevní sraženiny k zastavení krvácení. Lidé, kteří nemají dostatečné množství FVIII, nebo jejichž FVIII je vadný, trpí hemofilie, onemocnění, při kterém krevní sraženiny je vadný a vede k nadměrné krvácení. Problém vadného FVIII je geneticky založen. Ačkoli neexistuje lék na hemofilii A, infuze terapeutického proteinu FVIII byla jedním z nejúspěšnějších příkladů léčby chronického onemocnění. Vývoj protilátek proti lékům proti infuznímu FVIII je bohužel významnou překážkou této strategie. Léčba pacientů, u kterých se vyvine imunitní odpověď, je složitější, méně účinná a mimořádně nákladná. Nyní se zdá, že jednotlivé variace tendence k vývoji protilátek proti léčivům mohou být také založeny na genetických rozdílech. To se odráží v klinickém pozorování, že osoby s hemofilií A Černého Afrického původu jsou dvakrát tak pravděpodobné, jako pacienti Evropské Kavkazské sestup produkovat protilátky proti faktoru VIII proteiny uveden jako substituční terapie.
jednou ze strategií prevence neshod mezi přirozeným FVIII a náhradním FVIII je návrh geneticky upravených proteinů FVIII tak, aby nevyvolávaly imunitní reakce. Existuje však tolik rozdílů mezi imunitními systémy lidí, že není pravděpodobné, že vědci budou schopni navrhnout protein FVIII, který je pro všechny Bezpečný. Proto navrhujeme individuální přístup k predikci-a vyhýbání se-imunitní odpovědi na proteiny FVIII. Naším dlouhodobým cílem je vyvinout gen-přístup založený na identifikaci osob, jejichž imunitní systém, je pravděpodobné, že reagovat na konkrétní verze geneticky modifikovaných terapeutických proteinů, takže tito pacienti mohou být léčeni verze těchto proteinů, které jsou méně pravděpodobné, že způsobí imunitní odpovědi.
zabýváme se také problémem rozdílů v trojrozměrných strukturách proteinových léčiv a přírodních proteinů, které spouštějí B-buňky k produkci protilátek proti terapeutickým proteinům. Současná metoda předpovídání, zda určité části takových proteinů vyvolá tvorbu protilátek, je náročná a nákladná. Proto jsme pomocí malé kousky DNA-jako molekuly zvané aptamers sonda proteinů a určit jejich přesné tvary. Aptamers jsou vyrobeny z řetězců molekul tzv. nukleové kyseliny, které složit do konkrétních tvarů, které závisí na nukleové kyseliny jsou přítomny, a pořadí, v jakém se vyskytují v aptamer. Proto, podle určení, které aptamer váže pevně na určitou část molekuly, můžeme předpovědět tvar, že část molekuly, něco jako předpovídání tvaru zámku s vědomím, tvar klíče, který se vejde do něj.
nyní používáme tuto techniku k určení tvarů jak FVIII, tak části antraxového toxinu nazývaného ochranný antigen. Pokud aptamer ztrácí schopnost vázat FVIII, například, které by naznačovaly, že část tohoto krevního srážení bílkovin změnila ve tvaru, čímž se zvyšuje pravděpodobnost, že to bude vyvolat imunitní reakci, která snižuje jeho léčebný účinek. Tento přístup používáme k určení, zda terapeutické proteiny mají tvary, které vyvolávají produkci protilátek. Spolupracujeme s Centrem pro hodnocení a výzkum léčiv, abychom přizpůsobili tuto technologii analýze nových proteinových produktů vyvinutých jako kopie stávajících schválených proteinových léčiv (biosimilars), abychom zajistili, že budou bezpečné a účinné.
vědecký přehled
1) predikce interakce epitopů T-buněk se specifickými antigeny MHC třídy II.
Faktor VIII (FVIII) je nezbytnou součástí koagulační kaskády a jedinci s nedostatkem koagulačních faktorů vykazují celoživotní poruchy krvácení. Vývoj imunogenicity proti terapeutickým (infuzním) verzím FVIII je významnou překážkou úspěšné léčby hemofiliků.
