Pathophysiology of recurrent IgA nephropathy after renal transplantation by analysis of abnormal O-glycans of immortalized B cell-produced IgA

• Project/Area Number: 18K16734
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nakazawa Shigeaki 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (80759530)
• Project Period (FY): 2021-03-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: IgA腎症 / 腎移植 / O型糖鎖 / 不死化B細胞下部 / IgAN / 不死化B細胞 / 異常糖鎖IgA / 不死化B細胞株 / O型糖鎖構造解析 / O型糖鎖構造

Outline of Research at the Start

腎移植レシピエントおよびドナー患者の末梢血より末梢血単核細胞（PBMC）を採取し、先のEBウイルス含有培地上清を加えて、EBウイルスをtransfectionさせ、不死化B細胞株（Bリンパ芽球様細胞株:B-LCL）を樹立できた。さらに樹立した不死化B細胞株はFACSによりIgA産生B細胞株が樹立できた。この細胞株の培養液中IgAの糖鎖構造をHPA lectin ELISAを用いて解析したところ、各single cell cloneによってHPA結合レベルが異なることを確認した。現在、培養液中からNonobeadsを用いてIgAを抽出し、MALDI-TOF-MS解析の準備を進めている。

Outline of Final Research Achievements

In the present study, glycan analysis using an immortalized B cell line isolated from a patient revealed that PNA binding was significantly lower in patients with IgA nephropathy than in healthy controls. This means that sialic acid is bound to many of the Core1 O glycans. The glycosyltransferase that binds sialic acid to Core1 is ST3GAL1, and the expression of ST3GAL1 was significantly elevated in IgA nephropathy patients compared to healthy controls. Therefore, knockout of ST3GAL1 in an immortalized B cell line targeting ST3GAL1 restored cell surface PNA binding to a level comparable to that of healthy individuals.
On the other hand, there was no significant difference in HPA lectin binding between IgA nephropathy patients and healthy controls, which had been considered important.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

IgA腎症にシアル酸が関連しているかについてはこれまでほとんど報告がなかった。本研究によりIgA腎症の病態においてST3GAL1が重要な役割を担っている可能性が示唆された。またこれまで難しかった不死化B細胞下部のシングルセルソーティングに成功し、現在疾患特異的なIgA糖鎖構造解析を進行中である。本研究によってST3GAL1をターゲットとした新規治療法の開発につなげれれば、難病疾患指定であるIgA腎症の治療法の開発に大きな光となる可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] Evaluation of IgA1 O-glycosylation in Henoch-Schonlein Purpura Nephritis Using Mass Spectrometry. (2019)
  • Author(s): Nakazawa S, Imamura R, Kawamura M, Kato T, Abe T, Iwatani H, Yamanaka K, Uemura M, Kishikawa H, Nishimura K, Tajiri M, Wada Y, Nonomura N.
  • Journal Title: Transplant Proc. Volume: 51 Issue: 5 Pages: 1481-1487
  • DOI: 10.1016/j.transproceed.2019.01.122
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Difference in IgA1 O-glycosylation between IgA deposition donors and IgA nephropathy recipients. (2019)
  • Author(s): Nakazawa S, Imamura R, Kawamura M, Kato T, Abe T, Namba T, Iwatani H, Yamanaka K, Uemura M, Kishikawa H, Nishimura K, Oka K, Tajiri M, Wada Y, Nonomura N.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 508 Issue: 4 Pages: 1108-1112
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.12.014
  • Peer Reviewed / Open Access