Glicosilazione Asimmetrica Nascosta delle IgG, Presente in Tutti gli Esseri Umani, Determina la Gravità della Dengue

Le IgG portano un glicano N-linked conservato in Asn297 su ciascuna catena della loro regione Fc omodimerica, e questi glicani regolano potentemente le funzioni effettrici immunitarie — tra cui la citotossicità cellulare anticorpo-dipendente (ADCC) e la fagocitosi — modulando il legame ai recettori Fc gamma. Decenni di ricerca hanno catalogato come la composizione glicani (presenza o assenza di fucosio, galattosio, acido sialico) correli con la gravità della malattia in condizioni che spaziano dall'artrite reumatoide al COVID-19 e alla dengue. Tuttavia, quasi tutti gli studi precedenti hanno utilizzato metodi di rilascio dei glicani che li separano dall'anticorpo, distruggendo le informazioni su quale glicano occupi quale braccio protomerico dell'Fc.

Per colmare questa lacuna, gli autori hanno sviluppato WIgGWAM (Whole Immunoglobulin Glycoprofiling With Asymmetric Monitoring). Il flusso di lavoro utilizza la digestione con papaina per separare le regioni Fab da quelle Fc, la purificazione con proteina A degli Fc omodimerici intatti e l'analisi LC/MS intatta in condizioni denaturanti ma non riducenti. Ciò preserva l'omodimero Fc e consente l'assegnazione di specifiche coppie di glicani a ciascun braccio. Il metodo è stato validato su IgG1 monoclonali ricombinanti con glicoformi noti, quindi applicato alla IgG1 policlonale da plasma umano.

Applicando WIgGWAM al plasma di adulti sani e pazienti COVID-19, i ricercatori hanno dimostrato che le IgG1 con glicosilazione asimmetrica — in cui ciascun protomero Fc porta un glicano distinto — sono universalmente presenti in tutti gli individui testati, e non rappresentano una variante rara. Le glicoformi simmetriche esistono, ma sono una minoranza. Questa scoperta mette radicalmente in discussione l'assunzione implicita degli studi di rilascio dei glicani, secondo cui un'unica composizione glicani rappresenta l'intero anticorpo.

L'aspetto più eclatante riguarda la rivisitazione dell'associazione consolidata tra afucosilazione delle IgG e dengue grave. Studi precedenti basati sul rilascio dei glicani avevano riportato livelli elevati di IgG afucosilate nelle infezioni da dengue gravi e secondarie. L'analisi WIgGWAM del plasma di pazienti con dengue ha rivelato che il vero fattore determinante è la monofucosilazione asimmetrica — IgG1 che portano un glicano Fc fucosilato e uno afucosilato — piuttosto che l'afucosilazione simmetrica (entrambi i bracci Fc privi di fucosio). Le glicoformi IgG simmetriche completamente afucosilate non risultavano significativamente elevate. Per esplorare la conseguenza funzionale, il gruppo ha ingegnerizzato anticorpi IgG1 monofucosilati ricombinanti. Questi IgG1 monofucosilati si legavano a FcγRIIIA con la stessa elevata affinità delle IgG1 completamente afucosilate in vitro, e inducevano funzioni effettrici anticorpo-mediate comparabili in vivo in modelli murini, suggerendo che il braccio afucosilato domini l'interazione con il sito di legame FcγRIII posizionato asimmetricamente sull'Fc.

Queste scoperte ridefiniscono il modo in cui i glicani delle IgG regolano l'immunità e la malattia. L'universalità della glicosilazione asimmetrica implica che quantificare i glicani senza il loro contesto spaziale fornisce una rappresentazione distorta delle reali unità funzionali circolanti nel sangue. I risultati sulla dengue suggeriscono che i futuri studi sui biomarcatori e le strategie terapeutiche mirate alla glicosilazione delle IgG debbano tenere conto delle specie asimmetriche monofucosilate. L'ingegnerizzazione di anticorpi monofucosilati — potenzialmente più semplici da produrre rispetto agli anticorpi completamente afucosilati — potrebbe dare origine a una nuova classe di IgG terapeutiche potenziate.