O 50% případů hemofilie A je způsobena inverzní F gen je exons 1-22, což má za následek produkci polypeptid, což představuje ty exons, ale ne 23-26. V promotoru F8 je však vnořený gen, který překládá exony 23-26. Nicméně inverze 1-22 znamená, že překrývající se peptidy generované z tohoto proteinu nezahrnují spojení mezi 1-22 a 23-26. Zatímco peptidy z infuzního léčiva-proteinu FVIII, které pokrývají tuto křižovatku, by tedy byly cizí imunitnímu systému pacienta, obecně nejsou imunogenní. Spíše, imunogenita vzhledem k rozdílům mezi endogenní a infuze FVIII je pravděpodobné, že v důsledku různých skutečností, a to zejména jednonukleotidové polymorfismy (Snp), ale také missense mutace a delece, nonsense mutace, stejně jako inverze,
Proto je ideální (ale není pravděpodobné) řešení imunogenicita problém infuze FVIII by bylo navrhnout FVIII náhrady, které odpovídají každého pacienta haplotyp a HLA typ, aby se zabránilo spuštění imunitní reakce. Při navrhování těchto biologických materiálů, aby odpovídaly každý pacient není praktické, to by mohlo být možné v případech, kdy existují jasné a významné rozdíly mezi specifických skupin obyvatelstva (např. mezi ty Evropské Kavkazské a Černé Afrického původu). V takových případech by bylo žádoucí upravit návrhy endogenní FVIII na každou skupinu, aby bylo zajištěno, že jeden obyvatel není nepřiměřený podíl na výhodách jednotného verze FVIII, zatímco ostatní populace nese neúměrnou rizika ze stejné infuzi FVIII.
Současná technologie umožňuje identifikaci haplotyp pozadí pro FVIII, stejně jako vývoj alespoň omezenou škálu osobní Faktor VIII drog produkty. Proto jsou naše krátkodobé cíle, je stanovení 1) kvantitativní distribuci různé haplotypy (Snp) u jedinců z Evropské-Kavkazské a Černá-Afrického původu; 2) distribuci MHC Třídy II antigenů v těchto populací; 3) složení FVIII používá jako drogy; a 4) nemoc způsobující mutace, delece či inverze v gen F8 (FVIII) u jednotlivých pacientů. Tyto údaje použijeme k předpovědi imunogenicity jednotlivých produktů FVIII u různých populací a / nebo jednotlivých pacientů.
2) Vývoj aptamerů jako nástroje pro studium konformačních epitopů protein-lék.
Aptamers, nukleové kyseliny, schopné tvořit komplexní konformací, jsou potenciální nástroje pro mapování bílkovin, konformace, identifikace a predikce imunogenní míst, a pro obcházení imunogenicity. Naše laboratoř vyvíjí jednovláknové DNA aptamery na rekombinantní lidský faktor VIII.
Navrhli jsme naivní DNA knihovnu pro generování aptamerů pomocí definovaných oblastí 5 a 3 pro PCR lemující randomizovanou oblast 60 bází. Knihovna naãve DNA byla denaturována a segmenty ssDNA se mohly skládat do jedinečných 3rozměrných tvarů. (60 náhodných bází by teoreticky vedlo k 460 jedinečným konformátorům.) Inkubovali jsme bazén skládané ssDNA s FVIII a pomocí iterativních cyklů SELEXU (systematická evoluce ligand exponenciálním obohacením) jsme byli schopni vybrat aptamery vázající proteiny.
Naše Laboratoř vybrala odběr vzorků jednotlivých aptamerů v cyklech 3, 5 a 8 a klonovala je a sekvenovala. Tyto klony používáme k charakterizaci aptamerů analýzou předpokládané 3-D struktury, vazebných vlastností a vlivu na aktivitu FVIII. Kromě toho děláme v silico srovnání těchto klonů, abychom sledovali vývoj aptamerů.
3) Použití různých analytických technik k vyhodnocení proteinových charakteristik, které mohou korelovat s imunogenicitou.
ve spolupráci s Drs. Mansoor Khan a Rakhi Shah (Rozdělení Kvality Výrobků, CDER) budeme analyzovat drog pomocné látky interakcí pomocí tepelné metody (diferenční skenovací kalorimetrie, microcalorimetry, thermogravimetric analysis), spektroskopické techniky (Fourierova transformace infračervené blízké infračervené oblasti, Ramanova), krystalografie (rtg difrakce) a nukleární magnetické rezonance.
4) charakterizace konformačních citlivých protilátek.
alternativní metodou ke studiu konformačních epitopů terapeuticky důležitých proteinů je vývoj a charakterizace protilátek citlivých na konformační změny. Ve spolupráci s Dr. Chava Kimchi-Sarfaty (CBER) jsme se vyznačuje několika protilátky, které jsou citlivé na konformaci zinek metalloprotease ADAMTS13, multi-domain protein, který štěpí von Willebrandův Faktor a je příčinou trombotické trombocytopenické purpury. Naše výsledky naznačují, že tyto protilátky mohou být užitečnými činidly pro rozlišení funkčních a nefunkčních ADAMTS13, a pro analýzu konformačních přechodů během katalytického cyklu.
