Exploitation of interactions with the neonatal Fc receptor to manipulate biological half-lives for therapeutic applications

Tid: Fr 2019-09-20 kl 10.30

Plats: Oskar Kleins Auditorium, Roslagstullsbacken 21, Albanova University Center, Stockholm (English)

Ämnesområde: Bioteknologi

Respondent: Shengze Yu , Protein Engineering, Gräslund group

Opponent: Professor Mats Ohlin,

Handledare: Professor Torbjörn Gräslund, Biokemi och biokemisk teknologi, Bioteknologi, Albanova VinnExcellence Center for Protein Technology, ProNova

Abstract

Proteinteknik tillhandahåller kraftfulla verktyg för att skapa användbara proteiner med önskade egenskaper. I denna avhandling har rationella designprinciper använts för utveckling av fusionsproteiner som kan interagera med neonatal Fc-receptorn (FcRn) för potentiella medicinska tillämpningar. 

FcRn uttrycks allmänt i människokroppen. De naturliga liganderna aför FcRn är immunglobulin G (IgG) och serumalbumin (SA). FcRn kan binda till båda proteinerna på ett pH-beroende sätt och förse dem med en ovanligt lång halveringstid in vivo. Proteinbyggstenar som interagerar direkt eller indirekt med FcRn kan potentiellt användas för att antingen åka snålskjuts på FcRn-systemet för förlängning av halveringstiden in vivo eller för att mätta systemet för att minska halveringstiden in vivo för de naturliga liganderna. I den här avhandlingen har jag utforskat en FcRn-bindande affibody molekyl (ZFcRn) och en albuminbindande domän (ABD) för dessa ändamål. 

I studie I och II befanns prolaktinreceptorn ofta uttryckt i glioblastoma multiforme tumörer från patienter såväl som i glioblastoma multiforme cellinjer. Vi undersökte en ny antagonist av prolaktinreceptorn in vitro och fann att den kunde blockera signalering genom receptorn såväl som cellulär invasivitet. En prolaktinreceptorantagonist kan således potentiellt bli ett läkemedel för behandling av glioblastoma multiforme. Men antagonisten kommer troligen att ha en kort halveringstid i blodet på grund av dess lilla storlek, vilket begränsar användbarheten. Därför uttrycktes det som en fusion till ABD, som interagerar indirekt med FcRn. Det producerade fusionsproteinet visade sig kunna blockera signalering genom prolaktinreceptorn in vitro och hade också en förlängd halveringstid i blodet in vivo

Målet med studie III var att undersöka egenskaperna hos humant tillväxthormon (hGH) när det uttrycktes som en proteinfusion med ZFcRn som interagerar direkt med FcRn och/eller ABD. Fusionsproteinerna, ZFcRn-hGH, ABD-hGH och ZFcRn-ABD-hGH kunde uttryckas rekombinant och kunde framgångsrikt renas till homogenitet. De hade de förväntade bindningsförmågorna till FcRn, SA och hGH-receptorn. De visade sig alla kunna inducera signalering över plasmamembranet i en modellcellinje. 

Patienter som lider av många autoimmuna sjukdomar producerar specifika IgG-molekyler som är ansvariga för sjukdomens symtom. En potentiell behandling kan vara att öka katabolismen av dessa IgG för att lindra sjukdomssymtomen. I studie IV undersöktes en FcRn-interagerande affibodymolekyl för IgG-minskning, detta genom att blockera IgG/FcRn-interaktionen. In vitro fann vi först att affibodymolekylerna delar ett gemensamt bindningsställe med IgG på FcRn, vilket indikerade att affibodymolekylen borde kunna blockera IgG från bindning till FcRn. In vivo injicerade vi stora mängder av affibodymolekylen i olika format i möss och fann upp till 39% reduktion av den totala mängden endogent IgG. I en klinisk kontext skulle reduktion av total IgG också minska nivån av de IgG som driver sjukdomen och potentiellt minska symtomen hos patienter som lider av IgG-drivna autoimmuna sjukdomar. 

Sammantaget har jag i den här avhandlingen undersökt tillämpningar av FcRn-interagerande molekyler för förlängning av biologiska halveringstider av terapeutiskt relevanta proteiner och dessutom reduktion av totalt IgG genom FcRn-blockering. 

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-256536

Innehållsansvarig:Sabina Fabrizi
Tillhör: CBH
Senast ändrad: 2019-09-03