Neuer humanisierter Antikörper unterbricht den Entzündungskreislauf bei Sepsis an seiner Quelle

Sepsis tötet jährlich Millionen Menschen, indem es eine dysregulierte Immunantwort auslöst, die zu Zytokinstürmen, Organversagen und Tod führt. Ein zentraler, aber wenig erforschter Treiber ist citrulliniertes Histon H3 (CitH3), ein modifiziertes Kernprotein, das freigesetzt wird, wenn Neutrophile extrazelluläre Fallen bilden (NETose). Erhöhtes CitH3 perpetuiert die Entzündung, indem es sowohl NETose als auch Makrophagen-Pyroptose verstärkt – dennoch war bislang keine klinisch praktikable antikörperbasierte Therapie entwickelt worden, die es umfassend neutralisiert.

Diese Studie beschreibt die systematische Entwicklung eines humanisierten Anti-CitH3-monoklonalen Antikörpers (hCitH3-mAb), der mithilfe KI-gestützter Antikörper-Humanisierung aus einem bestehenden murinen Vorläufer entwickelt wurde. Der Antikörper wurde für hohe Affinität und Spezifität gegenüber citrullinierten Resten an den Positionen R2, R8, R17 und R26 von Histon H3 optimiert – Stellen, die sowohl von PAD2- als auch von PAD4-Enzymen angegriffen werden – und wurde in CHO-Zellen im großen Maßstab mit einer Reinheit von >99,5 % hergestellt. Die Bindungskinetik bestätigte eine Affinität im nanomolaren Bereich und validierte damit die Humanisierungsstrategie.

In murinen Sepsismodellen mit LPS-Challenge und Infektion mit lebenden Pseudomonas aeruginosa reduzierte hCitH3-mAb die Produktion pro-inflammatorischer Zytokine signifikant, senkte die Sterblichkeitsraten und milderte akute Lungenschäden. Bemerkenswert ist, dass der Antikörper die bakterielle Phagozytose in Lunge, Milz und Leber verbesserte, was darauf hindeutet, dass er die Immunfunktion eher wiederherstellt als global unterdrückt. Eine neuartige Pre-Equilibrium-Digital-ELISA-Plattform (PEdELISA) wurde eingesetzt, um ultra-niedrige CitH3-Konzentrationen im Plasma nachzuweisen und so ein optimales therapeutisches Fenster für die Antikörperintervention zu identifizieren.

Eine wichtige mechanistische Entdeckung ist der CitH3–PAD2-Rückkopplungskreislauf. Extrazellulär freigesetztes CitH3 aktiviert den Toll-like-Rezeptor 2 (TLR2) auf Makrophagen und löst dabei eine intrazelluläre Kalziumfreisetzung aus. Dieser Kalziumanstieg treibt die PAD2-Autocitrullinierung und dessen Translokation vom Zytosol in den Zellkern an, wo es Histon H3 citrulliniert und so mehr CitH3 produziert – womit ein teuflischer Verstärkungskreislauf geschlossen wird. Der hCitH3-mAb unterbricht diesen Kreislauf am extrazellulären Schritt und verhindert so effektiv die nachgelagerte TLR2-Aktivierung und die Wiederherstellung der Makrophagen-Homöostase.

Diese Erkenntnisse etablieren hCitH3-mAb sowohl als mechanistisches Werkzeug als auch als vielversprechenden Therapiekandidaten für Sepsis und potenziell andere immunvermittelte entzündliche Erkrankungen. Einschränkungen umfassen den präklinischen Charakter der Daten sowie die Notwendigkeit einer klinischen Validierung am Menschen, insbesondere hinsichtlich optimaler Dosierungsfenster und Off-Target-Effekte in diversen Patientenpopulationen.