Humant endogent retrovirus med immundæmpende aktivitet – en Aarhus historie

Anne Troldborg | Dec 2018 | #B07A91 |

Anne Troldborg
læge, postdoc, ph.d.,
Reumatologisk Afdeling,
Aarhus Universitetshospital,
Institut for Biomedicin,
Aarhus Universitet

Magdalena Janina Laska
molekylærbiolog, lektor, ph.d.,
Klinisk Institut,
Aarhus Universitet

Kristian Stengaard-Pedersen
professor emeritus, dr.med.,
speciallæge, Klinisk Institut,
Aarhus Universitet

Projektet blev påbegyndt på Aarhus Universitet og Aarhus Universitetshospital i 2012. 

Baggrunden for projektet var en hypotese om, at udtrykte proteiner fra humane endogene retrovirus kunne være en medvirkende årsag til, at nogle mennesker udvikler autoimmune sygdomme herunder systemisk lupus erythematosus (SLE).

Endogene retrovirus er rester af retrovirale gener eller komplette gensekvenser af retroviralt arvemateriale, der under evolutionen har inkorporeret sig i det menneskelige genom ved at inficere vores kimceller. Nogle af sekvenserne er forblevet uforandret i genomet, formentlig på grund af fordelagtige proteinprodukter. 

Andre er ændret betragteligt og har ikke et aktivt proteinprodukt eller en kendt funktion.1 Fem-otte procent af det humane genom består af rester af humane endogene retrovirus.2

Første fund
På baggrund af litteraturen omkring autoimmunitet og endogene retrovirus designede vi et panel af potentielt interessante virussekvenser med åben læseramme, og undersøgte ca. 50 patienter med SLE samt en rask kontrolgruppe. Der viste sig et par interessante gener fra samme retrovirus kassette, som så ud til at være svært opregulerede hos SLE-patienterne. Vores hypotese syntes derfor umiddelbart at ”holde vand”.

Imidlertid forholdt det sig anderledes, da vi fik set nærmere på data. Når vi så på opregulering af både mRNA og protein fra det opregulerede gen, fandt vi, at det øgede proteinniveau i patienterne var negativt korreleret til markører for inflammation, herunder IL-6.

Ændret hypotese
Fra en hypotese om at de endogene retorvirus kunne være sygdomsfremkaldende, måtte vi nu ændre vores tankegang og overveje, om den fundne opregulering kunne være en immundæmpende mekanisme. Det opregulerede protein stammer fra et kapselprotein og ved at gennemgå litteraturen blev det klart, at disse kapselproteiner, som endogene retrovirus benytter til at smelte sammen med den celle, der inficeres, har et mindre ”sekvens-område” med immundæmpende kapacitet.3 Den omtalte endogene retrovirus findes ikke i andre dyr. Sekvensen er unik og væsentlig anderledes fra, hvad man forud kendte til i litteraturen (omend der var homologier). Sekvensen findes kun i mennesker og med en enkelt punktmutation i chimpanser, hvilket indikerer en potentiel vigtig og særlig funktion hos mennesket. 

Fra sekvensen på det fundne opregulerede protein udtog vi ”sekvens-området” med den formodede immundæmpende effekt, og med hjælp fra et firma med ekspertise i proteinsyntese fik vi fremstillet peptider med netop denne sekvens.

Eks-vivo og in-vivo evidens
Vores nye hypotese var herefter, at proteinet opreguleres i patienter med autoimmunitet for at dæmpe sygdomsaktivitet. Dette testede vi in vitro ved i første omgang, at behandle lipopolysaccharid stimulerede eksperimentelle cellelinjer (THP-1 og HEK-293) med det ny-syntetiserede peptid.

Eksperimenterne viste, at vi kunne dæmpe den inflammatoriske respons, målt blandt andet ved en hæmning af IL-6, når vi tilsatte peptidet til aktiverede celler. Herefter gentog vi forsøgene med humane celler (PBMC, det vil sige leukocytter isoleret fra blodet) fra patienter med SLE og med en anden autoimmun sygdom, reumatoid artritis, og fik samme resultater.

