Антитело против цитруллинированного гистона спасло мышей от сепсиса

Авторы статьи в Nature Communications получили гуманизированное моноклональное антитело к цитруниллированному гистону Н3 — hCitH3-mAb. Это антитело остановило развитие сепсиса у инфицированных мышей.

Сепсис — системная воспалительная реакция, которая сопровождает широкое распространение местного инфекционного процесса, вызванное попаданием микроорганизмов в кровь. Происходящая при этом дисрегуляция иммунного ответа может приводить к дисфункции органов и летальному исходу. В мире ежегодно регистрируется до 50 миллионов случаев сепсиса, около 11 миллионов человек умирают от него.

Нарушение регуляции иммунной системы затрагивает нейтрофилы и макрофаги. В частности, нейтрофилы выбрасывают избыточном количестве ДНК-ловушек, предназначенных для захвата патогенов (этот процесс называется нетозом), что способствует воспалению и повреждению тканей.

Цитруллинированный гистон H3 (CitH3), известный как маркер нетоза, — это критический медиатор в патологии сепсиса. Ранее авторы показали, что нокаут гена PAD2 (одного из ферментов, осуществляющих присоединение цитруллина к гистону) повышает выживаемость мышей при сепсисе. Считается, что CitH3, высвобождаемый клетками иммунной системы на ранней стадии сепсиса, поддерживает порочный круг воспаления, вызывая избыточный нетоз и пироптоз.

Существующие коммерческие антитела к Н3 нацелены не на те его участки, цитруниллирование которых играет важную роль при сепсисе. Авторы ранее разработали мышиное моноклональное антитело к CitH3, нацеленное на цитруллинированный H3 и нейтрализующее его активность, однако антитела мышей плохо подходят для клинического применения. Новая работа представляет гуманизированное моноклональное антитело с аналогичным действием, созданное из мышиного антитела.

Сепсис вызывали у мышей интраназальным введением синегнойной палочки; моноклональное антитело после этого вводили внутривенно. Оказалось, что hCitH3-mAb снижает смертность животных, а также продукцию цитокинов и острое повреждение легких, одновременно усиливая фагоцитоз бактерий в легких, селезенке и печени. Мыши хорошо переносили лечение.

Для количественной оценки биомаркеров «цитокинового шторма» во время сепсиса авторы разработали платформу PEdELISA (pre-equilibrium digital ELISA). Она способно за два часа количественно определить шесть цитокинов в минимальном объеме плазмы, причем результаты надежно коррелируют с традиционным ИФА. С помощью PEdELISA авторы оценили оптимальное временное окно для терапии антителом. (В этих экспериментах авторы также инфицировали мышей синегнойной палочкой или вводили им бактериальные липополисахариды в летальной дозе, затем отслеживали динамику цитокинов IL-1β, IL-6, а также TNF-α и CitH3.) В модели с липополисахаридами терапевтическое вмешательство было успешным с 3 до 15 часов, но при инфекции бактериями резкий уровень роста цитокинов начинался раньше — уже через 12 часов.

Авторы также исследовали молекулярный механизм, лежащий в основе воспаления, вызванного CitH3. Они обнаружили, что циркулирующий CitH3 активирует Toll-подобный рецептор 2 (TLR2) в макрофагах и запускает в них активность фермента PAD2, который цитруниллирует сам себя и перемещается в ядро (этот процесс зависит от ионов кальция). Так запускается вредоносная обратная связь, усиливающая продукцию CitH3. Антитело hCitH3-mAb разрывает этот цикл и восстанавливает функцию макрофагов в условиях сепсиса.

Эти результаты не только подтверждают, что моноклональное антитело к CitH3 может подавлять сепсис, но и углубляет понимание молекулярных механизмов этого состояния. Другие потенциальные области применения hCitH3-mAb — острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) во время коронавирусной инфекции, привлекший внимание общественности во время пандемии COVID-19, а также ишемически-реперфузионное повреждение тканей, возникающее при временном прекращении и восстановлении кровотока. 

Исследователи получили $800 000 от компании Virginia Catalyst для запуска клинических испытаний антитела, сообщается в пресс-релизе. Его трансляционный потенциал особенно высок в сочетании с диагностической платформой PEdELISA.

Цитокины отвечают за повреждения в организме при сепсисе