Hovedforsker: Zuben E. Sauna, PhD
Kontor / Divisjon / Lab: OTAT / DPPT / Hb
Generell Oversikt
et stort problem med proteinbaserte terapier er deres immunogenisitet, det vil si deres tendens til å utløse en uønsket immunrespons mot seg selv. En form for immunrespons er aktivering Av B-celler, som produserer antistoffer som binder seg til proteinene og reduserer eller eliminerer deres terapeutiske effekter. Slike antistoffer kan også forårsake komplikasjoner som kan være livstruende. Derfor er en kritisk del av å bestemme klinisk sikkerhet og effekt av proteinbaserte terapeutiske produkter å måle deres tendens til å utløse antistoffdannelse.immunresponsen mot proteinbaserte terapier involverer Også T-celler, som bidrar til å aktivere B-celler slik at de produserer antistoffer, inkludert de som blokkerer proteinterapi. Dette skjer hvis det naturlige proteinet laget av kroppen er defekt på en eller annen måte. I så fall reagerer t-cellene på et normalt, kunstig protein terapeutisk som om det var fremmed, siden det er forskjellig fra det defekte, naturlige proteinet. En T-celle respons mismatch som dette noen ganger oppstår i tilfelle av proteinet FVIII, et protein som er avgjørende for kroppens evne til å danne blodpropper for å stoppe blødning. Personer som ikke har tilstrekkelige mengder FVIII, ELLER HVIS FVIII er defekt på en eller annen måte, lider av hemofili A, en sykdom der blodproppene er defekt og fører til overdreven blødning. Problemet med defekt FVIII er genetisk basert. Selv om det ikke finnes noen kur mot hemofili A, har infusjon AV fviii terapeutisk protein vært et av de mest vellykkede eksemplene på behandling av en kronisk sykdom. Dessverre er utviklingen av anti-stoffantistoffer mot infused FVIII en betydelig hindring for denne strategien. Behandlingen av pasienter som utvikler en immunrespons er mer kompleks, mindre effektiv og overordentlig dyr. Det ser nå ut til at individuelle variasjoner i tendensen til å utvikle anti-stoff antistoffer kan også være basert på genetiske forskjeller. Dette gjenspeiles i den kliniske observasjonen at personer med hemofili A Av Svart Afrikansk avstamning er dobbelt så sannsynlig som pasienter Med Europeisk Kaukasisk avstamning for å produsere antistoffer mot faktor VIII-proteiner gitt som erstatningsterapi.en strategi for å forhindre uoverensstemmelser mellom naturlig FVIII og erstatning FVIII er å designe genmodifiserte fviii-proteiner slik at de ikke utløser immunreaksjoner. Men det er så mange forskjeller mellom immunforsvaret til mennesker at det ikke er sannsynlig at forskere vil kunne designe ET FVIII-protein som er trygt for dem alle. Derfor foreslår vi å ta en personlig tilnærming til å forutsi-og unngå-immunresponser mot FVIII-proteiner. Vårt langsiktige mål er å utvikle en genbasert tilnærming til å identifisere individer hvis immunsystem sannsynligvis vil reagere på bestemte versjoner av genetisk utviklede terapeutiske proteiner, slik at disse pasientene kan behandles med versjoner av disse proteinene som er mindre sannsynlig å forårsake immunresponser.vi tar også opp problemet med forskjeller i tredimensjonale strukturer av proteinmedikamenter og naturlige proteiner som utløser B-celler for å produsere antistoffer mot terapeutiske proteiner. Den nåværende metoden for å forutsi om visse deler av slike proteiner vil utløse antistoffdannelse er utfordrende og dyrt. Derfor bruker vi små biter AV DNA – lignende molekyler kalt aptamere for å undersøke proteinene og bestemme deres eksakte former. Aptamerer er laget av strenger av molekyler kalt nukleinsyrer som bretter seg opp i bestemte former som avhenger av hvilke nukleinsyrer som er tilstede og rekkefølgen de forekommer i aptameren. Derfor, ved