Pathogenic Autoantibodies with Specificity for Aberrant Glycoproteins: Assessment of a Therapeutic Target in an Autoimmune Disease

具有异常糖蛋白特异性的致病性自身抗体:自身免疫性疾病治疗靶点的评估

基本信息

  • 批准号:
    10359090
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-03-01 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

IgA nephropathy (IgAN), the most common glomerulonephritis worldwide, leads to end-stage renal disease in 20-40% of patients and can reduce life expectancy by up to 10 years, as there is no known cure or disease- specific treatment. Most IgAN patients, regardless of age and ethnicity, have immunologic defects resulting in generation of pathogenic IgA1-containing immune complexes, which ultimately deposit in the kidneys to induce renal injury. These renal immunodeposits likely originate from circulating immune complexes consisting of IgA1 with hinge-region galactose-deficient O-glycans (Gd-IgA1) bound by Gd-IgA1-specific IgG autoantibodies. The long-term goal of this project is to define the underlying mechanisms that lead to the formation of pathogenic immune complexes, so that IgAN-specific treatments can be developed. Our hypothesis is that a molecular- level characterization of Gd-IgA1-specific IgG autoantibodies from IgAN patients coupled with an atomic-level characterization of autoantibodies in immune complexes will significantly advance our understanding of immune-complex formation in IgAN. This information will in-turn provide a basis for development of new disease-specific treatments. Over the past three years, the laboratories of the investigators have utilized biochemical, molecular, structural, and clinical studies to begin characterization of IgAN-specific autoantibodies. We have shown that IgG autoantibodies from patients with IgAN harbor a sequence (amino acids YCSR/K) at the junction of framework 3 and the CDR3 in the variable part of the heavy chain (VH), wherein the serine residue is essential for Gd-IgA1 binding. This serine residue originates from a somatic hypermutation (Ala->Ser) and not from a genetic mutation of a VH germline gene. Our crystallographic studies with an IgAN-derived (YCSK) and a germline-reverted (YCAK) recombinant IgG autoantibody revealed that this seemingly minor difference in the amino-acid sequence had allosteric effects on elements surrounding the serine residue, generating a new surface juxtaposed to the CDR loops. This surface is a potential binding site for part of the Gd-IgA1 hinge-region glycopeptide and is a potential target for the design of IgG autoantibody inhibitors. In this proposal, we will determine the population- and individual-level variability of IgG autoantibodies in IgAN based on VH/VL sequences and Gd-IgA1 binding (Aim 1), determine the structural features of representative IgG autoantibodies and the molecular mechanism of Gd-IgA1 recognition (Aim 2), and develop approaches to block the binding of IgG autoantibodies to Gd-IgA1 (Aim 3). By leveraging our access to biobanked clinical samples, new patients, the new high-throughput approaches for cloning and expression of IgG autoantibodies specific Gd-IgA1, high-resolution methods for structural analyses, and high- throughput testing of inhibitors, our studies have progressed to a stage where molecular-level assessments of the autoantibodies will advance our understanding of the mechanisms that drive IgAN disease. The results of our studies will define disease-specific targets to prevent pathogenic immune-complex formation in IgAN.
IGA肾病(IGAN)是全球最常见的肾小球肾炎,导致终末期肾脏疾病 20-40%的患者可以将预期寿命降低长达10年,因为没有已知的治愈或疾病 - 具体处理。大多数IGAN患者,无论年龄和种族如何,都有免疫缺陷,导致 致病性IGA1免疫复合物的产生,最终沉积在肾脏中以诱导 肾脏受伤。这些肾脏免疫原子可能源自由IGA1组成的循环免疫复合物 与GD-IGA1特异性IgG自身抗体结合的铰链区域缺陷型O-Glycans(GD-IGA1)。这 该项目的长期目标是定义导致致病形成的基本机制 免疫复合物,以便可以开发出Igan特异性治疗。我们的假设是分子 Igan患者的GD-IGA特异性IgG自身抗体的水平表征与原子级相结合 免疫复合物中自身抗体的表征将显着提高我们对 Igan中的免疫复合形成。这些信息将为开发新的基础提供基础 疾病特异性治疗。在过去的三年中,调查人员的实验室使用了 生化,分子,结构和临床研究开始表征Igan特异性 自动抗体。我们已经表明,Igan Harbor A序列患者的IgG自身抗体(氨基) 在框架3的连接处的酸YCSR/K)和重链变量(VH)的CDR3, 其中所述丝氨酸残基对于GD-Iga1结合至关重要。该丝氨酸残留物起源于躯体 超代(ala-> ser),而不是来自VH种系基因的遗传突变。我们的晶体学研究 与Igan衍生(YCSK)和种系重组IgG自动抗体的相结合(YCAK)揭示了 在氨基酸序列中,这种看似较小的差异对周围元素具有变构影响 丝氨酸残留物,产生与CDR环并置的新表面。该表面是一个潜在的结合位点 对于GD-IGA1铰链区域糖肽的一部分,是设计IgG自身抗体的潜在目标 抑制剂。在此提案中,我们将确定IgG的人口和个人级别的变异性 基于VH/VL序列和GD-IGA1结合的IGAN自身抗体(AIM 1),确定结构性 代表性IgG自身抗体的特征和GD-IGA1识别的分子机制(AIM 2), 并开发方法来阻止IgG自身抗体与GD-IGA1的结合(AIM 3)。通过利用我们的 访问生物循环的临床样本,新患者,新的高通量方法,用于克隆和 IgG自身抗体特定GD-IGA1的表达,结构分析的高分辨率方法和高分辨率 抑制剂的吞吐量测试,我们的研究已发展到分子级评估的阶段 自身抗体将提高我们对驱动Igan疾病的机制的理解。结果 我们的研究将定义疾病特异性靶标,以防止Igan中的致病性免疫复合形成。

项目成果

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