Therapeutic efficacy of JEW-M449 anti-TCTP monoclonal antibody in improving allergic airway inflammation in mice

Abstract

Translationally controlled tumor protein (TCTP) is a multifunctional protein that plays an essential role in various physiological cellular events, including immune responses, cell cycle progression, anti-apoptotic activity, and suppression of Na, K-ATPase. Specifically, TCTP exists in the extracellular space as a dimer form and has cytokine-like extracellular functions, including stimulation of histamine release and Th2 cytokine production from IgE-sensitized basophils and mast cells. Dimeric TCTP (dTCTP) has been identified as a key inflammatory mediator in asthma and allergies, with its secretion during the late phase of allergic reactions implicating its role in these diseases. Blockade of dTCTP function has emerged as a promising anti-allergic therapeutic approach. Although exogenous corticosteroids are commonly used to treat asthma, long-term high-dose steroid therapy can have a number of negative side effects. Therefore, novel alternative drugs or treatment approaches are needed to better manage lung inflammation and asthma symptoms. In recent years, several signaling molecules have emerged as suitable targets for severe asthma therapy. Indeed, various monoclonal antibodies (mAbs), such as tezepelumab, dupilumab, mepolizumab, reslizumab, and benralizumab, have shown efficacy in reducing exacerbations of severe persistent eosinophilic asthma, and these mAbs are already available in clinical practice. I utilized phage display technology to generate TCTP-specific mAbs and found that JEW-M449 has the highest affinity for binding to both monomeric TCTP (monomeric TCTP) and dTCTP. This study aimed to evaluate the efficacy of JEW-M449, an anti-TCTP mAb, in mitigating airway inflammation in a murine model of ovalbumin (OVA)-induced allergic airway inflammation. I first demonstrated that JEW-M449 effectively bound to the flexible loop (FL) of TCTP and significantly inhibited dTCTP-induced IL (Interleukin)-8 release in human bronchial epithelial cells (BEAS-2B). In vivo, JEW-M449 reduced inflammatory cell infiltration, suppressed type 2 cytokine production, and attenuated goblet cell hyperplasia and mucus secretion in OVA sensitized mice. In the subsequent experiments, I focused on whether directly delivering JEW-M449 into the respiratory tract is a more effective way of mitigating airway inflammation in a mouse model of OVA-induced allergic airway inflammation than delivering this antibody via the systemic route. OVA-sensitized mice were intranasally administered JEW-M449 to enable its direct delivery to the respiratory tract before OVA challenge. I evaluated the changes in the levels of bronchoalveolar lavage fluid (BALF) cells, T helper type 2 (Th2) cytokines, OVA-specific immunoglobulin E (IgE), and histopathological alterations in the lung