Monoklonale Antikörper in Post-HSE mit NMDAR Antikörpern

Autoimmune Gehirnentzündung wird oft durch Antikörper ausgelöst, die körpereigene Gehirnstrukturen angreifen. Bei manchen Patienten geht der autoimmunen Gehirnentzündung eine virale Infektion (z. B. Herpes Simplex Virus) voran. Es wird vermutet, dass virale Strukturen die Entstehung der Antikörper begünstigen oder sogar auslösen können. Genaue Mechanismen der Krankheitsentstehung, insbesondere welche Faktoren antivirale Antikörper zu krankheitsauslösenden Antikörpern machen, sind jedoch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen molekulare Eigenschaften dieser Antikörper näher untersucht werden, um mögliche Ursachen der Krankheitsentstehung besser verstehen zu können. Die in Patienten natürlich vorkommenden Antikörper sind allerdings nur begrenzt für Forschungszwecke verfügbar, da sie vorwiegend im Gehirn zu finden sind und im Zuge des Krankheitsverlaufes und der Therapie in sehr unterschiedlicher Anzahl und Qualität vorhanden sind. Das Ziel dieses Projektes ist es daher, direkt an jene Immunzellen von Patienten zu gelangen, die für die Produktion der Antikörper verantwortlich sind. Mit Hilfe von sehr speziellen molekularbiologischen Methoden ist es möglich, große Mengen an Antikörpern ausgehend von einzelnen Immunzellen herzustellen (monoklonale Antikörper). Hat man große Mengen dieser monoklonalen Antikörper verfügbar, kann man deren molekulare Eigenschaften detailliert untersuchen. Es kann beispielsweise der Reifegrad der Antikörper anhand von Mutationen erkannt werden, wodurch molekulare Mechanismen, die für die Erkrankung verantwortlich sind, identifiziert werden können. Außerdem kann untersucht werden, ob manche Viruspartikel Ähnlichkeiten mit angegriffenen körpereigenen Strukturen aufweisen, und so zur Entstehung der autoimmunen Gehirnentzündung beitragen. Die Herstellung monoklonaler Antikörper von Patienten mit Autoimmunerkrankungen ist eine innovative Methode, die einen unlimitierten Zugang zu sonst sehr schwer zugänglichen Antikörpern ermöglicht. Die Methode wurde bisher noch nicht an dieser speziellen Patientengruppe angewandt. Ergebnisse der Studie könnten auch als Modell für weitere Autoimmunerkrankungen dienen, da es Vermutungen gibt, dass Infektionen den Ausbruch von Autoimmunerkrankungen (z.B. Multiple Sklerose) begünstigen könnten. Hat man die Ursachen dieser Erkrankung(en) genauer verstanden, können in weiterer Folge bessere Therapiemöglichkeiten entwickelt werden. Doch auch für die Grundlagenforschung ist die Verfügbarkeit von monoklonalen Antikörpern eine wichtige Voraussetzung, um in Zukunft weitere Forschungsfragen beantworten zu können.

Monoklonale Antikörper in Autoimmun-Enzephalitis Eine Immunreaktion besteht aus verschiedensten Zelltypen, die zusammenarbeiten, um den Organismus vor Pathogenen wie z.B. Viren zu schützen. Dabei stimulieren T-Helfer-Zellen spezifische B-Zellen, die genau passende Antikörper gegen virale Strukturen oder Proteine, so genannte Antigene, produzieren. Diese hohe Spezifität setzt eine hohe genetische Diversität voraus, die wir erst zu verstehen beginnen. Bei Autoimmun-Erkrankungen ist die Immunreaktion fälschlicherweise gegen körpereigene Proteine gerichtet, im Fall von Autoimmun-Enzephalitis liegen diese Proteine im Gehirn, also innerhalb des zentralen Nervensystems, das allerdings normalerweise vor Immunreaktionen geschützt ist. Es ist daher naheliegend, dass periphere Blut-Zellen die Autoimmun-Reaktion im Gehirn auslösen. Da die dafür verantwortlichen T- und B-Zellen aber äußerst selten und schwierig zu isolieren sind, wurden sie bisher kaum untersucht. Daher war es das Ziel dieses Projektes, einzelne B-Zellen aus dem Blut zu isolieren, die mit hoher Wahrscheinlichkeit das Protein LGI1 erkennen. LGI1 ist ein für synaptische Übertragung wichtiges neuronales Protein, das in einer bestimmten Form der Autoimmun-Enzephalitis von Antikörpern angegriffen wird. Eine neue Methode ermöglichte es, einzelne für LGI1-spezifische Antikörper angereicherte B-Zellen aus Patienten-Blut zu isolieren, und deren genetisches Profil zu untersuchen. Außerdem konnten molekulare Effekte der Antikörper und deren pathogenes Potenzial im Detail untersucht werden, indem in vitro Zellkulturen und ein in vivo Tiermodell verwendet wurden. Eine überraschend hohe genetische Diversität und Mutationshäufigkeit der so isolierten monoklonalen LGI1 Antikörper deuten auf eine wichtige Rolle der T-Helferzellen während der Affinitätsreifung hin. Tatsächlich konnten in Patienten-Blut bei LGI1-Antikörper Enzephalitis auch Antigen-spezifische T-Zellen nachgewiesen werden, die das Zielprotein erkennen können. Diese Ergebnisse haben zum Aufstellen neuer Hypothesen geführt, die nun in weiterführenden Forschungsprojekten überprüft werden. Auch die Charakterisierung der isolierten LGI1-Antikörper selbst zeigte potentiell pathogene Effekte: Während Antikörper, die gegen die so genannte LRR-Domäne von LGI1 gerichtet sind, eine Internalisierung des Proteins bewirken, blockieren Antikörper gegen die EPTP-Domäne die Interaktion des Proteins mit dessen Interaktionspartnern. Beide Arten von Antikörpern behinderten Langzeitpotenzierung, eine andauernde Verstärkung der synaptischen Übertragung, und LRR-spezifische Antikörper verursachten zusätzlich Gedächtnisstörungen. Beide Arten von Antikörpern tragen somit zur Beeinträchtigung von synaptischer Integrität bei, und können Symptome auslösen, die typischerweise bei LGI1-Antikörper Enzephalitis auftreten. Zusammenfassend konnten hier spezifische Antikörper mit hoher Mutationshäufigkeit und spezifische T-Zellen in Patienten-Blut bei LGI1-Antikörper Enzephalitis nachgewiesen werden. Beides deutet darauf hin, dass eine zugrundeliegende Autoimmun-Reaktion außerhalb des zentralen Nervensystems stattfindet. Zwei Arten von spezifischen Antikörpern wurden identifiziert, die beide pathogene Effekte aufweisen. Mit Hilfe der Ergebnisse dieses Projektes konnten nicht nur neue Forschungshypothesen aufgestellt werden, die entwickelten Methoden können auch bei anderen Erkrankungen angewandt werden, z.B. anderen Autoimmun-Erkrankungen oder viralen Infektionen. Diese Erkenntnisse werden dazu beitragen, mögliche Unterschiede zwischen Autoimmunität und Immunität gegen Pathogene besser zu verstehen, und in Zukunft gezielte Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln.