generation and diagnostic valorisation of monoclonal antibodies for human protein tau PDF
Preview generation and diagnostic valorisation of monoclonal antibodies for human protein tau
GENERATION AND DIAGNOSTIC VALORISATION OF MONOCLONAL ANTIBODIES FOR HUMAN PROTEIN TAU Jeff Van den Brande Supervisors: Prof. dr. J. Winderickx Dr. E. Vanmechelen Members of the Dissertation presented in Examination partial fulfilment of the Committee: requirements for the degree of Prof. dr. F. Rolland Doctor in Science Prof. dr. J. Robben Prof. dr. L. Arckens Dr. M. Galas Dr. C. Harrington March 2014 © 2014 KU Leuven, Science, Engineering & Technology Uitgegeven in eigen beheer, Jeff Van den Brande, Bremstraat 10, 2590 Berlaar, Belgium Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm, elektronisch of op welke andere wijze ook zonder voorafgaandelijke schriftelijke toestemming van de uitgever. All rights reserved. No part of the publication may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm, electronic or any other means without written permission from the publisher. ISBN 978-90-8649-700-3 D/2014/10.705/9 Dankwoord Een intensief maar vervullend hoofdstuk van mijn leven loopt op zijn laatste pootjes. Het doet me een beetje denken aan een trilogie geschreven door J.R.R. Tolkien. De protagonist vervult hier zijn queeste na een lang, vermoeiend avontuur. Gelukkig kan hij rekenen op de steun van vele vrienden en wijze begeleiders die klaar staan om hem te helpen wanneer nodig. Hierbij wil ik al de mensen bedanken die mij door dit avontuur hebben bijgestaan. Zonder jullie was dit niet mogelijk geweest. Joris, Eugeen, ik wil jullie vooreerst bedanken om vertrouwen in mij te hebben gesteld dit doctoraat tot een goed einde te brengen. De vastberadenheid waarmee jullie moeilijke periodes gedurende dit project te lijf gingen, was inspirerend. Bovendien kon ik altijd rekenen op een helpende hand en luisterend oor bij zowel wetenschappelijke als persoonlijke problemen. Hiervoor kan ik jullie niet genoeg bedanken. Dank aan de leden van de jury voor de kritische evaluatie van dit proefschrift: Prof. Fillip Rolland, Prof. Johan Robben, Prof. Lut Arckens, Dr. Marie-Christine Galas en Dr. Charles Harrington. I would also like to thank Prof. Johan Gobom and Prof. Kris Gevaert for their contribution of mass spectrometry data. Also, a special thanks to Prof. Fred Van Leuven, Prof. Guy Lippens, Prof. Luc Buée, Dr. Marie-Christine Galas and Marie Violet for their contributions to the different stages of antibody characterization. Desondanks de troebele wateren waardoor dit project gegaan is, hebben de mensen van het LRD zich blijven inzetten om alles tot een goed einde te brengen. Een oprechte bedanking is hier dan ook in zijn plaats. Ook bedankt aan het IWT om mij doorheen deze jaren tot twee maal toe het vertrouwen te hebben gegeven dit project te belichamen, alsook de financiële steun die dit werk mogelijk maakte. Tijdens mijn verblijf in Leuven en Gent heb ik het gelukt gehad de werkvloer te mogen delen met bijzonder aangename, gedreven en soms wat gekke collega’s. Erwin, Vanessa, Thomas, Anand, Marina, Pepijn, Tine, Marleen, Hanne, Sofie, Tine, Julie, Tobias, Jui, Katrien en Catherina, bedankt voor alle hulp en de lol die we samen in Leuven gehad hebben. Mathias, Ruben, jullie raad, nuchterheid, volharding en humor heeft me geholpen om vele moeilijke periodes het hoofd te bieden. Ik stem alvast op Moustachio en Gillibad als het volgende superhelden duo. The world needs guys like you. Joëlle, Cathy, elk labo heeft zo z’n mensen die de motor draaiende houden. Merci voor alle kleine en grote zaken waarmee jullie mij hebben bijgestaan. Hilde en Pierre, jammer dat onze wegen zo abrupt moesten scheiden. Zonder jullie hulp had ik nooit zo ver gestaan met dit werk. Ann, Leentje en Erik, Gent zou nooit het zelfde zijn zonder jullie. Een dikke merci voor alle raad en toffe werksfeer. Dirk, je was er altijd wanneer ik je nodig had, desondanks de moeilijke tijden. Sorry voor die flitsboetes op de ring van Gent, laat me gerust weten hoeveel lasagnes ik je tegoed ben. Het was een voorrecht om u te leren kennen en met u te mogen samenwerken. Een glas wijn per dag is goed voor de gezondheid, zegt men altijd. Gelukkig kwam de bon vivant in Hugo, Paul en Koen naar boven wanneer ze samen met Eugeen op mooie zomeravonden enkele goeie glazen wijn consumeerden. De geboorte van ADx NeuroSciences was een feit. Heren, ik ben u allen meerdere flessen wijn verschuldigd, want zonder ADx en jullie vertrouwen in mij als werknemer zou dit verhaal niet mogelijk geweest zijn. Ik ben trots te zien hoe jullie geesteskind uitgroeit tot een gevestigde waarde binnen de Alzheimer diagnostiek en dat ik daar een klein steentje aan heb mogen