Mangel på komplementfaktor 5 (C5): Kartlegging av den genetisk defekten og betydningen av komplementfaktor 5 for inflammasjonsprosessen og infeksjonsforsvaret.

Komplementfaktor 5 (C5) i inflammasjonsprosessenKomplementsystemet er en viktig del av det medfødte immunsystemet og er også sentralt i samspillet mellom inflammasjon og hemostase. Ved hjelp av blod fra en person som mangler komplementfaktor 5 (meget sjelden, kun noen få titalls personer på verdensbasis) har vi studert hvilken rolle dette proteinet har i en rekke ulike prosesser og reaksjoner.I ett delprosjekt har vi studert hvilken rolle C5 har i de reaksjonene som oppstår når blod møter fremmede overflater. Dette skjer bl.a. ved ulike former for "rensing" av blodet utenfor kroppen som ved dialyse, plasmaferese og LDL-aferese (behandling av arvelig høyt kolesterol). Vi har påvist hvilke reaksjoner som er avhengige av komplementsystemet generelt, komplementfaktor C5 spesielt eller som er helt uavhengige av disse. En vitenskapelig artikkel vedrørende disse mekanismene er for tiden til vurdering i et internasjonalt tidsskrift, og arbeid inngår som en del av et doktorgradsprosjekt. I et annet delprosjekt har vi kartlagt hvilken rolle C5 har den i koagulasjon utløst av bakterien E. coli. I forbindelse med alvorlig infeksjoner (sepsis) er intravaskulær koagulasjon en fryktet komplikasjon. Funnene ble presentert på den internasjonale komplementkongressen i Japan høsten 2016 og en artikkel omhandlende resultatene er under utarbeidelse. Dette arbeidet inngår i et annet doktorgradsprosjekt. I et tredje delprosjekt har vi i samarbeid med britiske forskere påvist at selv om den aktuelle pasienten mangler C5 i perifert blod ser det ut for at pasienten har intracellulært C5 (eller deler av molekylet) og at dette intracellulære proteinet er avgjørende for en rekke sekundære inflammasjonsreaksjoner i både monocytter og lymfocytter. Funnene ble presentert på den internasjonale komplementkongressen i Japan høsten 2016. Noen kontrollforsøk gjenstår før en artikkel som beskriver disse funnene vil bli submittert. Selv om genetisk mangel på komplementfaktor 5 er en uhyre sjelden tilstand har arbeidet relevans av flere grunner. For det første gir det oss en unik mulighet til å studere betydningen av akkurat dette proteinet. Tidligere studier som har forsøkt å kartlegge betydningen av C5 har brukt blokkerende antistoffer eller forsøk på fjerning av C5 fra det undersøkte blodet, men slike teknikker er beheftet men en rekke usikkerheter. For det andre er antistoff mot C5 på vei inn i klinisk bruk, og allerede godkjent ved to tilstander/lidelser. Dette betyr at vi vil kunne møte pasienter som har en reell om ikke genetisk C5-mangel. Det er derfor viktig å ha størst mulig kjennskap til hva en slik mangel vil innebære for øvrige prosesser i kroppen.

