Investigator Principal: Zuben E. Sauna, PhD
Birou / divizie / laborator: OTAT / DPPT / HB
Prezentare generală
o problemă majoră cu terapia pe bază de proteine este imunogenitatea lor, adică tendința lor de a declanșa un răspuns imun nedorit împotriva lor. O formă de răspuns imun este activarea celulelor B, care produc anticorpi care se leagă de proteine și reduc sau elimină efectele lor terapeutice. Astfel de anticorpi pot provoca, de asemenea, complicații care pot pune viața în pericol. Prin urmare, o parte critică a determinării siguranței clinice și a eficacității produselor terapeutice pe bază de proteine este măsurarea tendinței lor de a declanșa formarea de anticorpi.răspunsul imun la terapia pe bază de proteine implică, de asemenea, celulele T, care ajută la activarea celulelor B, astfel încât să producă anticorpi, inclusiv cei care blochează terapia proteică. Acest lucru se întâmplă dacă proteina naturală produsă de organism este defectă într-un fel. În acest caz, celulele T răspund la o proteină terapeutică normală, artificială, ca și cum ar fi străină, deoarece este diferită de proteina naturală defectă. O nepotrivire a răspunsului celulelor T ca aceasta apare uneori în cazul proteinei FVIII, o proteină care este esențială pentru capacitatea organismului de a forma cheaguri de sânge pentru a opri sângerarea. Persoanele care nu au cantități suficiente de FVIII sau ale căror FVIII sunt defecte într-un fel, suferă de hemofilie A, o boală în care coagularea sângelui este defectă și duce la sângerări excesive. Problema FVIII defect este bazată genetic. Deși nu există nici un remediu pentru hemofilia A, infuzia de proteină terapeutică FVIII a fost unul dintre cele mai de succes exemple de gestionare a unei boli cronice. Din păcate, dezvoltarea anticorpilor anti-medicament împotriva FVIII infuzat este un impediment semnificativ pentru această strategie. Tratamentul pacienților care dezvoltă un răspuns imun este mai complex, mai puțin eficient și extrem de costisitor. Se pare că variațiile individuale ale tendinței de dezvoltare a anticorpilor anti-medicament se pot baza, de asemenea, pe diferențe genetice. Acest lucru se reflectă în observația clinică conform căreia persoanele cu hemofilie A de origine africană Neagră au de două ori mai multe șanse ca pacienții de origine caucaziană europeană să producă anticorpi împotriva proteinelor factorului VIII administrate ca terapie de substituție.o strategie pentru prevenirea neconcordanțelor dintre FVIII natural și FVIII de înlocuire este de a proiecta proteine FVIII modificate genetic, astfel încât acestea să nu declanșeze reacții imune. Dar există atât de multe diferențe între sistemul imunitar al oamenilor, încât nu este probabil ca cercetătorii să poată proiecta o proteină FVIII care să fie sigură pentru toți. Prin urmare, propunem să adoptăm o abordare personalizată pentru a prezice-și a evita-răspunsurile imune la proteinele FVIII. Scopul nostru pe termen lung este de a dezvolta o abordare bazată pe gene pentru identificarea indivizilor al căror sistem imunitar este probabil să reacționeze la versiuni specifice ale proteinelor terapeutice modificate genetic, astfel încât acești pacienți să poată fi tratați cu versiuni ale acestor proteine care sunt mai puțin susceptibile de a provoca răspunsuri imune.de asemenea, abordăm problema diferențelor în structurile tridimensionale ale medicamentelor proteice și ale proteinelor naturale care declanșează celulele B pentru a produce anticorpi împotriva proteinelor terapeutice. Metoda actuală pentru a prezice dacă anumite părți ale acestor proteine vor declanșa formarea de anticorpi este dificilă și costisitoare. Prin urmare, folosim bucăți mici de molecule asemănătoare ADN-ului numite aptamers pentru a cerceta proteinele și a determina formele lor exacte. Aptamerii sunt alcătuiți din șiruri de molecule numite acizi nucleici care se pliază în forme specifice care depind de acizii nucleici prezenți și de ordinea în care apar în aptamer. Prin urmare, identificând care aptamer se leagă strâns de o anumită parte a unei molecule, putem prezice forma acelei părți a moleculei, oarecum ca prezicerea formei unei încuietori cunoscând forma cheii care se potrivește în ea.