Vi var nu overbeviste om, at peptidet virkede anti-inflammatorisk in vitro, og bevægede os herefter over i en musemodel for kronisk ledinflammation, Sakaguchi musen.4 I to uafhængige og blindede studier afprøvede vi vores peptid i behandlingen af inflammatoriske ledhævelser hos musene. Vi fandt, at både ledhævelse, ledødelæggelser og inflammatoriske markører blev markant mindre, ved at behandle musene med peptidet.5

Med den gode antiinflammatoriske effekt, som vores peptid havde både in vitro i cellekulturer og in vivo i mussemodellen, var der nu basis for oprettelse af et biotech-firma. Med juridisk hjælp og to arbejdsomme biotech-entusiaster i spidsen, Shervin Bahrami og Jonas Heilskov Graversen, stiftede vi firmaet AimVion A/S, der nu har til formål at videreudvikle peptidet, finde interesserede investorer, og forsøge at bringe vores produkt til fase 1.

Fremtiden
Peptidet er nu afprøvet i endnu en musemodel (collagen induced arthritis, CIA), hvor det ser ud til at virke på højde med gængse behandlingsregimer som methotrexat og TNF-alfa-hæmmere. Peptidet er desuden testet i en model for den autoimmune sygdom multipel sklerose, hvor der ligeledes er lovende resultater.6

Håbet er naturligvis at kunne udvikle et nyt lægemiddel til patienterne med autoimmune sygdomme, herunder SLE og reumatoid artritis, hvor opdagelsen oprindelig blev gjort. Der er, trods udvikling af mange nye behandlingsregimer de senere år til autoimmune sygdomme, fortsat behov for at forbedre effekten og mindske bivirkningerne.

Interessekonflikter
Forfatterne er medstiftere af biotech-firmaet, AimVion A/S, der arbejder med udviklingen af det beskrevne peptid. Medstifterne af AimVion A/S har alle fire aktieandele i biotech-selskabet. Kristian Stengaard-Pedersen har ”unrestricted grant” fra Rochhe A/S til RCT- undersøgelse af tocilizumab i behandlingen af tidlig reumatoid artritis. Anne Troldborg er fundet af Lundbeckfonden til postdoc program vedrørende undersøgelser af systemisk lupus patienters forløb. Magdalena Laska modtager to tredjedele af lektorlønnen fra AimVion A/S.   

 

Fra venstre stifterne af AimVion A/S: professor, dr.med. Kristian Stengaard-Pedersen, læge, ph.d. Anne Troldborg, CEO, ph.d. MBA Shervin Bahrami og lektor, ph.d. Magdalena Laska

Referencer

1. De Parseval N, Lazar V, Casella JF, Benit L, Heidmann T. Survey of human genes of retroviral origin: identification and transcriptome of the genes with coding capacity for complete envelope proteins. J Virol 2003;77:10414-10422. 2. Weiss RA, Stoye JP. Our viral inheritance. Science. 2013;340:820–821. 3. Kadota J, Cianciolo GJ, Snyderman R. A synthetic peptide homologous to retroviral transmembrane envelope proteins depresses protein kinase C mediated lymphocyte proliferation and directly inactivated protein kinase C: a potential mechanism for immunosuppression. Microbiol Immunol 1991;35:443-459. 4. Sakaguchi N, Takahashi T, Hata H, Nomura T, Tagami T, et al. Altered thymic T-cell selection due to a mutation of the ZAP-70 gene causes autoimmune arthritis in mice. Nature 2003;426(6965):454-460. 5. Laska MJ, Troldborg A, Hauge EM, Bahrami S, Stengaard-Pedersen K. Human Endogenous Retroviral Genetic Element With Immunosuppressive Activity in Both Human Autoimmune Diseases and Experimental Arthritis. Arthritis Rheumatol 2017 Feb;69(2):398-409. 6. Bahrami S, Gryz EA, Graversen JH, Troldborg A, Stengaard Pedersen K, Laska MJ. Immunomodulating peptides derived from different human endogenous retroviruses (HERVs) show dissimilar impact on pathogenesis of a multiple sclerosis animal disease model. Clin Immunol 2018 Jun;191:37-43.