Welche B-Zellen sind pathogen in MuSK Myasthenia gravis?

Myasthenia gravis (MG) ist eine Autoimmunerkrankung der Neuromuskulären Synapse, deren Hauptsymptom eine belastungsabhängige Muskelschwäche ist, die auch die Atemmuskulatur betreffen kann. Die Prävalenz in Österreich beträgt 15.7 pro 100.000, wobei die meisten Patienten Antikörper der IgG1 Subklasse gegen den Acetylcholinrezeptor haben. Eine Untergruppe der Patienten hat IgG4 Antikörper gegen die Muskel-spezifische Kinase (MuSK). Die Behandlung besteht zumeist aus symptomatischer Therapie mit Acetylcholinesteraseinhibitoren und/oder Immunsuppression. Obwohl die generelle Pathologie von Myasthenia gravis recht gut untersucht ist, bleiben doch viele grundlegende Fragen zu den Krankheitsmechanismen offen, insbesondere zur Produktion der pathogenen Antikörper. Es ist nicht bekannt welche B-Zell-Population diese Antikörper produziert, noch deren Lokalisation im Körper oder ihr Phänotyp. Daher ist es das Ziel dieses Projekts, diejenigen Zellen zu identifizieren und charakterisieren, welche die pathogenen Antikörper herstellen, und somit das B-Zell-Repertoire zu definieren, welche zur Pathogenese der MG beiträgt. Dazu sollen antigen-spezifische B-Zell-Populationen mithilfe von Durchflusszytometrie und einem am Department für Neurologie der Yale University neu entwickelten MuSK Antigen-Tetramer isoliert werden. Aus diesen Zellen werden Transkriptome generiert, welche die variable Region des IgG der antigen-spezifischen B-Zellen abdecken, und in Folge mit IgG Proteomen verglichen, welche mittels Massenspektrometrie aus antigenspezifischen IgG aus Patientenserum analysiert werden. Dieser Vergleich soll zeigen, welche B-Zell Populationen die pathogenen Antikörper produzieren. MuSK Antikörper gehören überwiegend zur IgG4 Subklasse welche nicht komplementaktivierend wirkt und zudem bi- spezifisch sein kann. IgG4 ist somit eine ungewöhnliche Subklasse für eine Autoimmunerkrankung und die Fc region dieser Antikörper ist daher von besonderem Interesse für MuSK MG und andere IgG4 assoziierten Erkrankungen, wie beispielsweise Pemphigus. Mithilfe der Transkriptome der MuSK spezifischen B-Zellen können chimäre Antikörper generiert werden, welche die variable Region eines MuSK IgG4 und die konstante Region eines MuSK IgG1 enthalten, und umgekehrt. Die chimären Antikörper werden dann mittels spezieller Techniken, welche von der Antragsstellerin entwickelt wurden, auf Pathogenizität in vitro untersucht. Das Projekt wird als Kollaboration zwischen Kevin OConnor (Yale) und Markus Reindl (Innsbruck) durchgeführt, welcher mit ähnlichen Methoden B-Zellen bei entzündlich- entmarkenden Erkrankungen untersucht. Dieses Projekt wird nicht nur zentrale therapeutische Angriffspunkte identifizieren, sondern auch neue Technologien, die auch auf andere Krankheiten anwendbar sind, nach Österreich transferieren. Zudem wird die Pathophysiologie der MG zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht in Österreich erforscht, obwohl diese Krankheit hier mit einer vergleichsweise hohen Prävalenz vorhanden ist. Unser Projekt ist daher ein erster Schritt, zur Etablierung der MG Forschung in Österreich.

Im FWF-geförderten Projekt Welche B-Zellen sind pathogen in MuSK Myasthenia gravis wurden Zellen des Immunsystems untersucht die schädliche Autoantikörper gegen das wichtige Protein MuSK im Muskel produzieren könnten. Diese Autoantikörper beeinträchtigen die Reizweiterleitung vom Nerv an den Muskel was zu einer schwerwiegenden Muskelschwäche führt. Patienten mit MuSK Myasthenia gravis sind dadurch stark betroffen, unter anderem können die Antikörper zu einer myasthenen Krise führen, in der die Patienten künstlich beatmet werden müssen. Die Zellen, die diese Antikörper produzieren, konnten trotz verschiedenster Experimente im Blut der Patienten noch nicht identifiziert werden, da es vermutlich nur sehr wenige davon gibt. Es wurden zudem die schädlichen Autoantikörper der IgG4 Klasse untersucht, und es wurde festgestellt, dass diese im Blut der Patienten eine starken Veränderung durchmachen. Sie spalten sich in zwei Hälften, und setzen sich mit den Hälften von andere Antikörpern der IgG4 Klasse neu zusammen. Das Ergebnis sind Antikörper, in denen die eine Hälfte noch das Muskelprotein (MuSK) erkennt, aber die andere Hälfte ein völlig anderes Protein binden kann. Dieser Prozess wird Fab-arm exchange genannt. Das hat Auswirkungen, da sich die Eigenschaften des Autoantikörpers verändern. Zum Beispiel wird die Bindung an das Muskelprotein geschwächt weil nur noch der halbe Antikörper binden kann. Es könnte zudem ein anderes Protein zusätzlich gebunden werden, und die Kreuzvernetzung von MuSK Proteinen wird unterbunden. In vierzehn anderen, schweren Erkrankungen spielen IgG4 Autoantikörper gegen unterschiedlichste Proteine im ganzen Körper ebenfalls eine wichtige Rolle. Auch diese könnten durch den Fab-arm exchange verändert werden. Denkbar wäre, dass man in Zukunft den Fab-arm exchange mit neuen Wirkstoffen medikamentös beeinflussen könnte, oder auch dass man Fab-arm exchange als neuen klinischen Parameter für diagnostischen Tests aufnehmen könnte. Es wurde zudem eine neue Klassifikation für IgG4 Autoimmunerkrankungen entwickelt, um festzustellen, ob die auftretenden IgG4 Autoantikörper schädlich sind. In fünf Erkrankungen, darunter MuSK Myasthenia gravis, wurde die Schädlichkeit der Autoantikörper eindeutig festgestellt. Für diese Erkrankungen wären in Zukunft neue Therapien gegen die IgG4 Klasse von Antikörpern sinnvoll. In einem zusätzlichen Projekt wurden vier Myasthenia gravis Patienten mit Autoantikörpern gegen Lrp4 (Lrp4 Myasthenia gravis) untersucht. In diesen Patienten wurde der Thymus operativ entfernt. Wir haben untersucht, ob sich im Thymus Keimzentren befinden in denen Immunzellen zur Produktion von sehr effizienten Antikörpern ausgebildet werden. Wir fanden keine Keimzentren, aber bei den Patienten trat eine deutliche Verbesserung nach der Operation auf. Daher denken wir, dass der Thymus auf noch unbekannte Weise zur Krankheit beitragen könnte und dass die operative Entfernung des Thymus diesen Patienten helfen könnte. In der Rückkehrphase wurde ein neues preisgekröntes Projekt gestartet, in dem es um die Entdeckung neuer Autoantikörper in MG Patienten geht. Das würde die Diagnostik und die klinische Behandlung und somit auch die Lebensqualität der Patienten deutlich verbessern.