Factor VIII-specific CD4+ T cell epitopes that drive immune responses against factor VIII in a partially humanized hemophilic mouse model

Abstract

Hämophilie A ist eine Gerinnungsstörung, die durch den Mangel an funktionell aktivem Faktor VIII (FVIII) ausgelöst wird. FVIII ist ein Gerinnungsfaktor der in der Regulation der Blutgerinnung eine wichtige Rolle spielt. Patienten mit Hämophilie A leiden unter gehäuften Blutungen, insbesondere in Muskeln und Gelenken. In besonders schweren Fällen kann Hämophilie A zu lebensbedrohlichen Situationen führen.<br />Patienten werden durch intravenöse Gabe von FVIII Produkten behandelt.<br />Die häufigste Nebenwirkung bei dieser Behandlung ist das Auftreten von Antikörpern gegen FVIII, die die Wirksamkeit des FVIII Produktes hemmen.<br /> Diese Nebenwirklung tritt in 25-30% der Patienten mit schwerer Hämophilie A auf. Um die Bildung von Antikörper gegen FVIII bei zukünftigen Therapieansätzen zu vermeiden, ist es wichtig die grundlegenden Regulationsmechanismen der Antikörperbildung gegen FVIII zu verstehen. In dieser Arbeit wurden die verschiedenen Regulationsmechanismen der Entwicklung von Antikörpern gegen FVIII diskutiert. Insbesondere wurde die Bedeutung von T Zellen in der Regulation der Entwicklung von Antikörpern gegen FVIII untersucht. Für die Untersuchungen wurde ein neuartiges hämophiles Mausmodell eingesetzt, das ein humanes MHC II exprimiert. Mit Hilfe dieses Modelles konnten wir die T Zell Epitope von FVIII für das humane MHC II Molekül, HLA-DRB1*1501, charakterisieren. Weiterhin konnten wir zeigen, dass die Induktion von Antikörpern gegen FVIII in diesem Modell T Zell abhängig ist und nur wenige spezifische T Zell Epitope involviert.<br />Interessanterweise binden die identifizierten Epitope nicht nur an HLA-DRB1*1501 sondern auch an verschiede andere MHC II Moleküle, wodurch die Relevanz dieser Arbeit für eine große Patientengruppe gegeben ist. Zusammenfassend stellen die Ergebnisse dieser Arbeit wesentliche neue Erkenntnisse dar, die zum besseren Verständnis der Regulationsmechanismen der Entwicklung von Antikörpern gegen FVIII beitragen.<br />

The bleeding disorder hemophilia A is caused by the absence or reduction of functionally active coagulation factor VIII (FVIII) in the circulation. Patients with hemophilia A suffer from frequent muscle and joint bleeds. Trauma can even lead to life threatening situations.<br />Patients are currently treated with intravenous replacement therapy of the missing FVIII protein. The major complication in the replacement therapy is the development of inhibitory antibodies to FVIII in about 25% of the patients with severe hemophilia A. Current efforts try to answer the basic question why some patients develop anti-FVIII antibodies while others tolerate the administered protein. Understanding the general mechanisms involved in the induction of antibody responses to FVIII would be beneficial in the design of future therapies for hemophilia A patients. In the present thesis we discuss the significance of CD4+ T cells in the induction of high affinity antibodies to FVIII.<br />Furthermore we characterize the T cell epitopes that are involved in the induction of an immune response to FVIII in a new MHC class II humanized mouse model for hemophilia A. We can demonstrate that the immune response against FVIII in human MHC class II transgenic hemophilic animals involves FVIII-specific CD4+ T cells. Furthermore we can show that T cell responses to FVIII are driven by a small set of FVIII-specific T cell epitopes that are recognized by multiple human MHC class II haplotypes and are therefore considered to be promiscuous.<br />Additionally we can demonstrate that this new humanized mouse model for hemophilia A provides a major advance in the identification of FVIII specific T cell epitopes compared to conventional hemophilia A models. We conclude that our findings are valuable for the design of future treatment strategies to circumvent or eradicate the development of unwanted immune responses to FVIII. Additionally we believe that the human MHC class II transgenic hemophilic mouse model provides a new tool to study the induction of anti-FVIII antibodies in a human MHC class II dependent setting.