acum folosim această tehnică pentru a determina atât formele FVIII, cât și partea din toxina antrax numită antigen protector. Dacă un aptamer își pierde capacitatea de a se lega de FVIII, de exemplu, acest lucru ar indica faptul că o parte din această proteină de coagulare a sângelui s-a schimbat, crescând probabilitatea ca aceasta să declanșeze o reacție imună care să-i reducă activitatea terapeutică. Folosim această abordare pentru a determina dacă proteinele terapeutice au forme care vor declanșa producția de anticorpi. Și colaborăm cu Centrul pentru evaluarea și Cercetarea Medicamentelor pentru a adapta această tehnologie pentru a analiza noile produse proteice dezvoltate ca copii ale medicamentelor proteice existente (biosimilare) aprobate pentru a ne asigura că acestea vor fi sigure și eficiente.
prezentare științifică
1) prezicerea interacțiunii epitopilor celulelor T cu antigene specifice MHC clasa II.
factorul VIII (FVIII) este o componentă esențială a cascadei coagulării, iar persoanele cu deficit de factori de coagulare prezintă tulburări de sângerare pe tot parcursul vieții. Dezvoltarea imunogenității împotriva versiunilor terapeutice (perfuzate) ale FVIII este un impediment semnificativ pentru tratamentul cu succes al hemofilicilor.aproximativ 50% din cazurile de hemofilie A sunt cauzate de o inversare a exonilor genei F 1-22, ceea ce duce la producerea unei polipeptide reprezentând acei exoni, dar nu 23-26. Cu toate acestea, există o genă imbricată în promotorul F8 care traduce exonii 23-26. Cu toate acestea, inversiunea 1-22 înseamnă că peptidele suprapuse generate de această proteină nu includ joncțiunea dintre 1-22 și 23-26. În timp ce peptidele din medicamentul infuzat-proteina FVIII care acoperă această joncțiune ar fi astfel străine sistemului imunitar al pacientului, acestea nu sunt în general imunogene. Mai degrabă, imunogenitatea datorată diferențelor dintre FVIII endogen și perfuzat se datorează probabil unei varietăți de fapte, în special polimorfisme nucleotidice unice (SNP), dar și mutații și deleții missense și mutații nonsens, precum și inversiuni,
prin urmare, soluția ideală (dar nu probabilă) la problema imunogenității FVIII perfuzate ar fi proiectarea înlocuirilor FVIII care se potrivesc haplotipului fiecărui pacient și tipului HLA pentru a evita declanșarea unui răspuns imun. Deși proiectarea unor astfel de substanțe biologice pentru a se potrivi fiecărui pacient nu este practică, ar putea fi posibilă în cazurile în care există diferențe clare și semnificative între populații specifice (de exemplu, între cele de origine caucaziană europeană și africană neagră). În astfel de cazuri, ar fi de dorit să se adapteze modelele de FVIII endogene la fiecare grup pentru a se asigura că o populație nu obține o parte disproporționată din beneficiile unei singure versiuni de FVIII, în timp ce cealaltă populație suportă o parte disproporționată din riscurile aceleiași FVIII perfuzate.tehnologia actuală permite identificarea fundalurilor de haplotip pentru FVIII, precum și dezvoltarea a cel puțin o gamă limitată de medicamente personalizate pentru factorul VIII. Prin urmare, obiectivul nostru pe termen scurt este de a determina 1) distribuția cantitativă a diferitelor haplotipuri (SNP) la indivizii de origine europeană-caucaziană și negru-Africană; 2) distribuția antigenelor MHC clasa II în aceste populații; 3) compoziția FVIII utilizată ca medicamente; și 4) mutația, ștergerea sau inversarea bolii în gena F8 (FVIII) a pacienților individuali. Vom folosi aceste date pentru a prezice imunogenitatea produselor FVIII individuale la diferite populații și/sau pacienți individuali.2 )Dezvoltarea aptamerilor ca instrument pentru investigarea epitopilor conformaționali proteine-medicament.Aptamerii, acizii nucleici capabili să formeze conformații complexe, sunt instrumente potențiale pentru cartografierea conformației proteinelor, identificarea și predicția siturilor imunogene și pentru eludarea imunogenității. Laboratorul nostru dezvoltă aptameri ADN monocatenari pentru factorul VIII uman recombinant.
am proiectat o bibliotecă naivă de ADN pentru a genera aptamers folosind regiuni definite 5 și 3 pentru PCR care flancează o regiune randomizată de 60 de baze. Biblioteca ADN na a fost denaturată și segmentelor ssDNA li s-a permis să se plieze în forme unice 3-dimensionale. (Cele 60 de baze aleatorii ar avea ca rezultat teoretic 460 de conformatori unici.) Am incubat bazinul de adnss pliat cu FVIII și prin SELEX iterativ (evoluția sistematică a liganzilor prin îmbogățire exponențială) cicluri, am reușit să selectăm aptameri care leagă proteinele.
laboratorul nostru a selectat o prelevare de probe de aptameri individuali în ciclurile 3, 5 și 8 și le-a clonat și le-a secvențiat. Folosim aceste clone pentru a caracteriza aptamerii prin analiza structurii 3-D prezise, a proprietăților de legare și a efectului asupra activității FVIII. În plus, facem comparații in silico ale acestor Clone pentru a urmări evoluția aptamerilor.3 )utilizarea diverselor tehnici analitice pentru a evalua caracteristicile proteinelor care se pot corela cu imunogenitatea.
