Entwicklung eines zellbasierten Nachweisverfahrens für Serum-anti-Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein-Antikörper
Development of a cell-based assay for the detection of serum anti-myelin oligodendrocyte glycoprotein antibodies
by Alexander Fichtner
Date of Examination:2024-12-03
Date of issue:2024-11-29
Advisor:Prof. Dr. Christine Stadelmann-Nessler
Referee:Prof. Dr. Christine Stadelmann-Nessler
Referee:Prof. Dr. Francesca Odoardi
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10906
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Format:PDF
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Abstract
English
Myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) is a protein of the outermost layer of the myelin sheath that plays an important role in the pathogenesis of idiopathic demyelinating diseases. The detection of anti-MOG-specific autoantibodies has increased in clinical relevance in recent decades, particularly in paediatric and adolescent patients, and has given rise to the group of MOG-IgG-associated demyelinating diseases (MOGAD). Cell-based assays are particularly necessary for the detection of anti-MOG antibodies, as they provide specific evidence of pathogenic antibodies due to the conformation-dependent detection of antigenic epitopes. Therefore, a cell-based assay for antibody detection was developed by cloning and transfection of the MOG gene into HEK293A cells. The suitability of the assay was tested using flow cytometry. Subsequently, serum samples from a cohort (n = 16) undergoing treatment at the Department of Paediatrics and Adolescent Medicine were initially tested for anti-MOG antibodies in a blinded manner. The patients' data (including symptoms, serological findings, radiological findings) were then retrospectively analysed and compared with the measured MOG antibody values. Positive anti-MOG antibodies were detected in 6 of the 16 patients using the described assay, all of whom were diagnosed with a disease from the MOGAD group. Two other patients with MOGAD had negative results in this assay, but previously had positive MOG values measured externally. Two other patients with negative antibody values were diagnosed with a multiphasic acute disseminated encephalomyelitis with recurring optic neuritis and a monolateral optic neuritis, respectively. Further 6 patients with negative results were diagnosed with multiple sclerosis. This work shows that cells with regularly conformed MOG protein can be developed for a cell-based assay to detect antibodies in the serum of patients. In addition, the flow cytometry analyses showed that these cells are able to specifically bind anti-MOG antibodies. Finally, these cells could be used to detect or exclude anti-MOG antibodies in patient serum. In the cohort analysed (n = 16), positive anti-MOG antibodies were detected in 6 cases. The diagnosed diseases all belonged to the MOGAD. All six cases with multiple sclerosis were MOG antibody negative, which is consistent with the current literature. In conclusion, it can be said that antibody diagnostics using cell-based assays should be carried out in every paediatric patient with initial symptoms of a demyelinating disease and, in the event of positive antibody detection, further serological tests should also be carried out at regular intervals and especially in the event of new relapses.
Keywords: demyelinating disease; myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG); autoantibodies; cell-based assay; flow cytometry
German
Das Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG) ist ein Protein der äußersten Schicht der Myelinscheide, welches in der Pathogenese von idiopathischen demyelinisierenden Erkrankungen eine wichtige Rolle spielt. Der Nachweis anti-MOG-spezifischer Autoantikörper hat in den letzten Jahrzehnten, insbesondere bei Patient*innen im Kinder und Jugendalter, an klinischer Relevanz zugenommen und den Formenkreis der MOG-IgG-assoziierten demyelinisierenden Erkrankungen (MOGAE) begründet. Zum Nachweis der anti-MOG-Antikörper sind insbesondere Zell-basierte Assays notwendig, da sie aufgrund der Konformations-abhängigen Detektion antigener Epitope einen spezifischen Nachweis für pathogene Antikörper erbringen. Aufgrund dessen wurde ein Zell-basiertes Assay zum Antikörpernachweis durch Klonierung und Transfektion des MOG-Gens in HEK293A-Zellen entwickelt. Mittels Durchflusszytometrie wurde die Tauglichkeit des Assays überprüft. Anschließend wurden Serumproben einer Kohorte (n = 16), die sich zur Behandlung in der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin befanden, zunächst verblindet auf anti-MOG-Antikörper hin untersucht. Im Nachhinein wurden dann die Daten der Patient*innen (u.a. Symptomatik, serologische Befunde, radiologische Befunde) retrospektiv analysiert und mit den Messwerten der MOG-Antikörper abgeglichen. Bei 6 der 16 Patient*innen wurden positive anti-MOG-Antikörper mit dem beschriebenen Assay nachgewiesen, bei denen allen eine Erkrankung aus der Gruppe der MOGAE diagnostiziert worden ist. Zwei weitere Patient*innen mit MOGAE hatten negative Messwerte in diesem Assay, jedoch zuvor extern gemessene positive MOG-Titer. Bei zwei weiteren Patient*innen mit negativen Antikörperwerten hatten eine multiphasische akute disseminierte Encephalomyelitis mit rekurrierenden Optikusneuritiden bzw. eine monolaterale Optikusneuritis. Weitere 6 MOG-negative Patient*innen erhielten die Diagnose einer multiplen Sklerose. In dieser Arbeit konnte somit zuerst gezeigt werden, dass Zellen mit regelhaft konformiertem MOG-Protein für ein Zell-basiertes Assay zum Nachweis von Antikörpern im Serum von Patient*innen entwickelt werden können. Außerdem konnten die Analysen der Durchflusszytometrie zeigen, dass diese Zellen in der Lage sind, anti-MOG-Antikörper spezifisch zu binden. Und schließlich konnten diese Zellen dazu verwendet werden, anti-MOG-Antikörper im Patient*innenserum nachzuweisen oder auszuschließen. In der untersuchten Kohorte (n = 16) wurden in 6 Fällen positive anti-MOG-Antikörper nachgewiesen. Die diagnostizierten Erkrankungen zählten alle zu den MOGAE. Alle sechs Fälle mit multipler Sklerose waren MOG-Antikörper negativ, was mit der aktuellen Literatur in Einklang zu bringen ist. Abschließend kann man sagen, dass die Antikörperdiagnostik mittels Zell-basierter Assays bei jedem/r pädiatrischen Patient*in mit initialer Symptomatik einer demyelinisierenden Erkrankung durchgeführt werden sollte und bei positivem Antikörpernachweis auch weitere serologische Untersuchungen in regelmäßigen Abständen und insbesondere bei neuen Schüben erfolgen sollten.
Schlagwörter: Demyelinisierende Erkrankung; Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein; Autoantikörper; Zell-basiertes Nachweisverfahren; Durchflusszytometrie