å identifisere hvilken aptamer som binder seg tett til en bestemt del av et molekyl, kan vi forutsi formen på den delen av molekylet, noe som å forutsi formen på en lås ved å kjenne formen på nøkkelen som passer inn i den.Vi bruker nå denne teknikken til å bestemme formene til BÅDE FVIII og den delen av miltbranntoksin som kalles beskyttende antigen. Hvis en aptamer mister sin evne til å binde SEG TIL FVIII, for eksempel, vil det indikere at en del av dette blodproppproteinet har endret seg, noe som øker sannsynligheten for at det vil utløse en immunreaksjon som reduserer sin terapeutiske aktivitet. Vi bruker denne tilnærmingen for å avgjøre om terapeutiske proteiner har former som vil utløse antistoffproduksjon. Og vi samarbeider med Center For Drug Evaluation And Research for å tilpasse denne teknologien til å analysere nye proteinprodukter utviklet som kopier av eksisterende, godkjente proteinmedisiner (biosimilarer) for å sikre at de vil være trygge og effektive.
Vitenskapelig Oversikt
1) Forutsi interaksjon Av t-celle epitoper med spesifikke MHC Klasse II antigener.
Faktor VIII (FVIII) er en viktig komponent i koagulasjonskaskaden, og personer med mangel på koagulasjonsfaktorer har livslange blødningsforstyrrelser. Utvikling av immunogenisitet mot terapeutiske (infuserte) versjoner AV FVIII er et betydelig hinder for vellykket behandling av hemofili.Omtrent 50% av tilfellene av hemofili a er forårsaket av en inversjon Av f-genets eksoner 1-22, noe som resulterer i produksjon av et polypeptid som representerer disse eksonene, men ikke 23-26. Det er imidlertid et nestet gen i F8-promotoren som oversetter eksoner 23-26. Likevel betyr 1-22-inversjonen at de overlappende peptidene som genereres fra dette proteinet ikke inkluderer krysset mellom 1-22 og 23-26. Mens peptidene fra det infuserte legemiddelproteinet FVIII som dekker dette krysset, vil være fremmed for pasientens immunsystem, er de generelt ikke immunogene. Snarere er immunogenicitet på grunn av forskjellene mellom endogen OG infused FVIII sannsynligvis på grunn av en rekke fakta, spesielt single nucleotide polymorphisms (SNPs), men også missense mutasjoner og slettinger, og nonsense mutasjoner, samt inversjoner, Derfor vil den ideelle (men ikke sannsynlige) løsningen på immunogenicitetsproblemet med infused FVIII være å designe FVIII-erstatninger som samsvarer med hver pasients haplotype og HLA-type for å unngå å utløse en immunrespons. Selv om det ikke er praktisk å designe slike biologiske legemidler for å matche hver pasient, kan det være mulig i tilfeller der det er klare og signifikante forskjeller mellom bestemte populasjoner (f.eks. mellom De Av Europeisk Kaukasisk og Svart Afrikansk avstamning). I slike tilfeller vil det være ønskelig å tilpasse utformingen av endogen FVIII til hver gruppe for å sikre at en populasjon ikke får en uforholdsmessig andel av fordelene ved en enkelt versjon AV FVIII, mens den andre populasjonen bærer en uforholdsmessig andel av risikoen fra samme infuserte FVIII.Dagens teknologi tillater identifisering av haplotype bakgrunn FOR FVIII, samt utvikling av minst et begrenset utvalg av Personlige Faktor VIII narkotika-produkter. Derfor er vårt kortsiktige mål å bestemme 1) kvantitativ fordeling av forskjellige Haplotyper (SNPs) hos individer Av Europeisk-Kaukasisk og Svart-Afrikansk avstamning; 2) distribusjon AV MHC klasse II antigener i disse populasjonene; 3) sammensetning AV FVIII brukt som legemidler; og 4) sykdomsfremkallende mutasjon, sletting eller inversjon I f8-genet (FVIII) av individuelle pasienter. Vi vil bruke disse dataene til å forutsi immunogenisiteten til individuelle FVIII-produkter i ulike populasjoner og / eller individuelle pasienter.
