Antibody fragments inhibiting amyloid beta-aggregation - a potential treatment for Alzheimer's disease
(2014) KEMT30 20141Department of Chemistry
- Abstract
- The aggregation of amyloid-β peptide (Aβ) into amyloid fibrils and plaques is one culprit to Alzheimer’s disease pathogenesis. Once a small concentration of amyloid fibrils has formed through primary nucleation, a fibril-catalysed secondary nucleation takes over, leading to a close to exponential growth. Here, we have investigated the effect of five (J46, I48, J44, I68 and J7) out of twelve previously selected, single chain antibody fragments (scFv’s) on Aβ42 aggregation. By monitoring Thioflavin (ThT) fluorescence as a function of time, a retarding effect on Aβ fibrillation was observed in presence of all scFv’s. The kinetic curves indicate at least three mechanisms of action; 1) J46 only affects the lag time, which suggest inhibition of... (More)
- The aggregation of amyloid-β peptide (Aβ) into amyloid fibrils and plaques is one culprit to Alzheimer’s disease pathogenesis. Once a small concentration of amyloid fibrils has formed through primary nucleation, a fibril-catalysed secondary nucleation takes over, leading to a close to exponential growth. Here, we have investigated the effect of five (J46, I48, J44, I68 and J7) out of twelve previously selected, single chain antibody fragments (scFv’s) on Aβ42 aggregation. By monitoring Thioflavin (ThT) fluorescence as a function of time, a retarding effect on Aβ fibrillation was observed in presence of all scFv’s. The kinetic curves indicate at least three mechanisms of action; 1) J46 only affects the lag time, which suggest inhibition of the primary nucleation; 2) I48 and J44 only affect the elongation rate, which suggest inhibition of the secondary nucleation; and 3) I68 and J7 affect both the lag time and elongation rate, which suggest either a combination of the two mechanisms or an inhibition of fibril elongation. Spot Array and surface plasmon resonance (SPR) analyses of I48 and I68 confirmed their affinity for Aβ42 fibrils and suggested recognition of a conformational epitope. The SPR measurements also served to estimate the rate (ka and kd) and binding (KD) constants. The various amino acid compositions of the scFv’s complementary determining regions (CDR’s), revealed by DNA sequencing, imply that different intermolecular interactions are important for their binding to Aβ fibrils. This study shows that even though antibodies are selected against fibrils with the same technique, they can exhibit different properties. Thus, we suggest more in vitro studies during preclinical trials, as a complement to the in vivo, to increase understanding of the molecular effects on Aβ aggregation. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Alzheimers sjukdom är den vanligaste orsaken till demens. Bland dem som är 65 år eller äldre, lider var åttonde person av sjukdomen. Åldrande, våld mot huvudet och nära släktskap med någon med Alzheimer är några riskfaktorer. Orsaken till symptom, såsom förvirring och minnesförlust, är att hjärncellerna bryts ner. Nedbrytningen beror i sin tur på att det sker en ökad produktion av det så kallade beta-amyloidproteinet, vilket hopar sig i hjärnan till plack. Det är själva anhopningsprocessen (”aggregeringen”) eller någon av de former som bildas på vägen som är giftiga. Det finns ännu inget läkemedel som kan fördröja eller stoppa sjukdomsprocessen. En behandlingsform som det forskas på är antikroppar; antikroppar som angriper... (More)
- Alzheimers sjukdom är den vanligaste orsaken till demens. Bland dem som är 65 år eller äldre, lider var åttonde person av sjukdomen. Åldrande, våld mot huvudet och nära släktskap med någon med Alzheimer är några riskfaktorer. Orsaken till symptom, såsom förvirring och minnesförlust, är att hjärncellerna bryts ner. Nedbrytningen beror i sin tur på att det sker en ökad produktion av det så kallade beta-amyloidproteinet, vilket hopar sig i hjärnan till plack. Det är själva anhopningsprocessen (”aggregeringen”) eller någon av de former som bildas på vägen som är giftiga. Det finns ännu inget läkemedel som kan fördröja eller stoppa sjukdomsprocessen. En behandlingsform som det forskas på är antikroppar; antikroppar som angriper beta-amyloidproteinet och hindrar det från att aggregera och därmed också förhindrar skadorna på hjärnan. De antikroppar som hittills testats i kliniska prövningar på personer med Alzheimer har haft dålig effekt och orsakat svåra biverkningar. I detta arbete har ett antal olika antikroppar mot beta-amyloidproteinet studerats. Alla undersökta antikroppar fördröjde aggregeringen. Till vilken grad och på vilket sätt aggregeringen fördröjdes, skiljde däremot mellan antikropparna. Vi fann att de aminosyror som är nödvändiga för att binda till beta-amyloidproteinet varierade mellan de olika antikropparna. Vidare försökte vi hitta vilka aminosyror hos beta-amyloidproteinet som binder antikropparna. Detta lyckades inte, vilket kan betyda att antikropparna endast känner igen beta-amyloidproteinet då det är i sin aggregerade form. Denna studie visar på hur olika egenskaper antikroppar mot beta-amyloidproteinet kan har. För att framtida kliniska prövningar ska lyckas bättre, föreslår vi därför en utökning av studier som denna under ett tidigt skede vid utvecklingen av ny antikropp. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/4780525
- author
- Munke, Anna LU
- supervisor
-
- Sara Linse LU
- organization
- course
- KEMT30 20141
- year
- 2014
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- proteinvetenskap, protein science
- language
- English
- id
- 4780525
- date added to LUP
- 2014-11-19 11:55:01
- date last changed
- 2014-11-19 11:55:01
@misc{4780525,
abstract = {{The aggregation of amyloid-β peptide (Aβ) into amyloid fibrils and plaques is one culprit to Alzheimer’s disease pathogenesis. Once a small concentration of amyloid fibrils has formed through primary nucleation, a fibril-catalysed secondary nucleation takes over, leading to a close to exponential growth. Here, we have investigated the effect of five (J46, I48, J44, I68 and J7) out of twelve previously selected, single chain antibody fragments (scFv’s) on Aβ42 aggregation. By monitoring Thioflavin (ThT) fluorescence as a function of time, a retarding effect on Aβ fibrillation was observed in presence of all scFv’s. The kinetic curves indicate at least three mechanisms of action; 1) J46 only affects the lag time, which suggest inhibition of the primary nucleation; 2) I48 and J44 only affect the elongation rate, which suggest inhibition of the secondary nucleation; and 3) I68 and J7 affect both the lag time and elongation rate, which suggest either a combination of the two mechanisms or an inhibition of fibril elongation. Spot Array and surface plasmon resonance (SPR) analyses of I48 and I68 confirmed their affinity for Aβ42 fibrils and suggested recognition of a conformational epitope. The SPR measurements also served to estimate the rate (ka and kd) and binding (KD) constants. The various amino acid compositions of the scFv’s complementary determining regions (CDR’s), revealed by DNA sequencing, imply that different intermolecular interactions are important for their binding to Aβ fibrils. This study shows that even though antibodies are selected against fibrils with the same technique, they can exhibit different properties. Thus, we suggest more in vitro studies during preclinical trials, as a complement to the in vivo, to increase understanding of the molecular effects on Aβ aggregation.}},
author = {{Munke, Anna}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Antibody fragments inhibiting amyloid beta-aggregation - a potential treatment for Alzheimer's disease}},
year = {{2014}},
}