Antistoffer til behandling af multipel sklerose
Hvert år rammes 200 danskere af multipel sklerose. Vi undersøger sygdomsmekanismerne og studerer de involverede vævstyper og celler ved hjælp af antistoffer, som muligvis vil kunne udvikles til lægemidler til behandling af den kroniske sygdom.
Af Liselotte Brix Jensen, Michelle Krogsgaard, Lars Fugger og Jan Engberg.
Fra Lægemiddelforskning 2004
Multipel sklerose er en kronisk sygdom, hvor nerverne i centralnervesystemet beskadiges. Sygdommen menes at være autoimmun, dvs. at kroppens eget immunforsvar fejlagtigt angriber og nedbryder de myelinskeder, der omgiver nervetrådene. Det fører til en slags kortslutning af nerveimpulserne, som resulterer i nedsat nervefunktion. De mest almindelige symptomer er svækkelse af muskler, lammelser, problemer med synet og balanceevnen, talebesvær og vanskeligheder med vandladning.
Sygdommen udvikler sig med varierende hastighed hos forskellige patienter og er karakteriseret ved gentagne angreb på forskellige dele af nervesystemet. De enkelte angreb kan medføre en bred vifte af symptomer afhængigt af, hvilke nerver der beskadiges. I perioder forbedres eller forsvinder symptomerne helt, men de efterfølges oftest af nye anfald med sværere symptomer.
Hvert år rammes ca. 200 danskere af sygdommen, og der findes omkring 5000 patienter i Danmark. Både kvinder og mænd kan få sklerose, men kvinder rammes næsten dobbelt så ofte som mænd. Den præcise sygdomsårsag kendes ikke, og derfor er det hverken muligt at forebygge eller helbrede. Man ved dog, at både arvelige og miljømæssige faktorer spiller en rolle, og formentlig er det et sammenfald af flere faktorer, der udløser sygdommen.
Der er stor interesse i at få mere at vide om sygdomsmekanismerne, og en effektiv behandling står naturligvis højt på ønskelisten. Derfor har vi udviklet reagenser, som kan være med til at belyse sygdomsprocessen, og som eventuelt vil kunne anvendes til behandling af sklerose.
Immunforsvaret angriber eget væv
- Vi har udviklet antistoffer, der har samme specificitet som de autoreaktive T-celler, der angriber myelinskederne. Antistofferne forhindrer aktiveringen af T-cellerne ved at blokere for deres genkendelse af DR2-myelinpeptidmolekyler på overfladen af antigenpræsenterende celler (APC).
Multipel sklerose forekommer hyppigst hos personer med bestemte vævstypemolekyler (MHC), som sidder på overfladen af de antigenpræsenterende celler. MHC-molekylerne er en vigtig del af vores immunforsvar, fordi de præsenterer stumper af fremmede proteiner, peptider, fra virus eller bakterier for immunforsvarets angrebsceller, T-cellerne. Når T-cellerne genkender et kompleks af MHC og et peptid, aktiveres immunforsvaret, som bekæmper den pågældende virus eller bakterie.
Under normale omstændigheder er immunforsvaret i stand til at genkende kroppens væv som "selv" og angriber ikke kroppens egne celler, men hos sklerosepatienter sker der en fejlagtig genkendelse af eget væv som fremmedartet, og T-cellerne går til angreb på de skeder af myelin, som omgiver og beskytter nervetrådene.
I patienter med sklerose har man fundet T-celler, der genkender specifikke peptider, som er dannet ved nedbrydning af myelin, og som præsenteres af vævstypemolekylet DR2. Sådanne T-celler findes også hos raske individer, men hos sklerosepatienter er de aktiverede, og deres genkendelse af myelinpeptiderne medfører, at immunforsvaret forsøger at nedbryde myelinskederne.
Det er endnu ikke klarlagt, hvordan T-cellerne aktiveres hos sklerosepatienter, men en teori går ud på, at dele af virus eller bakterier ligner komponenter fra myelin og dermed aktiverer T-celler, der så genkender både myelin og den pågældende virus eller bakterie. For nylig er det blevet vist, at en autoreaktiv T-celle fra en sklerosepatient både aktiveres af dele af en virus bundet til et specifik vævstypemolekyle og af et myelinpeptid bundet til et andet vævstypemolekyle.
Hjernevæv fra patienter
Vi har specialiseret os i at fremstille sjældent forekommende antistoffer, der genkender MHC-peptidmolekyler på samme måde og med samme specificitet som immunforsvarets T-celler.