2) Utvikling av aptamerer som et verktøy for undersøkelse av protein-drug conformational epitoper.Aptamerer, nukleinsyrer som er i stand til å danne komplekse konformasjoner, er potensielle verktøy for kartlegging av proteinkonformasjon, identifisering og prediksjon av immunogene steder, og for å omgå immunogenitet. Vårt laboratorium utvikler enkeltstrengede DNA-aptamere til rekombinant human Faktor VIII.
Vi designet et naivt DNA-bibliotek for å generere aptamere ved å bruke definerte 5â € ™ og 3â € ™ regioner for pcr i flankering av en randomisert 60-baseregion. Naã DNA-biblioteket ble denaturert og ssdna-segmentene fikk lov til å kaste seg inn i unike 3-dimensjonale former. (De 60 tilfeldige basene vil teoretisk resultere i 460 unike konformatorer.) Vi inkuberte bassenget av brettet ssDNA MED FVIII og gjennom iterativ SELEX (systematisk evolusjon av ligander ved eksponentiell berikelse) sykluser, var vi i stand til å velge proteinbindende aptamerer.vårt laboratorium valgte et utvalg av individuelle aptamere i sykluser 3, 5 og 8 og klonet og sekvensert dem. Vi bruker disse klonene til å karakterisere aptamers gjennom analyse av spådd 3-D struktur, bindende egenskaper, og effekten PÅ FVIII aktivitet. I tillegg gjør vi i silico sammenligninger av disse klonene for å følge utviklingen av aptamers.
3) Bruk av ulike analytiske teknikker for å evaluere protein egenskaper som kan korrelere med immunogenisitet.
i samarbeid Med Drs. Mansoor Khan Og Rakhi Shah (Division Of Product Quality, CDER) vi vil analysere stoffet hjelpestoff interaksjoner ved hjelp av termiske metoder (differensial skanning kalorimetri, mikrokalorimetri, termogravimetrisk analyse), spektroskopiske teknikker (Fourier transform infrarød, nær infrarød, Raman), krystallografi (X-ray diffraksjon), og kjernemagnetisk resonans.
4) Karakterisering av konformasjon sensitive antistoffer.en alternativ metode for å studere konformasjons epitoper av terapeutisk viktige proteiner er å utvikle og karakterisere antistoffer som er følsomme for konformasjonsendringer. I samarbeid Med Dr. Chava Kimchi-Sarfaty (CBER) karakteriserte vi flere antistoffer som er følsomme for konformasjonen av sinkmetalloproteasen ADAMTS13, et multi-domene protein som spalter von Willebrands Faktor og er involvert i trombotisk trombocytopenisk purpura. Våre resultater tyder på at disse antistoffene kan være nyttige reagenser for å skille mellom funksjonelle OG ikke-funksjonelle ADAMTS13, og for å analysere konformasjonsoverganger under katalytisk syklus.
Publikasjoner
Int J Mol Sci 2020 Mai 20;21 (10): E3598
Rolle microRNAs i hemofili og trombose hos mennesker.
Jankowska KI, Sauna ZE, ATREYA CD
Transfusjon 2020 Feb;60 (2): 401-13
Klinisk manifestasjon av hemofili A i fravær Av mutasjoner I f8 genet som koder FVIII: rolle microRNAs.
Jankowska KI, McGill J, Pezeshkpoor B, Oldenburg J, ATREYA CD, Sauna ZE
J Thromb Haemost 2020 Jan;18(1):201-16
Kvantitativ Hla-klasse-II/Faktor VIII (Fviii) peptidomisk variasjon i dendritiske celler korrelerer med det immunogene potensialet av terapeutiske fviii-proteiner i hemofili A.