bijdragen. Doe zo voort, en bedankt voor alles. Aan al de vrienden en vriendinnen thuis, een dikke merci. De vele ontspannende avondjes tijdens de weekends pepten me weer volledig op om er in de week tegen aan te gaan, ongeacht de occasionele kater de volgende ochtend. Aan mijn familie, grootouders en ouders, bedankt voor de geruststelling, peptalks, geduld en genegenheid. Mama, papa, moeke, jullie waren er altijd wanneer ik heb nodig had, ook al wou ik dat niet altijd toegeven op die momenten. De onvoorwaardelijke steun van jullie kant is onbetaalbaar en woorden schieten te kort om mijn dankbaarheid te getuigen. Tot slot, Stefanie, the ying to my yang, je was en bent onmisbaar. Ik ben je eeuwig dankbaar voor alles wat je voor mij hebt gedaan. Ik weet niet wat de toekomst brengt, maar zolang jij naast mij staat, komt het allemaal goed. Bedankt iedereen!!! Jeff Table of content Table of content .................................................................................................... i List of Abbreviations .......................................................................................... iii Summary ............................................................................................................. ix Samenvatting .................................................................................................... xiii Chapter one: A literature overview ................................................................... 1 1.1 Alzheimer’s disease .......................................................................................................... 2 1.2 Diagnostics in AD ............................................................................................................ 3 1.3 Biomarkers ........................................................................................................................ 5 1.4 Oligomerization and aggregation of proteins ................................................................. 26 1.5 Model systems ................................................................................................................ 38 Objectives of this work...................................................................................... 45 Chapter two: Experimental procedures .......................................................... 47 Chapter three: New monoclonal antibodies generated and characterized with humanized yeast identify multiple tau oligomers strains ..................... 69 3.1 Introduction .................................................................................................................... 70 3.2 Generation and characterization of the novel mAbs ...................................................... 72 3.3 Epitope determination ..................................................................................................... 75 3.4 Validation in transgenic rodents and AD brain .............................................................. 80 3.5 Diagnostic potential ........................................................................................................ 85 3.6 Discussion ....................................................................................................................... 89 i Table of content Chapter four: Process optimizations and developmental approaches for antigen production and diagnostic kit design ................................................. 93 4.1 Introduction .................................................................................................................... 94 4.2 Construct characterization .............................................................................................. 95 4.3 Optimized tau purification .............................................................................................. 99 4.4 Characterization of novel monoclonal antibodies ........................................................ 103 4.5 New tau mAbs in ELISA and MAGPIX ...................................................................... 112 4.6 Discussion ..................................................................................................................... 115 Chapter five: Molecular aspects of tau oligomerization and cytotoxicity in Saccharomyces cerevisiae ............................................................................... 117 5.1 Introduction .................................................................................................................. 118 5.2 Tau oligomerization and aggregation mutants ............................................................. 120 5.3 In vitro tau oligomerization .......................................................................................... 