Mangel på komplementfaktor 5 (C5): Kartlegging av genetikken og betydningen av C5 for inflammasjon og infeksjonsforsvaret.Komplementsystemet står sentralt som induktor og regulator av inflammasjonsprosessen. Ved hjelp av blod fra en pasient med medfødt, genetisk mangel på en av faktorene i komplementkaskaden kan den biologiske betydningen av dette proteinet studeres. Dette kan gi viktig, ny kunnskap om komplementsystemets betydning i betennelsesreaksjoner.Komplementsystemet står sentralt som induktor og regulator av inflammasjonsprosessen. Kunnskap om komplementsystemets rolle er skaffet til veie ved in vitro-studier hvor man har anvendt ulike hemmere av komplementsystemet, og ved ulike dyremodeller, hvor knock-out mus gitt viktig informasjon. Dyremodeller har sine begrensninger med hensyn til relevans for human biologi. Pasienter med medfødte, genetiske defekter er naturens egne ”knock-outs” og er særdeles viktige når den biologiske betydningen av det eller de proteiner som mangler skal studeres. Det er påvist defekter i en lang rekke av faktorene i komplement-kaskaden. Komplett C5-mangel er dog en meget sjelden tilstand og bare påvist hos noen få ti-talls individer på verdensbasis. Proteinet C5, via sine spaltingsprodukter C5a og C5b, er et meget sentralt protein i den siste delen av komplement-aktiveringen. C5a er et svært potent anafylatoxin og C5b inngår i dannelsen av det terminale komplementkompleks. Vår forskningsgruppe har i mange år studert betydningen av komplementsystemet i inflammasjonsprosessen, de siste årene spesielt ved hjelp av en egenutviklet in vitro fullblodsmodell. Studiene har i den senere tid i stor grad fokusert på interaksjonen mellom komplement og CD14/Toll-like reseptorer, som begge er sentrale aktører i den umiddelbare gjenkjennelse av mikrober og av kroppens egne faresignaler. Modeller for sepsis er utviklet både in vitro (human og gris) og in vivo (gris). Gruppen har også lang erfaring i å studere komplementsystemets betydning som indikator for og induktor av inflammasjon utløst av medisinske biomaterialer (”biokompatibilitet”). I disse ulike studiene av komplement som induktor av inflammasjon har det vært benyttet spesifikke hemmere av komplementaktivering. Ved hjelp av blod fra en pasient med komplett C5-mangel – den første beskrevne i Norge - har vi for noen år tilbake utvidet forståelsen av komplementsystemets rolle i inflammasjon indusert in vitro av de Gram-negative bakteriene E. coli og N. Meningitidis. Det er kjent at genetisk mangel av C5 gir økt risiko for infeksjon med Neisseria. Selv om genetisk C5-mangel er meget sjelden og det fra et klinisk ståsted kan synes mindre interessant å studere dette i detalj er det noen viktige aspekter som ikke må undervurderes. For det første gir som nevnt genetiske defekter (humane ”knock-outs”) oss en unik mulighet til å studere betydningen av enkelt-proteiners betydning i biologisk prosesser. For det andre er hemming av komplementsystemet i ferd med å bli etablert behandling ved flere lidelser. Det monokolonale antistoffet eculizumab (Soliris®) som inaktiverer C5 er allerede godkjent for bruk ved paroxysmal nokturnal hemoglobinuri (PNH) og lovende ved andre alvorlige tilstander som for eksempel hemolytisk uremisk syndrom. Funksjonell iatrogen C5-mangel vil derfor i årene fremover sannsynligvis være noe klinikere vil støte på og kunnskap om hvordan de biologisk prosessene da er påvirket vil være av stor betydning. Også andre preparater med blokkerende effekt på C5 eller andre komponenter i komplement-kaskaden er under utprøving i klinikken. For det tredje vil inngående kunnskap om enkeltproteiners betydning i biologiske prosesser åpne for nye terapeutiske muligheter dersom det kan vise seg at blokkering av disse proteinene kan modifisere sykdomsprosesser på en gunstig måte. Våre publiserte data fra det siste året viser hvordan C5 bidrar til å aktivere og deaktivere gener i inflammasjonsprosessen.

Mangel på komplementfaktor 5Komplementsystemet er et sett av eggehvitestoffer som står sentralt i infeksjonsforsvaret, men som også deltar i reparasjon og opprettholdelse av likevekt i kroppens vev og organer. Mange betydninger og funksjoner i komplementsystemet er godt kjent, men det er også forhold som er mangelfullt kartlagt.Genetiske defekter med mangel på spesifikke proteiner er tilstander hvor det er mulig å studere betydningen av enkeltproteiner i ulike fysiologiske prosesser. Ved hjelp av blod fra en person med medfødt mangel på komplementfaktor 5 - en meget sjelden tilstand - forsøker vi å kartlegge hvilken betydning dette proteinet spesielt, og komplementsystemet generelt, har for en lang rekke prosesser i infeksjonsforsvaret, blodproppdannelse og andre fysiologiske prosesser. Det er fra før kjent at når kolesterol-krystaller kommer inn i blodåreveggen og starter prosessen med å danne åreforkalkning skjer det via en betennelsesprosess med frisetting av mange signalmolekyler. Vi har vist at denne betennelsesprosessen er avhengig av komplementsystemet og av komplementfaktor 5. Med bakgrunn i den nære forbindelsen mellom betennelsesprosesser (inflammasjon) og blodets levringsfunksjon (koagulasjon) har vi også undersøkt koagulasjon og blodplate-funksjon ved C5-mangel. Våre funn tyder på alle koagulasjonsfaktorer og blodets koaguleringsevne fungerer normalt under normale betingelser ved mangel på C5. Videre fant vi heller ingen tegn til at blodplatefunksjonen var påvirket av C5-mangel. I samarbeid med engelske forskere har vi kartlagt betydningen av C5 for funksjonen av en undergruppe av de hvite blodlegemene - de såkalte Th1-lymfocyttene. Resultatene herfra antyder at C5 er helt nødvendig for at disse lymfocyttene skal fungere optimalt. Det videre arbeidet i prosjektet tar sikte på å kartlegge hvilken betydning C5 har i forbindelse med infeksjoner. Ved å skape en betennnelsesreaksjon i blod i reagensglass ved å tilsette bakterier kan vi studere hvilken betydning C5 har for opp- og nedregulering av gener som er involvert i betennelsesprosessen. Vi kan også studere hvordan koagulasjonsprosessen er påvirket i en slik ikke-fysiologisk tilstand.I tillegg studerer vi betydning av C5 i betennelsesprosessen som oppstår når blod møter fremmede overflater. Resultater fra disse forsøkene vil foreligge i løpet av året.