C-reactive protein (CRP) as a pathological factor in inflammation and ischemia/reperfusion injury: therapeutic implications
Final Report Abstract
Es ist uns mit diesem Projekt gelungen die Relevanz des akuten Phase Proteins CRP in akuten Entzündungsreaktionen zu etablieren. Wir konnte dabei zeigen, das CRP ein wesentlicher Faktor in der ortsständigen Verstärkung der Entzündungsantwort in Entzündungsarealen ist. Dies konnte sowohl in vitro als auch in vivo in Tiermodellen der sterilen Entzündung demonstriert werden. Der zu Grunde legende Mechanismus wurde dabei dargelegt und es konnte gezeigt werden, dass das nicht inflammatorisch wirkende zirkulierende CRP (pCRP) in Entzündungsarealen an Zellmembranen von aktivierten oder geschädigten Zellen bindet. Dies führt zu einer Konformationsänderung hin zu einer pro-inflammatorischen CRP Isoform pCRP*. Das resultierenden pCRP* verstärkt die Entzündung und den Gewebeschaden. Somit konnte dieser Mechanismus als potentielles Ziel von Therapeutika identifiziert werden, die überschießende Entzündungsantworten verhindern sollen, um somit antiinflammatorisch protektiv zu wirken. Mit den gewonnenen Erkenntnissen stellte sich damit die Konformationsänderung vom inerten pCRP zum pro-inflammatorischen pCRP* als Ziel unserer Therapiestrategie dar. Mittels Molecular-Modelling konnten wir small-molecule Inhibitoren entwickeln die diesen wesentlichen Schritt behindern. Hier war das Ziel durch ein Ligandenmimetikum eine kompetetive Bindung der Compounds in der PC-Bindungstasche des CRP zu erzielen, so dass Membranbindung und damit die Konformationsändeurng hin zum pro-inflammatorischen pCRP* inhibiert wird. Die so gewonnenen Inhibitoren konnten in in vitro screening Assays bzgl. Affinität und Wirkung selektioniert werden und die Compound C10M als Idealkandidat identifiziert werden. Mittels Kristallographie konnte die Bindung von C10M in der PC Bindetasche dargestellt werden und C10M in Tierversuche überführt werden. In mehreren Tiermodellen konnte der therapeutische Nutzen einer CRP Blockade durch C10M verifiziert werden und die Pharmakokinetik bestimmt werden. Uns liegt somit nun ein Inhibitor der proinflammatorischen CRP Wirkung vor, der lediglich die pCRP* meditierte Exazerbation der Entzündungsantwort inhibiert ohne eine generelle Immunsuppression zu bewirken.
Publications
- A conformational change of C-reactive protein in burn wounds unmasks its pro-inflammatory properties. Int. Immunol. 2014. 2014 Aug;26(8):467-78
Braig D, Kaiser B, Thiele JR, Bannasch H, Peter K, Stark GB, Koch H-G, Eisenhardt SU
(See online at https://doi.org/10.1093/intimm/dxu056) - The dissociation of pentameric to monomeric C-reactive protein localizes and aggravates inflammation: In vivo proof of a powerful pro-inflammatory mechanism and a new anti-inflammatory strategy. Circulation. 2014 Jul 1;130(1):35-50
Thiele JR, Habersberger J, Braig D, Schmidt Y, Goerendt K, Maurer V, Bannasch H, Scheichl A, Woollard KJ, von Dobschütz E, Kolodgie F, Virmani R, Stark GB, Peter K, Eisenhardt SU
(See online at https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.113.007124) - Targeting C-reactive Protein in inflammatory disease by preventing conformational changes. Mediators Inflamm. 2015;2015:372432
Thiele JR, Zeller J, Bannasch H, Stark GB, Peter K, Eisenhardt SU
(See online at https://doi.org/10.1155/2015/372432) - Transitional changes in the CRP structure lead to the exposure of proinflammatory binding sites. Nat Commun. 2017 Jan 23;8:14188
Braig D, Nero TL, Koch HG, Kaiser B, Wang X, Thiele JR, Morton CJ, Zeller J, Kiefer J, Potempa LA, Mellett NA, Miles LA, Du XJ, Meikle PJ, Huber-Lang M, Stark GB, Parker MW, Peter K, Eisenhardt SU
(See online at https://doi.org/10.1038/ncomms14188) - A Conformational Change in C- Reactive Protein Enhances Leukocyte Recruitment and Reactive Oxygen Species Generation in Ischemia/Reperfusion Injury. Front Immunol. 2018 Apr 16;9:675
Thiele JR, Zeller J, Kiefer J, Braig D, Kreuzaler S, Lenz Y, Potempa LA, Grahammer F, Huber TB, Huber-Lang M, Bannasch H, Stark GB, Peter K, Eisenhardt SU
(See online at https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00675)
