Discovery of human anti-Ninjurin1 Antibody as a potential Therapeutic Antibody for Multiple Sclerosis

Abstract

다발성 경화증은 중추 신경계에서 면역 세포의 침투로 인해 발생하는 만성 신경 면역 질환이다. 면역 세포 침윤에 관여하는 물질을 표적하여 혈액뇌장벽 침투를 억제하는 것이 질병 완화에 효과적인 방법으로 알려져 있으며, 면역세포 표면의 VLA-4나 LFA-1 등을 표적하는 항체가 다발성 경화증에서 치료제로서 사용되고 있다. Ninjurin1 (nerve injury-induced protein 1)은 위 두 분자와 마찬가지로 면역세포의 혈관에 대한 침투에 관여하는 세포 접착 분자로, 면역세포 및 혈관 내피 세포에서 주로 발현된다. Ninjurin1의 동종 결합은 세포 표면에 노출된 N 말단의 P26-N37 부분을 통해 일어나며, 이를 통하여 면역 세포의 혈관 내피세포에 대한 침윤에 기여한다. 주로 염증부위에서 사이토카인에 의해 발현이 증가하며, 다발성 경화증의 병변 부위에서 발현이 높은 것으로 알려져 있다. Ninjurin1에 대한 발현 억제 및 항체를 통한 실험적 알러지성 뇌척수염(EAE) 모델에서 혈액뇌장벽을 통한 면역 세포 침투를 감소시키는 것이 확인된 바 있다. 본 연구에서는 파지 디스플레이 스크리닝을 통하여, 인간 Ninjurin1의 동종 결합 부위에 특이적으로 결합하는 인간 단일 클론 항체 후보 물질을 선별하였다. 항체의 특이성 및 결합력을 유동세포계측법 및 효소결합면역흡착검사를 통해 확인하였다. 면역 세포의 혈관내피세포 침윤에 대한 항체의 억제 능력을 확인하고자, 단핵구 세포주 THP-1과 인간 대뇌 미세 혈관 내피 세포주 hCMEC/D3를 이용하여 내피세포에 대한 면역세포 침윤분석을 수행 하였다. 후보 항체가 면역 세포 침윤을 억제함을 통해 다발성 경화증에 대한 항체치료제로의 적용 가능성을 확인하였다.

Multiple sclerosis is a chronic neuroimmune disease that occurs in the central nervous system and is caused by infiltration of immune cells across Blood-Brain Barrier. Inhibiting the infiltration of these immune cells is an effective way to alleviate the disease. To discover blocking antibody for a molecule involved in a diapedesis, we decided ninjurin1 as a target. Ninjurin1 (nerve injury-induced protein 1) is a cell adhesion molecule that is mainly expressed in immune cells and endothelial cells and was first observed to increase expression from damaged Schwann cells. Homophilic binding of ninjurin1 occurs through the P26-N37 portion of the N-terminal exposed to the cell surface. Through the homophilic binding, ninjurin1 contributes to diapedesis of immune cells. The knockdown and inhibition of ninjurin1 reduces immune cell infiltration through BBB in EAE (experimental allergic encephalomyelitis) model. In this study, fully human form monoclonal antibody candidates that bind specifically to the homophilic binding domain of human ninjurin1 were selected through phage display screening. Identification of the specificity and affinity were conducted by IP, Flow cytometry, and ELISA. To verify actual inhibition for diapedesis, trans-endothelial migration assay was conducted using monocyte cell line THP-1 and human cerebral microvascular endothelial cell line hCMEC/D3 for BBB model in vitro. As a result, three lead antibodies effectively inhibited the trans-endothelial migration.