Publikace
Int J Mol Sci 2020 Květen 20;21(10):E3598
Role mikrorna v hemofilie a trombózy u lidí.
Jankowske KI, Sauna ZE, Atreya CD
Transfuze 2020 Feb;60(2):401-13
Klinické projevy hemofilie A v nepřítomnosti mutace v F8 gen, který kóduje FVIII: role mikrorna.
Jankowske KI, McGill, J, Pezeshkpoor B, Oldenburg J, Atreya CD, Sauna ZE
J Thromb Haemost 2020 Jan;18(1):201-16
Kvantitativní HLA třídy-II/Faktor VIII (FVIII) peptidomic variace v dendritických buněk koreluje s imunogenní potenciál terapeutické FVIII bílkovin v hemofilie A.
Diego VP, Luu BW, Hofmann M, Dinh LV, Almeida M, Powell JS, Rajalingam R, Peralta JM, Kumar S, Curran JE, Saunu ZE, Kellerman R, Park Y, Klíč NS, Escobar MA, Huynh H, Verhagen JSEM, Williams-Blangero S, Lehmann PV, Maraskovsky E, Blangero J., Howard TE
Přední Immunol 2019 Dec 20;10:2894
SampPick: výběr kohorty subjektů odpovídajících populační distribuci HLA.
McGill JR, Yogurtcu, Verthelyi D, Yang H, Sauna ZE
Sci Rep 2019 Oct 29;9(1):15449
Účinky kodonu optimalizace na koagulační faktor IX překladu a konstrukce: důsledky pro proteinové a genové terapie.
Alexaki, Hettiarachchi GK, Ti, JC, Katneni UK, Simhadri V, Hamasaki-Katagiri N, Nanavaty P, Lin B, Takeda K, Freedberg D, Monroe D, McGill JR., Peters, R, Kames JM, Holcomb DD, Lov RC, Sauna ZE, Gelinas, Janjic N, DiCuccio M, Bar H, Komar AA, Kimchi-Sarfaty C
Krev Adv 2019 Sep 10;3(17):2668-78
Zmírnění T-buněk v závislosti imunogenicita tím, reengineering faktor VIIa srovnatelné.
Jankowski W, McGill, J, Lagasse MĚL, Surov S, Bembridge G, Bunce C, Cloake E, Fogg MH, Jankowske KI, Khan, Marcotrigiano J, Ovanesov MV, Sauna ZE
AAPS J 2019 Aug 2;21(5):96
TCPro: nástroj pro hodnocení rizika in silico pro bioterapeutickou imunogenitu proteinů.
Yogurtcu, Sauna ZE, McGill JR, Tegenge MA, Yang H,
Am J Physiol Gastrointest Jater Physiol 2019 Jun 1;316(6):G720-34
Translační a transkripční odpovědi v lidských primárních hepatocytech pod hypoxie.
Hettiarachchi GK, Katneni UK, Lov RC, Kames JM, Ti, JC, Bar H, Sauna ZE, McGill JR, Ibla JC, Kimchi-Sarfaty C
Krev Adv 2019 14. Května;3(9):1429-40
Peptidů identifikovány na monocytů odvozené dendritické buňky: marker pro klinické imunogenicitě, aby FVIII produkty.
Jankowski W, Park Y, McGill, J, Maraskovsky E, Hofmann M, Diego VP, Luu BW, Howard TE, Kellerman R, Klíč NS, Sauna ZE
AAPS J 2019 6. Května;21(4):62
Fc-Fusion léky mají FcgammaR/C1q závazné a signální vlastnosti, které mohou ovlivnit jejich imunogenicita.
Lagasse MĚL, Hengel H, Golding B, Sauna ZE
Trendy Biotechnol 2018 Oct;36(10):1068-84
Vyhodnocení a zmírnění imunogenicity terapeutických proteinů.
Sauna ZE, Lagasse D, Pedras-Vasconcelos J, Golding B, Rosenberg AS
Hum Immunol 2018 Oct;79(Suppl.):103-4
Analýza HLAcII peptidomes prezentovány pomocí dendritických buněk (DCs) od zdravých dárců a hemofilie A (HA) u pacientů s nebo bez faktoru VIII (FVIII) inhibitory po ex vivo aplikaci různých terapeutických FVIII proteiny (tFVIIIs).
