Structure-function relationships of human SIgA glycosylation

Humanes Immunglobulin A (IgA) ist die vorherrschende Antikörperklasse in den Sekreten der Schleimhautoberflächen und spielt eine entscheidende Rolle im Immunsystem, indem es Krankheitserreger neutralisiert und gleichzeitig die Homöostase mit der kommensalen Mikrobiota aufrechterhält. IgA ist auch ein wesentlicher Bestandteil der Muttermilch und bietet Säuglingen wichtigen passiven Immunschutz. Sekretorisches IgA (SIgA) hat aufgrund seiner einzigartigen strukturellen Eigenschaften, die eine verbesserte Neutralisierung von Krankheitserregern, erhöhte Stabilität in Schleimhautsekreten und die Fähigkeit zur Interaktion mit kommensalen Bakterien und Schleimhautkomponenten umfassen, erhebliches Interesse für therapeutische Anwendungen geweckt. Diese Eigenschaften bieten neuartige Möglichkeiten für unspezifische Zielanwendungen und verschiedene Einsatzmöglichkeiten. Viele der besonderen Eigenschaften von SIgA sind auf die umfangreiche Glykosylierung des menschlichen IgA zurückzuführen, und die Glykosylierungsprofile in verschiedenen Geweben und deren biologische Relevanz sind weitgehend unerforscht. Unser Projekt zielt darauf ab, diese Wissenslücke zu schließen, indem wir eine umfassende Analyse der SIgA-Glykanprofile in verschiedenen menschlichen Geweben durchführen und die biologische Relevanz verschiedener Glykosylierungsmuster untersuchen. Historisch gesehen wurde die Erforschung der Struktur-Funktions-Beziehungen verschiedener SIgA- Glykoformen durch die Schwierigkeit SIgA mit sowohl hohen Ausbeuten als auch homogener Glykosylierung zu produzieren erschwert. Diese Herausforderungen haben wir überwunden, indem wir einen Produktions- und Downstream-Reinigungsprozess für vollständig assemblierte, funktionale, hochwertige SIgA unter Verwendung der pflanzenbasierten transienten Produktionsplattform Nicotiana benthamiana etabliert haben. Diese Plattform ist sehr empfänglich für Glykosilierungs-engineering, wodurch wir verschiedene SIgA-Glykosylierungsvarianten mit maßgeschneiderten homogenen menschlichen N- und O-Glykanen erhalten können. Mit diesen Werkzeugen sind wir nun in der Lage, eingehende Untersuchungen der Struktur-Funktions- Beziehungen von SIgA-Glykoformen durchzuführen. Diese Forschung wird wertvolle Einblicke in die Rolle spezifischer Glykoformen in der Funktionalität des sekretorischen IgA bieten und den Weg für die Weiterentwicklung für therapeutische Anwendungen ebnen. Potenzielle Anwendungen umfassen die orale Verabreichung zur Behandlung von Infektionskrankheiten wie SARS-CoV-2 und respiratorischem Synzytial-Virus (RSV) sowie die Einbindung als Zusatzstoff in Säuglingsnahrung.