Antistofferne kan bruges til at undersøge forekomsten af MHCpeptidmolekyler på celler og i væv. Desuden kan de blokere for T-cellers genkendelse af MHC-peptid og dermed påvirke aktiveringen af immunforsvaret.
Vi har isoleret antistoffer, der specifikt genkender komplekser af vævstypemolekylet DR2 og myelinpeptid, og antistofferne er blevet brugt til at undersøge forekomsten af DR2-myelinpeptid i hjernevæv fra patienter med sklerose og hos raske personer. Forsøgene viste, at komplekserne findes på overfladen af celler i hjernen hos både raske mennesker og sklerosepatienter, men patienterne har flere celler med disse molekyler på overfladen og har flere molekyler pr. celle.
Det understreger betydningen af vævstypemolekylet DR2 i udviklingen af sklerose, men viser samtidig, at tilstedeværelsen af DR2 i sig selv ikke er nok til at udvikle sygdommen. Forsøgene viste også, hvilken type af celler i hjernen der præsenterer DR2- myelinpeptid. Observationen er vigtigt i forståelsen af de biologiske mekanismer, der ligger til grund for multipel sklerose.
- Hypotetisk mekanisme ved udviklingen af multipel sklerose: (1) Under en virusinfektion bliver virus optaget af antigenpræsenterende celler (APC) og nedbrudt til mindre proteinstykker, peptider (2). Peptiderne præsenteres for immunforsvarets T-celler ved hjælp af specialiserede receptorer, kaldet MHC-molekyler, og T-cellerne genkender virusstumperne som fremmede (3). T-cellerne aktiveres og deler sig (4). De aktiverede T-celler krydser blod-hjernebarrieren og kommer ind i centralnervesystemet, hvor de møder nye APC-celler, der præsenterer komponenter fra nedbrudt myelin, myelinpeptider, som ligner viruspeptider og dermed genkendes af de aktiverede T-celler (5). Det starter en reaktion, der fører til nedbrydning af myelinen omkring nerveenderne (6)
Antistoffer til behandling
- Hjerneskader som følge af multipel sklerose set i en MR-scanner. Der ses to akutte læsioner med betydeligt ødem, samt to mindre kroniske læsioner. Her er vist to forskellige MR-billeder: Protonvægtet (venstre) og T2-vægtet (højre).
På den baggrund undersøger vi, om antistofferne kan bruges til at hæmme T-cellernes aktivering og dermed udviklingen af sygdommen. Forskning har gjort det muligt at dyrke T-celler udtaget fra patienter med multipel sklerose i cellekulturer. Det viser sig, at vores DR2-myelinpeptid specifikke antistoffer kan forhindre T-cellerne i at blive aktiveret af celler, der præsenterer DR2-myelinpeptid. På den baggrund er det muligt, at antistoffet også i mennesker kan hæmme T-cellernes aktivering og dermed deres ødelæggende effekt.
Før man kan undersøge, om antistofferne har en gavnlig effekt på sklerosepatienter er det nødvendigt at teste virkningen i egnede dyremodeller, og her findes der genmodificerede mus, som kan få induceret en skleroselignende sygdom. Vi er i gang med at undersøge effekten af et af vores antistoffer i musene, hvor vi forsøger at hæmme sygdomsudviklingen ved behandling med antistoffet. Foreløbige resultater tyder på, at antistoffet har en beskyttende virkning.
Krystaller øger forståelsen
Der forligger ingen strukturel viden om, hvordan T-celler eller T-cellelignende antistoffer genkender DR2-myelinpeptid, men en sådan viden er vigtig for at forstå mekanismerne. Proteiners tredimensionelle opbygning kan opklares på atomart plan ved hjælp af røntgenkrystallografi, og vi er sammen med vores samarbejdspartnere i Oxford i færd med at bestemme strukturen af et af vores antistoffer bundet til komplekset af DR2 og myelinpeptid. Det er nødvendigt at fremstille store mængder af ultrarent protein til de røntgenkrystallografiske studier, hvilket er meget tidskrævende.
Samtidig er vores samarbejdspartnere i Oxford i gang med at løse strukturen for T-cellereceptoren i kompleks med det samme vævstypemolekyle. Sammenligning af de to strukturer kan give en bedre forståelse af genkendelsesprocessen og information om, hvad der skal til for at forhindre T-cellens genkendelse af DR2-myelinpeptid. Informationerne kan åbne op for nye angrebsstrategier ved udvikling af lægemidler til behandling af multipel sklerose.
