Az ellenanyagok orvos biológiai alkalmazása

Átírás

1 Az ellenanyagok orvos biológiai alkalmazása II. Az ellenanyagok metabolizmusa (génátrendeződés, izotípusváltás, affinitásérés, termelés, elimináció, megoszlás biológiai terekben) Dr. Kacskovics Imre egyetemi docens ELTE, TTK, Biológiai Intézet, Immunológiai Tanszék, Budapest

2 A természetes és az adaptív immunválasz kórokozó Természetes immunitás Adaptív immunitás hámsejtek B limfociták Ellenanyagok fagociták T limfociták Effektor T sejtek komplement NK sejtek órák napok Fertőzéstől eltelt idő

3 A pluripotens őssejtből származnak a különböző B- és T- limfocita populációk

4 A limfocita érés fázisai

5

6 A humán Ig lókusz szerkezete

7 Az immunglobulin doméneket kódoló génszegmensek

8 Az Ig-könnyűlánc hipervariábilis régióinak elhelyezkedése, CDR- és FR-szekvenciái könnyűlánc CDR3 variabilitás % CDR1 CDR aminosavhely FR1 FR2 FR3 FR4 V -domén L hipervariábilis szakaszok (CDR-régiók) variabilitás % nehézlánc CDR1 60 CDR2 CDR aminosavhely FR1 FR2 FR3 FR4

9 A humán terápiás ellenanyagok evolúciója és klinikai alkalmazásuk Infliximab: human anti-chimeric antibody = HACA A betegek 8-61% (!) 1 : klinikai hatékonyság, felezési idő rövidülés, anaphylaxis Certolizumab pegol (CIMZIA) HACA: a betegek 8%-a 2 (alacsonyabb plazma konc., csökkent hatékonyság) Adalimumab (Humira) human anti-human antibody (HAHA): a betegek 6% 3 ; non-responderek: 35%, responder 5% Panitumumab EGFR (Abgenix/Amgen) 2006 Golimumab TNF (Medarex/BMS) 2009 (HAHA: 6.5% 4 ) Canakinumab- IL-1b (Medarex/BMS) 2009 Ustekinumab p40: IL12, IL-23 (Medarex/BMS) 2009 Ofatumumab CD20 (Medarex/BMS) 2009 Denosumab RANKL (Abgenix/Amgen), 2010 Lonberg 2005 Nature Biotech,

10 Az Ig nehéz- és könnyű láncának génrekombinációja és expressziója

11 Az antigén receptor gének diverzitásáért felelős mechanizmusok

12 ! V(D)J rekombináció

13 Egér ellenanyagok diverzitása (csupán a rekombináció révén!) Gének száma H-lánc -lánc -lánc Csíravonal V-gén-szegmentum J-szegmentum D-szegmentum Kombinatorikus Kombinációk száma kapcsolódás Vx(D)xJ H-L lánc kapcsolódás H x 1-4 x 10 7 H x 5-10 x 10 4 Teljes készlet

14 Az Ig gének transzkripciós szabályozása az enhanszer régió promoterhez viszonyított pozíciója szabályozza az átírást

15 Az Ig nehézlánc (IgM) átrendeződésének és expressziójának sorrendje embrionális Ig nehéz lánc átrendeződés az első allélen eredményes eredménytelen mrns nehéz lánc 1. gátolja a másik allél átrendeződését (allél kizárás) 2. beindítja a gén átrendeződést eredményes mrns nehéz lánc átrendeződés az második allélen eredménytelen sejthalál (apoptosis) Beindítja a gén átrendeződést

16 Az Ig könnyűlánc ( és ) átrendeződésének sorrendje embrionális Ig könnyűlánc átrendeződés az első allélen eredményes mrns könnyű lánc 1. gátolja a másik allél átrendeződését (allél kizárás) 2. gátolja a gén átrendeződést (könnyű lánc izotípus kizárás) eredményes mrns könnyű lánc gátolja a gén átrendeződést (könnyű lánc izotípus kizárás) eredménytelen átrendeződés a második allélen eredményes mrns könnyű lánc eredménytelen átrendeződés az első allélen eredménytelen átrendeződés a második allélen eredményes eredménytelen expresszáló B sejt expresszáló B sejt gátolja a másik allél átrendeződését mrns apoptosis expresszáló B sejt könnyű lánc expresszáló B sejt

17 B-limfocita szubpopulációk kialakulása

18 Az IgM és IgD együttes expressziója humán B limfocitákon

19 Az immunválasz specifikussága, memóriája és önkorlátozása

20 T-independenes és T-dependens humorális immunválasz kialakulása

21 Az immunglobulinok szerkezet változása az immunválasz során Szerkezet változás Antigén felismerés Funkcionális jelentőség Effektor funkció Affinitás érés (szomatikus mutáció a variábilis régióban) Fokozott affinitás nincs változás Váltás a membrán és a szekréciós forma között nincs változás a B sejt receptor effektor funkcióra változik Eredeti ellenanyag Izotípus váltás nincs változás a különböző izotípusok effektor funkciója eltérő

