Согласно новому исследованию Медицинской школы Перельмана при университете, потенциальное лечение серьезного состояния свертывания крови, которое может поразить пациентов, получающих гепарин для лечения или предотвращения образования тромбов, может оказаться в пределах досягаемости, если уточнить структуру белкового комплекса в его основе. Пенсильвании. Работа команды, опубликованная в Nature Communications, установила, что антитело, разрушающее комплекс, может иметь терапевтический потенциал. Почти 12 миллионам пациентов ежегодно вводят гепарин либо для лечения тромбов, либо для предотвращения образования сгустков, например, во время операции искусственного кровообращения.
Команда из лаборатории Марка Грина, MD, PhD, John W. Профессор медицинских наук Экман, в том числе Чжэн Цай, доктор философии, старший научный сотрудник, а также лаборатория Дугласа Сайнса, доктора медицины, директора лаборатории коагуляции и профессора патологии и лабораторной медицины, решили кристаллическую структуру патогенного иммунного комплекса. и выяснил структурную основу, с помощью которой другое, потенциально терапевтическое, антитело разрушает эту структуру.
HIT (гепарин-индуцированная тромбоцитопения) – это аутоиммунное заболевание крови, вызванное комплексами, которые образуются среди следующих компонентов: фактор тромбоцитов 4 (PF4), который высвобождается при активации тромбоцитов; гепарин; и антитела к PF4.
У одного процента пациентов, получающих определенный тип гепарина в течение как минимум пяти дней, развивается ГИТ. Эти пациенты вырабатывают антитела, которые связываются с комплексом гепарин-PF4. Эти антитела, в свою очередь, вызывают образование скоплений тромбоцитов. Эти агрегаты вместе с другими клетками вызывают образование тромбов, что приводит к общему снижению тромбоцитов.
Примерно у половины всех пациентов с ГИТ также развивается артериальное или венозное свертывание, которое часто бывает рецидивирующим и может быть смертельным или требовать ампутации. Текущая терапия интенсивными и необратимыми антикоагулянтами снижает риск рецидива, но риск потери конечности и смерти остается высоким, а риск кровотечения в результате терапии значительный. ГИТ может быть трудно точно диагностировать, что приводит к тому, что многие пациенты получают эту терапию высокого риска без необходимости. Эта загадка лечения подтолкнула к поиску новых способов лечения ГИТ.
От разрушения к конструкции
Команда начала свою охоту с детализации структуры компонентов комплекса антиген-антитело, лежащих в основе HIT. Во-первых, они решили кристаллическую структуру PF4 в присутствии критической части молекулы гепарина. В крови молекулы PF4 могут существовать отдельно как мономеры, дважды как димеры и как четырехкомпонентный комплекс, называемый тетрамером, который имеет «открытый» конец и «закрытый» конец.
Их новая кристаллическая структура показала, что гепарин связывается с «закрытым» концом тетрамера PF4, который стабилизирует тетрамер. Затем они решили кристаллическую структуру PF4 в комплексе с патогенным антителом под названием KKO. Разработанный соавтором Гаутами Арепалли из Университета Дьюка с соавторами Мортимером Понц и Любикой Раува из Детской больницы Филадельфии, KKO вызывает HIT-подобную болезнь у мышей.
Эта кристаллическая структура показала, что KKO связывается с «открытым» концом стабилизированных тетрамеров, вступая в контакт с тремя из четырех мономеров в тетрамере. Это помогло объяснить потребность в гепарине в качестве основы для комплекса. Это открытие дает новое понимание того, как нормальный белок хозяина, в данном случае PF4, может быть превращен в мишень иммунной системы хозяина, что приводит к развитию аутоиммунного заболевания.
Они изучили второе антитело, разработанное Arepally, под названием RTO, которое также связывается с PF4, но не вызывает HIT-подобного заболевания. Они обнаружили, что в кристаллической структуре PF4 в комплексе с RTO это антитело связывается с мономерами PF4, а не с тетрамерами.
Что еще более важно, RTO связывается с мономерами PF4 способом, который, по прогнозам команды, предотвратит объединение мономеров PF4 в тетрамеры. Затем они подтвердили, что RTO предотвращает образование антигенных комплексов, активацию тромбоцитов KKO и человеческими HIT-антителами в клеточных экспериментах. Исследователи также предотвратили образование сгустков, вызванное KKO, на мышиной модели HIT.
Результатом этой серии экспериментов является то, что связывание RTO с мономерами PF4 предотвращает образование и действительно разрушает патогенные комплексы, которые являются центральными в патологии HIT. Исследователи полагают, что RTO антитела обеспечит основу для новой диагностики и может проложить путь к терапии, которая остановит заболевание на ранней стадии его прогрессирования.