Evaluation and characteristics of anti-lysyl-tRNA synthetase antibody in the animal model of pulmonary arterial hypertension

Abstract

폐동맥 고혈압은 폐동맥에서 혈관의 저항성이 지속적으로 증가해 결국 우심실의 기능이 상실되어 환자를 사망에 이르게 하는 희귀성 심혈관 질환이다. 현재 폐동맥 고혈압의 치료는 혈관확장제와 혈관 수축을 억제하는 엔도텔린수용체 길항제와 포스포디에스테라아제 억제제 그리고 프로스타시클린 파생물을 투여하며 이뤄지고 있다. 하지만 이러한 치료법들은 폐동맥 고혈압 환자들의 진행된 혈관리모델링을 되돌릴 수 없으며 질병이 악화되는 것을 막는데 한계가 있다. 최근에는 염증 메커니즘이 폐동맥 고혈압의 시작과 관련되어 있다는 사실이 확인되었고 면역 체계 조절이 폐동맥 고혈압을 치료를 위한 유망한 전략으로 떠오르고 있다. 세포질에 존재하는 라이실 tRNA 합성효소는 세포이동을 촉진하는 자극하에서 세포막으로 이동하여 대식세포의 이동을 촉진시킴이 보고된 바 있다. 또한 라이실 tRNA 합성효소 저해제가 생체 외 실험에서 대식세포의 이동을 감소시켰고 폐동맥 고혈압 모델에서 폐동맥 고혈압의 진단 지표인 우심실 수축기 혈압을 완화시킨다는 사실을 확인하였다. 이러한 결과들은 대식세포 이동을 조절을 통해 라이실 tRNA 합성효소 항체가 폐동맥 고혈압 질환의 치료제로 사용할 수 있음을 제시한다. 본 연구에서는 라이실 tRNA 합성효소의 항체인 BC-NKA-10003이 폐동맥 고혈압 동물모델에서 효과가 있었고, 우심실 수축기 혈압을 감소시킨다는 것을 확인하였다. 라이실 tRNA 합성효소 항체의 친화도를 향상시키기 위해 친화도를 개선시키는 작업을 진행하였고 최종적으로 4개의 친화도가 개선된 항체들이 선택되었다. 친화도가 개선된 항체들을 가지고 결합 특이성, 친화도, 안정성, 효능 등의 비교를 통하여 BC-NKA-20008이 폐동맥 고혈압 치료를 위한 후보 항체로 선택되었다.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare and progressive cardiovascular disease which is characterized by sustained elevation of vascular resistance in pulmonary artery leading to right heart failure and death to PAH patients. There are various therapeutic strategies for PAH treatment ranging from the therapy of endothelin-receptor antagonists, phosphodiesterase type 5 inhibitors and prostacyclin derivatives, which focus on the vasodilatation and anti-proliferation of endothelial cells and smooth muscle cells. However, these therapy could not reverse advanced vascular remodeling or prevent deterioration in PAH patients. Recently, inflammatory mechanisms have been identified in relation to the onset of PAH, and another option to control immune system is emerging as a promising strategy to treat PAH. It was reported that lysyl-tRNA synthetase (KRS), a component of translation machinery, relocated to membrane under migratory stimuli and played an important role in the macrophage migration. It was also reported that KRS inhibitor reduced macrophage migration in vitro and had an effect on PAH rat model to relieve right ventricular end systolic pressure (RVESP) known as diagnostic index in PAH. These findings suggest antibody agent of KRS can be a promising agent to treat PAH via modulating macrophage migration. In this study, we investigated the efficacy of KRS antibody, BC-NKA-10003, in PAH rat model and found that treatment of KRS antibody significantly reduced RVESP. To improve the affinity of KRS antibody to KRS, we performed antibody affinity maturation and chose 4 antibodies with enhanced affinity. Through comparison of binding specificity, affinity, stability and efficacy with these antibodies, we finally selected BC-NKA-20008 antibody as the candidate for treatment of PAH.