tissues. Intranasal (IN) administration of JEW-M449 significantly ameliorated the pathological changes associated with OVA-induced lung injury, including reduced inflammatory cell infiltration and mucus hypersecretion. Administration of JEW-M449 via the IN route in mice resulted in a reduction of OVA-mediated induction of Th2 cytokines in BALF and lung homogenates. Importantly, JEW-M449 delivered via the IN route reached the lung tissue more effectively and exerted superior anti-inflammatory effects in OVA-challenged mice than the systemically delivered JEW-M449. In summary, this study provides valuable insights into the potential of targeting dTCTP as a therapeutic strategy for treating allergic asthma. These findings highlight the role of anti-TCTP mAbs as effective therapeutic agents with anti-inflammatory effects on allergic airway inflammation. Moreover, directly administering anti-TCTP mAbs to the lungs by targeting dTCTP offers a promising approach for developing novel treatments for asthma.;번역 조절 종양 단백질(TCTP)은 면역 반응, 세포 주기 진행, 항아포토틱 활동, Na+, K+-ATPase 억제 등 다양한 생리적 세포 사건에서 중요한 역할을 하는 다기능 단백질이다. 특히, TCTP는 세포 외에 이합체 형태로 존재하며, 면역글로불린(Ig) E 감작된 호염기구와 비만 세포로부터 히스타민 방출 및 T-헬퍼 타입 2(Th2) 사이토카인 생성을 자극하는 등 사이토카인 유사 세포 외 기능을 가지고 있다. 이합체성 TCTP(dTCTP)는 천식과 알레르기의 주요 염증 매개체로 확인되었으며, 알레르기 반응의 후기 단계에서 분비되는 dTCTP는 이러한 질병에 관여하는 역할을 한다. dTCTP 기능의 차단은 유망한 항알레르기 치료 방법으로 떠오르고 있다. 외인성 코르티코스테로이드는 천식 치료에 자주 사용되지만, 장기간의 고용량 스테로이드 치료는 여러 가지 해로운 영향을 미칠 수 있다. 따라서 폐 염증과 천식 증상을 더 잘 조절하기 위해서는 혁신적인 대체 약물이나 치료 방법이 필요하다. 최근 몇 년 동안 여러 신호 분자가 중증 천식 치료에 적합한 표적으로 부상했다. 실제로 테제펠루맙, 듀필루맙, 메폴리주맙, 레슬리주맙, 벤랄리주맙과 같은 다양한 단일 클론 항체(mAb)는 중증 지속성 호산구성 천식의 악화를 줄이는 데 효과가 있는 것으로 나타났으며, 이러한 mAb 약물은 이미 의료 현장에서 사용 되고 있다. 본 연구에서는 파지 디스플레이 기술을 활용하여 TCTP 특이적 mAbs를 생성한 결과, JEW-M449가 단량체 TCTP(mTCTP)와 dTCTP에 결합하는 데 가장 높은 친화력을 가진다는 것을 발견했다. 이 연구는 오발부민(OVA) 유발 알레르기 기도 염증의 쥐 모델에서 항-TCTP mAb인 JEW-M449의 기도 염증 완화 효능을 평가하는 것을 목표로 했다. 먼저 in vitro 실험에서, JEW-M449가 TCTP의 유연 루프(FL)에 효과적으로 결합하고 dTCTP가 인간 기관지 상피 세포(BEAS-2B)에서 IL(인터루킨)-8 방출을 유도하는 것을 상당히 억제한다는 것을 입증했다. In vivo 실험에서, JEW-M449의 전신 투여는 염증 세포 침윤을 감소시키고, 제2형 사이토카인 생성을 억제하며, OVA로 유도된 쥐에서 잔세포 증식과 점액 분비를 약화시켰다. 후속 실험은 JEW-M449를 직접 호흡기로 전달하는 것이 전신 경로를 통해 항체를 전달하는 것보다 OVA에 의해 유발된 알레르기 기도 염증의 쥐 모델에서 기도 염증을 완화하는 더 효과적인 방법인지에 초점을 맞췄다. OVA에 의해 유발된 알레르기 기도 염증의 쥐에게 JEW-M449를 비강 내 투여하여 OVA 유발 전에 호흡기로 직접 전달할 수 있도록 했다. 기관지 폐포 세척액(BALF) 세포, Th2 사이토카인, OVA 특이 IgE 및 폐 조직의 조직병리학적 변화 수준의 변화를 평가했다. JEW-M449의 비강 내(IN) 투여는 염증 세포 침윤 감소와 점액 과다 분비를 포함한 OVA 유발 폐 손상과 관련된 병리학적 변화를 크게 개선했다. 쥐에게 IN 경로를 통해 JEW-M449를 투여한 결과 BALF와 폐 균질액에서 Th2 사이토카인의 OVA 매개 유도가 감소했다. 중요한 것은 IN 경로를 통해 전달된 JEW-M449가 폐 조직에 더 효과적으로 도달하여 IP로 전달된 JEW-M449보다 OVA에 감염된 쥐에서 우수한 항염증 효과를 발휘했다는 점이다. 요약하자면, 이 연구는 알레르기 천식 치료를 위한 치료 전략으로서 dTCTP를 표적으로 삼는 잠재력에 대한 귀중한 통찰을 제공한다. 이러한 연구 결과는 알레르기 기도 염증에 대한 항염증 효과를 가진 효과적인 치료제로서 항-TCTP mAb의 역할을 강조하며 dTCTP를 표적으로 삼아 폐에 항-TCTP mAb를 직접 투여하는 것은 천식에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 유망한 접근 방식을 제공한다.