Project

In vitro en in vivo glyco-engineering van humaan IgG en het leukocyt-celoppervlak met nieuw fucosidasen

Code
178WE1512
Looptijd
01-10-2011 → 30-06-2016
Financiering
Gewestelijke en gemeenschapsmiddelen: IWT/VLAIO
Mandaathouder
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Microbiology not elsewhere classified
  • Medical and health sciences
    • Medical systems biology not elsewhere classified
  • Engineering and technology
    • Medical biotechnology not elsewhere classified
Trefwoorden
fucosidasen microbiologie medische biotechnologie systeembiologie
 
Projectomschrijving

Glycosylaties op eiwitten zijn cruciaal om een correcte eiwitopvouwing te bekomen, en buiten de cel 
vervullen glycanen talloze andere functies. Een zeer actief onderzoeksgebied op dit moment betreft 
de analyse van de rol van complexe suikers in het immuunsysteem1
. In het bijzonder willen we hier 
toelichten hoe deze suikers, en specifiek fucose, van kritiek belang zijn bij zowel de effectorfunctie 
van antilichamen als bij de migratie van leukocyten naar specifieke locaties (bijvoorbeeld 
lymfeknopen of een ontstoken weefsel).
Quasi alle humane IgG moleculen zijn geglycosyleerd met een zogenaamd ‘core’-gefucosyleerd 
N-glycaan op Asn297 van de zware keten (CH2 domein). Verwijdering van het core-α-1,6-
fucosylresidu zorgt voor een verhoogde binding tussen het kristalliseerbaar fragment (Fc-gedeelte)
van IgG en zijn receptor FcγRIIIA (CD16A) met een factor 302, 3. Dit leidt, vergeleken met gefucosyleerd IgG, tot een sterk verhoogde (10–100 ) ‘antibody dependent cellular cytotoxicity’ 
(ADCC) activiteit2, 3. ADCC is het belangrijkste verwijderingsmechanisme voor virus-geïnfecteerde 
cellen en tumorcellen. Deze kennis heeft geleid tot de ontwikkeling van gedefucosyleerde 
antilichamen die recombinant geproduceerd worden in ‘Chinese Hamster Ovary’ (CHO) cellijnen4
.
Verschillende van deze antilichamen worden momenteel klinisch getest. Aangezien de 
fucosyltransferase-negatieve cellijnen niet vrij verkrijgbaar zijn, is er een sterke interesse in 
alternatieve flexibele technologieën om gedefucosyleerde antilichamen te produceren. Bovendien is 
het een bijzonder aantrekkelijk therapeutisch perspectief als men in staat zou zijn om de patiënt eigen antilichamen te defucosyleren, om ze op die manier veel potenter te maken in hun ADCC activiteit. Tot op heden is daar nog geen technologie voor beschikbaar.
Een tweede immunologische rol van glycanen is bij de migratie van leukocyten uit het bloed naar 
ontstoken weefsels. De eerste interactie bij deze extravasatie gebeurt tussen E- en P-selectine van het 
geactiveerd endotheel en het fucose-bevattend sialyl-Lewis x (Sia-Lex
, CD15s) glycotoop5, een O glycosylatiemodificatie op oppervlakte-glycoproteïnen van leukocyten. Verstoring van deze 
interactie verhindert de migratie van leukocyten uit de bloedstroom naar het ontstoken weefsel, en is 
een belangrijk doelwit bij het bestrijden van levensbedreigende acute inflammatoire aandoeningen6. 
Geneesmiddelen die hierop inspelen worden sterk onderzocht, en ook hier zijn innovatieve 
benaderingen van grote interesse.
Glycosidehydrolasen (GH), kortweg glycosidasen, zijn veel voorkomende enzymen die de hydrolyse 
van glycosidische verbindingen katalyseren. Hun grote diversiteit kan verklaard worden door de vele 
functies die ze in de natuur uitvoeren: van het centraal koolstofmetabolisme en het winnen van 
suikers uit dieet of omgeving, tot beschermingsmechanismen tegen bacteriën en virussen. Het is 
duidelijk dat GH, en meer bepaald fucosidasen, in bovengenoemde therapeutische context van 
bijzonder belang zouden kunnen zijn. Micro-organismen zijn een bij uitstek rijke bron aan 
gesecreteerde glycosidasen aangezien polymere carbohydraten voor vele micro-organismen 
geprefereerde koolstofbronnen zijn. Het probleem is echter dat bij de identificatie van nieuwe 
glycosidasen zelden onderzocht wordt of de enzymen onder fysiologische omstandigheden actief zijn 
op natieve eiwitten in humaan serum of op humane bloedcellen. Hierdoor blijven de net vernoemde
experimentele therapeutische benaderingen tot nog toe buiten bereik.