în colaborare cu DRS. Mansoor Khan și Rakhi Shah (Divizia calității produselor, CDER) vom analiza interacțiunile excipienților medicamentoși folosind metode termice (calorimetrie de scanare diferențială, microcalorimetrie, analiză termogravimetrică), tehnici spectroscopice (infra-roșu cu transformare Fourier, aproape infra-roșu, Raman), cristalografie (difracție cu raze X) și rezonanță magnetică nucleară.4) caracterizarea anticorpilor sensibili la Conformație.o metodă alternativă la studierea epitopilor conformaționali ai proteinelor importante din punct de vedere terapeutic este dezvoltarea și caracterizarea anticorpilor sensibili la modificările conformaționale. În colaborare cu Dr. Chava Kimchi-Sarfaty (CBER) am caracterizat mai mulți anticorpi care sunt sensibili la conformația metaloproteazei de zinc ADAMTS13, o proteină multi-domeniu care scindează factorul von Willebrand și este implicată în purpura trombotică trombocitopenică. Rezultatele noastre sugerează că acești anticorpi ar putea fi reactivi utili pentru a distinge ADAMTS13 funcțional și nefuncțional și pentru a analiza tranzițiile conformaționale în timpul ciclului catalitic.
publicații
Int J Mol Sci 2020 20 Mai;21(10):E3598
rolul microARN-urilor în hemofilie și tromboză la om.
Jankowska KI, Sauna ZE, Atreya CD
transfuzie 2020 Feb;60(2):401-13
manifestarea clinică a hemofiliei A în absența mutațiilor genei F8 care codifică FVIII: rolul microARN-urilor.
Jankowska KI, McGill J, Pezeshkpoor B, Oldenburg J, Atreya CD, Sauna ze
J Thromb Haemost 2020 Jan;18(1):201-16
variația peptidică cantitativă HLA-clasa II/factorul VIII (FVIII) în celulele dendritice se corelează cu potențialul imunogen al proteinelor terapeutice FVIII în hemofilia A.
Diego VP, Luu BW, Hofmann M, dinh LV, Almeida m, Powell JS, Rajalingam R, Peralta JM, Kumar S, Curran je, sauna ze, Kellerman R, parc Y, cheie ns, Escobar ma, huynh h, Verhagen am, Williams-BLANGERO s, Lehmann PV, MARASKOVSKY e, blangero J, Howard te
imunol frontal 2019 Dec 20;10:2894
SampPick: selectarea unei cohorte de subiecți care corespund unei distribuții HLA a populației.
McGill JR, Yogurtcu ON, Verthelyi D, Yang H, Sauna ZE
Sci Rep 2019 Oct 29;9(1):15449
efectele optimizării codonilor asupra translației și structurii factorului IX de coagulare: implicații pentru terapiile proteice și genetice.Alexaki a, Hettiarachchi GK, Athey JC, Katneni MAREA BRITANIE, 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, Sauna ze, Gelinas A, Janjic N, DiCuccio M, Bar H, Komar AA, Kimchi-Sarfaty C
Blood Adv 2019 Sep 10;3(17):2668-78
atenuarea imunogenității dependente de celulele T prin analogul factorului de reinginerie VIIa.
Jankowski W, McGill J, Lagasse HAD, Surov S, Bembridge G, Bunce C, Cloake e, Fogg MH, Jankowska KI, Khan a, Marcotrigiano J, Ovanesov MV, Sauna ze
AAPS J 2019 Aug 2;21(5):96
TCPro: un instrument de evaluare a Riscului in silico pentru imunogenitatea proteinelor bioterapeutice.
Yogurtcu ON, Sauna ZE, McGill JR, TEGENGE MA, Yang H
Am J Physiol Gastrointest hepatic Physiol 2019 Jun 1;316(6):G720-34
răspunsuri translaționale și transcripționale în hepatocitele primare umane sub hipoxie.Hettiarachchi GK, Katneni UK, Hunt RC, Kames JM, Athey JC, Bar H, Sauna ZE, McGill JR, Ibla JC, Kimchi-Sarfaty c
Blood Adv 2019 mai 14;3(9):1429-40
peptide identificate pe celule dendritice derivate din monocite: un marker pentru imunogenitatea clinică la produsele FVIII.