124 5.4 Enhanced oligomeric tau immunization ....................................................................... 129 5.5 Discussion ..................................................................................................................... 131 Chapter six: General discussion and concluding remarks .......................... 133 6.1 The versatility of the humanized yeast model .............................................................. 134 6.2 Diagnostic kit development: mAb and calibrator implications .................................... 138 6.3 Models for AD and tauopathies: considerations ........................................................... 139 6.4 Future perspectives and concluding remarks ................................................................ 140 Reference list .................................................................................................... 143 Curriculum Vitae ............................................................................................ 169 ii List of Abbreviations Å Angstrom aa Amino acid Aβ Amyloid-beta peptide ABTS 2,2'-azino-di-3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate ACK Ammonium chloride potassium AD Alzheimer’s disease ADDL Amyloid beta derived diffusible ligand ADH Alcohol dehydrogenase AFM Atomic force microscopy AGD Argyrophilic grain disease AGE Advanced glycosylation end product ALS/PDC Parkinson’s disease complex of Guam APF Annular protofibrils APP Amyloid precursor protein APOE Apolipoprotein E AICD APP intracellular domain ASPD SDS-stable amylospheroids BAP Biotin acceptor peptide CA Cornu Ammonis CaMKII Calcium-calmodulin protein kinase II cAMP cyclic 3’5’ adenosine monophosphate CBD Corticobasal degeneration ccdB Toxicity gene ccdB CD Circular dichroism CDK5 Cyclin dependent kinase 5 CFA Complete Freund’s adjuvant CHO Chinese hamster ovary CJD Creutzfeldt-Jakob disease iii List of abbreviations CK Casein kinase CNS Central nervous system CSF Cerebrospinal fluid CTF C-terminal fragment D Glucose DMEM Dulbecco modified Eagle’s medium DNA Deoxyribonucleic acid DsRed Discosoma red fluorescent protein DTT Dithiothreitol DYRK Dual specificity YAK1-related kinase EDTA Ethylenediamine tetracetic acid ELISA Enzyme-linked immunosorbant assay EM Electron microscopy ENO1 Enolase 1 EtOH Ethanol EV Empty vector FAT Fast axonal transport FDG Fluoro-deoxyglucose FTDP-17 Frontotemporal dementia with parkinsonism associated to chromosome 17 FTLD Frontotemporal lobe degeneration FTIR Fourier transformed infrared spectroscopy FYN Proto-oncogene tyrosine-protein kinase FYN Gapdh Glyceraldehyde phosphate dehydrogenase GAM Goat anti-mouse GAS Goat anti-sheep GDA Guanine deaminase GFP Green fluorescent protein Gro Glycerol GOF Gain of function GSK3-β Glycogen synthase kinase 3β iv List of abbreviations GWAS Genome wide association study H Hour HAT Hypoxanthine aminopterin thymidine HD Huntington’s disease HFIP Hexafluoroisopropanol His Poly-histidine stretch 6 HRP Horse radish peroxidase HSP Heat shock protein HSQC 1H, 15N-heteronuclear single quantum coherence IEC Ion exchange chromatography IFA Incomplete Freund’s adjuvant IFN- γ Interferon gamma IHC Immunohistochemistry IL-1 Interleukin 1 IMAC Immobilized metal affinity capture JNK C-Jun N-terminal kinase kDa Kilodaltons LB Luria broth LBD Lewy body dementia LOF Loss of function LTP Long term potentiation mAb Monoclonal antibody MAP Microtubule-associated protein MAPT Microtubule-associated protein tau MAPK Mitogen-activated protein kinase MARK MAP affinity regulating kinase MCI Mild cognitive impairment MD1 Myotonic dystrophy type 1 MFI Mean fluorescence intensity Min Minute v List of abbreviations mM Millimolar MMSE Mini-mental state examination (f)MRI (functional)Magnetic resonance imaging MT Microtubule MTBR Microtubuli binding region MW Molecular weight NDP Nucleation-dependent polymerization NFT Neurofibrillary tangle NINCDS-ADRDA National Institute of Neurological Disorders and Stroke – Alzheimer Disease and Related Disorders Association (ss)NMR (solid state) Nuclear magnetic resonance NPDPK Non-proline directed protein kinase NTA Nitrilotriacetic acid OD Optical density PAD Phosphatase activating domain PAGE Polyacrylamide gel electrophoresis PBB phenyl/pyridinyl-butadienyl-benzothiazoles/benzothiazoliums PBS Phosphate buffered saline PBST PBS + tween-20 PCR Polymerase chain reaction PD Parkinson’s disease PDPK Proline directed protein kinase PE phycoerithrin PEG Polyethylene glycol PEP Postencephalitic parkinsonism PET Positron emission topography PG Polyglycine PHF Paired helical filament PIB [11C]PittsBurgh compound B PICALM Phosphatidylinositol binding clathrin assembly protein PiD Pick’s disease vi
Description:The list of books you might like