Diego VP, Luu BW, Hofmann M, Dinh Lv, Almeida M, Powell Js, Rajalingam R, Peralta Jm, Kumar S, Curran JE, badstue ze, kellerman R, Park Y, Nøkkel Ns, escobar ma, huynh h, verhagen am, Williams-BLANGERO s, lehmann PV, MARASKOVSKY e, blangero j, howard te
front immunol 2019 dec 20;10:2894
SampPick: utvalg av en kohort av fag som samsvarer med en populasjon HLA-fordeling.
McGill JR, Yogurtcu PÅ, Verthelyi D, Yang H, Sauna ZE
Sci Rep 2019 Oktober 29;9(1):15449
Effekter av kodon optimalisering på koagulasjonsfaktor ix oversettelse og struktur: implikasjoner for protein og genterapi.
Alexaki A, Hettiarachchi GK, Athey 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, Hunt RC, Badstue ZE, Gelinas A, Janjic N, DiCuccio M, Bar H, Komar AA, Kimchi-Sarfaty C
Blood Adv 2019 september 10;3(17):2668-78
reduksjon Av T-celle Avhengig Immunogenisitet Ved Reengineering Faktor Viia Analog.
Jankowski W, McGill J, Lagasse HADDE, Surov S, Bembridge G, Bunce C, Cloake E, Fogg MH, Jankowska KI, Khan A, Marcotrigiano J, Ovanesov MV, Badstue ZE
AAPS J 2019 august 2; 21 (5):96
TCPro: en in silico risikovurdering verktøy for biotherapeutic protein immunogenicity.
Yogurtcu PÅ, Sauna ZE, McGill JR, Tegenge MA, Yang h
Am J Physiol Gastrointest Lever Physiol 2019 Juni 1;316(6):G720-34
Translasjonelle og transkripsjonelle responser i humane primære hepatocytter under hypoksi.
Hettiarachchi GK, Katneni UK, Hunt RC, Kames JM, Athey JC, Bar H, Sauna ZE, McGill JR, Ibla JC, Kimchi-Sarfaty C
Blod Adv 2019 Mai 14;3(9):1429-40
Peptider identifisert på monocytt-avledet dendrittiske celler: en markør for klinisk immunogenisitet TIL FVIII produkter.
Jankowski W, Park Y, McGill J, Maraskovsky E, Hofmann M, Diego VP, Luu BW, Howard TE, Kellerman R, Key NS, Sauna ZE
AAPS j 2019 mai 6;21 (4): 62
Fc-Fusion medisiner har fcgammar/C1q bindende og signalerende egenskaper som kan påvirke deres immunogenisitet.
Lagasse HADDE, Hengel H, Golding B, Sauna ZE
Trender Biotechnol 2018 Oktober;36 (10): 1068-84
Evaluere og dempe immunogenisitet av terapeutiske proteiner.
Badstue ZE, Lagasse D, Pedras-Vasconcelos J, Golding B, Rosenberg AS
Hum Immunol 2018 Oktober;79 (Suppl.):103-4
Analyse Av hlacii peptidomer presentert av dendrittiske celler (DCs) fra friske donorer og hemofili-a (HA) pasienter med eller uten faktor VIII (FVIII) hemmere etter ex vivo administrasjon av ulike terapeutiske fviii proteiner (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, Nøkkel NS, Badstue ZE
Mol Metodene Clin Dev 2018 Juni 15; 10: 105-12
Prevalens av pre-eksisterende antistoffer MOT CRISPR-assosiert nuklease Cas9 I USA befolkningen .
Simhadri VL, McGill J, McMahon S, Wang J, Jiang H, Badstue ZE
J Pharm Pharmacol 2018 Mai;70 (5): 584-94
Immunogenitetsvurdering under utviklingen av proteinbehandling.