Howard TE, Diego VP, Hofmann M, Almeida M, Luu BW, Dinh LV, Rajalingam R, Escobar M, Curran J., Williams-Blangero S, Powell, J, Blangero J, Maraskovsky E, Key NS, Sauna ZE
Mol Ther Metody Clin Dev 2018 Jun 15;10:105-12
Výskyt preexistující protilátky proti CRISPR-spojené nuclease Cas9 v USA populace.
Simhadri VL., McGill, J., McMahon S, Wang J, Jiang H, Sauna ZE
J Pharm Pharmacol 2018. Května;70(5):584-94
Imunogenicita posuzování průběhu vývoje protein therapeutics.
Rosenberg AS, Sauna ze
krevní Transfus 2017 říjen;15(6): 568-76
Souhrnná zpráva z první mezinárodní konference o inhibitorech u hemofilie A.
Lacroix-Desmazes S, Scott DW, Goudemand J., Van Den Berg, M, Makris M, Van Velzen JAKO, Santagostino E, Lillicrap D, Rosendaal FR, Hilger, Sauna ZE, Oldenburg J., Mantovani L, Mancuso MĚ, Kessler C, Seno ČR, Knoebl P, Di Minno G, Hoots K, Bok, Brooker M, Buoso E, Mannucci PM, Peyvandi F
J Med Genet 2017 Květen;54(5):338-45
Jeden synonymní mutace ve faktoru IX se mění vlastnosti bílkovin a je základem hemofilie B.
Simhadri VL, Hamasaki-Katagiri N, Lin BC, Hunt, R, Svv, S, Tseng SC, Wu, Bentley AA, Zichel R, Lu, Q, Zhu L, Freedberg DI, Monroe DM, Sauna ZE, Peters R, Komar AA, Kimchi-Sarfaty C
J Thromb Haemost 2017 Duben;15(4):721-34
Modulační imunogenicity Faktor IX tím, syntézy imunoglobulinu Fc domény: studie pomocí hemofilie B myší model.
Levin, D, Lagasse HA, Burch E, Strome S, Tan Y, Jiang H, Sauna ZE, Golding B
F1000Res 2017 Feb 7;6:113
Nedávné pokroky v (terapeutický protein) vývoj léčiv.
Lagasse HA, Alexaki, Simhadri VL, Katagiri NH, Jankowski W, Sauna ZE, Kimchi-Sarfaty C
Sci Transl Med 2017 Jan 11;9(372):aag1286
Post hoc hodnocení imunogenicity bio faktor VIIa demonstruje použití předklinické nástroje.
Lamberth K, Reedtz-Runge SL, Simon J., Klementyeva K, Pandey GS, Padkjær SB, Pascal V, León IR, Gudme. CN, Buus S, Sauna ZE
Biomed Res Int 2015;2015:456348
Svalová dystrofie: mechanismy onemocnění a terapie.
Pandey SN, Kesari A, Yokota T, Pandey GS
Per Med 2015;12(4):403-15
Personalizované přístupy k léčbě hemofilie a a B.
Simhadri VL., Banerjee JAKO, Simon J., Kimchi-Sarfaty C, Sauna ZE
PLoS One 2015 Jul 15;10(7):e0132433
Malých ncRNA výraz-profilování krve hemofilie pacienti identifikuje miR-1246 jako potenciální regulátor Ffctor 8 gen.
Sarachana T, Dahiya N, Simhadri VL, Pandey GS, Saini S., Guelcher C, Guerrero MF, Kimchi-Sarfaty C, Sauna ZE, Atreya CD
Nukleových Kyselin Res 2015 Jul 13;43(12):5699-707
ve Velkém měřítku analýzu mutací krajiny v HT-SELEX zlepšuje aptamer objev.
Hoinka J, Berezhnoy, Dao P, Sauna ZE, Gilboa E, Przytycka TM
Krevní 2015 Jan 8;125(2):223-8
intron-22-převrácený F8 locus umožňuje intracelulární faktoru VIII syntézu, vysvětluje jeho nízké inhibitor rizika a navrhuje roli pro farmakogenomika.
Sauna ZE, Lozier JN, Kasper CK, Yanover C, Nichols, T, Howard TE
Trendy Biotechnol 2015 Jan;33(1):27-34
Fc fusion jako platforma technologie: potenciál pro modulační imunogenicity.
Levin D, Golding B, Strome SE, Sauna ZE