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
medicamentele Fc-Fusion au proprietăți de legare și semnalizare FcgammaR/C1q care le pot afecta imunogenitatea.
Lagasse HAD, Hengel H, Golding B, Sauna ZE
tendințe Biotechnol 2018 Oct;36(10):1068-84
evaluarea și atenuarea imunogenității proteinelor terapeutice.
Sauna ZE, Lagasse D, Pedras-Vasconcelos J, Golding B, Rosenberg ca
Hum Immunol 2018 Oct;79(Suppl.):103-4
analiza peptidomilor HLAcII prezentați de celulele dendritice (DCs) de la donatori sănătoși și pacienți cu hemofilie-A (HA) cu sau fără inhibitori ai factorului VIII (FVIII) după administrarea ex vivo a diferitelor proteine terapeutice FVIII (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 metode Clin Dev 2018 Jun 15;10:105-12
prevalența anticorpilor preexistenți la nucleaza asociată CRISPR Cas9 în SUA populație.
Simhadri VL, McGill J, McMahon S, Wang J, Jiang H, Sauna ZE
J Pharm Pharmacol 2018 Mai;70(5):584-94
evaluarea imunogenității în timpul dezvoltării terapiei proteice.
Rosenberg AS, Sauna ze
Transfus de sânge 2017 Oct;15 (6): 568-76
raport de sinteză al Primei Conferințe Internaționale privind inhibitorii în hemofilia A.
Lacroix-Desmazes S, Scott DW, Goudemand J, Van Den Berg M, Makris M, Van Velzen AS, Santagostino E, Lillicrap D, Rosendaal FR, Hilger a, Sauna ZE, Oldenburg J, Mantovani L, Mancuso ME, Kessler C, fân 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
mutația sinonimă unică a factorului IX modifică proprietățile proteinei și stă la baza hemofiliei 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, Sauna ZE, Peters R, Komar AA, Kimchi-Sarfaty C
J Thromb Haemost 2017 Apr;15(4):721-34
modularea imunogenității factorului IX prin fuziune la o imunoglobulină Fc domeniu: un studiu folosind modelul de șoarece hemofilie B.
Levin D, Lagasse HA, Burch e, Strome s, Tan s, Jiang H, Sauna ZE, Golding b
F1000Res 2017 Feb 7;6:113
progrese recente în (proteine terapeutice) dezvoltarea de droguri.
Lagasse HA, Alexaki a, Simhadri VL, Katagiri NH, Jankowski W, Sauna ZE, Kimchi-Sarfaty c
Sci Transl Med 2017 Jan 11;9(372):aag1286
evaluarea post-hoc a imunogenității factorului Bioinginerat VIIa demonstrează utilizarea instrumentelor preclinice.
Lamberth K, Reedtz-Runge SL, Simon J, Klementyeva K, Pandey GS, Padkj SB, Pascal V, Le ir, Gudme CN, Buus s, Sauna ze
Biomed Res Int 2015;2015:456348
distrofie musculară: mecanisme și terapii ale bolii.
Pandey SN, Kesari A, Yokota T, Pandey GS
pe Med 2015; 12 (4):403-15
abordări personalizate pentru tratamentul hemofiliei A și B.
Simhadri VL, Banerjee AS, Simon J, Kimchi-Sarfaty C, Sauna ZE
PLoS One 2015 Iulie 15;10(7):E0132433
mici ncrna Expresie-profilare de sânge de la pacienții hemofilie A identifică miR-1246 ca un regulator potențial al genei Ffctor 8.
Sarachana T, Dahiya N, Simhadri VL, Pandey GS, Saini s, Guelcher C, Guerrera MF, Kimchi-Sarfaty C, Sauna ZE, Atreya CD
acizi nucleici Res 2015 Iulie 13;43(12):5699-707
analiza la scară largă a peisajului mutațional în HT-SELEX îmbunătățește descoperirea aptamer.
Hoinka J, Berezhnoy A, Dao P, Sauna ZE, Gilboa e, Przytycka TM
Blood 2015 Jan 8;125(2):223-8
locusul Intron-22-inversat F8 permite sinteza factorului VIII intracelular, explicând riscul său scăzut de inhibitor și sugerând un rol pentru farmacogenomică.
Sauna ze, Lozier JN, Kasper CK, Yanover C, Nichols T, Howard TE
tendințe Biotechnol 2015 Jan;33(1):27-34
Fc fusion ca o tehnologie platformă: potențial pentru modularea imunogenitate.
Levin D, Golding B, Strome SE, Sauna ZE