Rosenberg AS, Sauna ZE
Blodtransfus 2017 Oktober;15 (6): 568-76
Sammendragsrapport Fra Den Første Internasjonale Konferansen om hemmere i hemofili A.
Lacroix-Desmazes S, Scott DW, Goudemand J, Van Den Berg M, Makris M, Van Velzen SOM, Santagostino E, Lillicrap D, Rosendaal FR, Hilger A, Sauna ZE, Oldenburg J, Mantovani L, Mancuso MEG, Kessler C, Hay CR, Knoebl P, Di Minno G, Hoots K, Bok A, Brooker M, Buoso E, Mannucci PM, Peyvandi f
J Med Genet 2017 Mai;54(5):338-45
Enkelt Synonymt Mutasjon I Faktor IX endrer Proteinegenskaper Og Ligger Til Grunn For Hemofili B.
Simhadri VL, Hamasaki-Katagiri N, Lin BC, Hunt R, Jha S, Tseng SC, Wu A, Bentley AA, Zichel R, Lu Q, Zhu L, Freedberg DI, Monroe DM, Badstue ZE, Peters R, Komar AA, Kimchi-SARFATY C
J Thromb Haemost 2017 April;15(4):721-34
Modulerende immunogenisitet Av Faktor IX ved fusjon til en immunoglobulin Fc domene: En Studie Ved Hjelp Av Hemofili B MUSEMODELL.
Levin D, Lagasse HA, Burch E, Strome S, Tan S, Jiang H, Badstue ZE, Golding B
F1000Res 2017 Februar 7;6:113
siste fremskritt i (terapeutisk protein) narkotika utvikling.
Lagasse HA, Alexaki A, Simhadri VL, Katagiri NH, Jankowski W, Sauna ZE, Kimchi-Sarfaty C
Sci Transl Med 2017 Jan 11;9(372):Aag1286
Post hoc vurdering av immunogenisitet av bioengineered faktor VIIa demonstrerer bruk av prekliniske verktøy.
Lamberth K, Reedtz-Runge SL, Simon J, Klementyeva K, Pandey GS, Padkjæ SB, Pascal V, Leó IR, Gudme CN, Buus S, Sauna ZE
Biomed Res Int 2015;2015:456348
Muskeldystrofi: sykdomsmekanismer og terapier.
Pandey SN, Kesari A, Yokota T, Pandey GS
Per Med 2015; 12(4):403-15
Personlige tilnærminger til behandling av hemofili a Og B.
Simhadri VL, Banerjee AS, Simon J, Kimchi-Sarfaty C, Sauna ZE
PLoS One 2015 Juli 15;10(7):e0132433
Små ncRNA uttrykk-profilering av blod fra hemofili a pasienter identifiserer miR-1246 som en potensiell regulator Av Ffctor 8 genet.
Sarachana T, Dahiya N, Simhadri VL, Pandey GS, Saini S, Guelcher C, Guerrera Mf, Kimchi-Sarfaty C, Sauna ZE, Atreya CD
Nukleinsyrer Res 2015 Juli 13;43(12):5699-707
Storskala analyse av mutasjons landskapet I HT-SELEX forbedrer aptamer funn.
Hoinka J, Berezhnoy A, Dao P, Sauna ZE, Gilboa E, Przytycka tm
Blod 2015 Jan 8;125 (2): 223-8
intron-22-invertert f8 locus tillater intracellulær faktor VIII syntese, forklarer sin lave inhibitor risiko og foreslå en rolle for farmakogenomikk.
Sauna ZE, Lozier JN, Kasper CK, Yanover C, Nichols T, Howard TE
Trender Biotechnol 2015 Jan;33 (1): 27-34
Fc fusion som en plattform teknologi: potensial for modulerende immunogenisitet.
Levin D, Golding B, Stromme SE, Badstue ZE