22 Az elsődleges (primer) és másodlagos (szekunder) immunválasz kialakulása

23 A B-sejt receptor (BCR) szerkezete

24 A B-sejt receptor (BCR) szerepe a szignalizációban

25 A komplement szerepe a B-sejt aktiválásban

26 A BCR-k - antigén által kialakított - keresztkötések szerepe

27 Korai és késői események a T-dependens humorális immunválasz során

28 A B-sejtek és a Thelper sejtek migrációja és interakciója a másodlagos nyirokszervekben

29 A B-sejt antigén prezentációja aktivált Thelper sejtek számára

30 A Thelper mediált B-sejt aktiválás mechanizmusa

31 START A T-dependens humorális immunválasz csíraközpont (germinális center) reakciója

32 Izotípusváltás

33 Az izotípusváltás molekuláris mechanizmusa

34 Az AID (activation induced deaminase) által kiváltott DNS törés

35 A variábilis gének szomatikus hipermutációja affinitás érés

36 B-sejt szelekció a csíraközpontban

37 Membrán és szekretált Ig forma létrejötte

38 Az immunglobulin szekretált és membrán formája

39 B-sejt aktiváció szabályozása az Fcgamma receptorok (Fc R) közvetítésével

40 Immunglobulin izotípusok

41 Humán immunglobulin izotípusok legfontosabb tulajdonságai

42 Az Ig-osztályok megjelenése az egyedfejlődés során (ember) 100% (felnőtt) SZÜLETÉS ELŐTT anyai IgG SZÜLETÉS UTÁN anyatej IgA IgM IgG IgA felnőtt hónap év

43 Fc receptorok kapcsolódása az egyes immunglobulin izotípusokhoz

44 Az immunkomplexek szabályozó szerepei Nimmerjahn and Ravetch Nat Rev Immunol

45 A gátló Fc RIIB keresztkötése a B-sejtek apoptózisához vezet Nimmerjahn and Ravetch Nat Rev Immunol

46 A polimer immunglobulin receptor (pigr) az IgA szekréciójában

47 IgG kötő receptor - FcRn Kezdetek Paul Ehrlich 1892 Az anyai immunitás átadása alapvető fontosságú az újszülött egészsége szempontjából F.W. Rogers Brambell 1958 az anyai IgG utódba kerülését egy telíthető receptor rendszer biztosítja 1964 egy hasonló, vagy azonos receptor rendszer védi meg az IgG molekulát a gyors lebomlástól Brambell receptor FcRB (= FcRn)"

48 A maternális immunitás átadása emlősökben Anyai szérum placentán keresztül tej (föcstej) által tej immunglobulin IgA, IgM, IgG IgA, IgG, IgM IgG, IgM, IgA nyomokban de - helyi védelem! Absorption in the neonatal gut IgG specifikus és elnyújtott makromolekulák, nagymértékű, csak ~16 órán át

49 Exogen Az IgG farmakokinetikája Katabolizmus az endothelben FcRn Katabolizmus a szövetekben FcRn Szérum ellenanyag Áramlás (diffúzió?) Szöveti ellenanyag k on k off k on k off Endogen (plazma sejtek) Ellenanyag-antigén komplex IgG-FcgR Az immunkomplex katabolizmusa Lobo et al J Pharm Sci

50 The FcRn - IgG kapcsolódás IgG - Fc CH3 CH2 2m ph dependent binding FcRn Simister-Mostov 1989 Nature, Martin et al Molecular Cell

51 Az FcRn mediált IgG transzport különböző típusai újszülött rágcsálók vékonybél enterocitái Roopenian and Akilesh Nat Rev Immunol

52 Az FcRn mediált IgG transzport különböző típusai humán placenta Roopenian and Akilesh Nat Rev Immunol

53 Rh negatív vérsejt Rh pozitív vérsejt Az Rh inkompatibilitás oka az anyai immuntranszport Ellenanyag (IgG) Rh negatív vérsejt Ellenanyag (IgG) Rh pozitív vérsejt

54 Az FcRn mediált IgG védelem a lebomlás ellen monocita, endothel sejtek Roopenian and Akilesh Nat Rev Immunol

55 FcRn köti az IgG-t és szabályozza a katabolizmusát IgG half-life in b2m KO and wt mice Simulation of the clearance of intravenously injected tracer doses of IgG at different IgG plasma concentrations in humans (Bleeker et al Blood). serum IgG (%) time (days) Junghans & Anderson PNAS

56 Terápiás célú FcRn telítés High dose IgG saturates the FcRn consequently it increases the endogen IgG catabolism IVIG is efficient in treating autoimmune arthritis Increases the clearence of the anti-glucose- 6-phosphateisomerase (α-gpi) Akilesh et al J Clin Invest

57 Terápiás célú FcRn blokkolás Mutated IgG binds to the FcRn much stronger even at ph 7.4 (no ph dependent dissociation) Fokozza az IgG katabolizmusát Vaccaro et al Nat Biotech

58 Engineered antibodies with longer half-lives (e.g. monoclonal tumor therapy with humanized monoclonals) Hinton et al J Biol Chem

59 Az FcRn mediált immunfelismerés vékonybél enterociták Roopenian and Akilesh Nat Rev Immunol

60 Az FcRn mediált IgG, IgG Fc Epo felvétel a légutakban Roopenian and Akilesh Nat Rev Immunol

61 Az FcRn mediált IgG felvétel a vesében Roopenian and Akilesh Nat Rev Immunol

62 Az FcRn lényegesen több albumint véd meg a lebomlástól, mint amennyi IgG molekulát FcRn szabályozza az IgG és az albumin katabolizmusát Anderson Trends in Immunol

63 Jövő heti program Az ellenanyagokra épülő immunválasz (komplement aktiváció, opszonizáció, ADCC, neutralizáció) Varga Lilian