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Causative mechanisms and clinical impact of immunoglobulin deficiencies in ataxia telangiectasia - 03/05/24

Doi : 10.1016/j.jaci.2023.12.029 
Sanami Takada, MD, PhD a, Thomas J. Weitering, MD a, Nienke J.H. van Os, MD, PhD b, c, Likun Du, PhD d, Ingrid Pico-Knijnenburg, BSc a, Thomas B. Kuipers, BSc e, Hailiang Mei, PhD e, Elisabeth Salzer, MD, PhD a, Michèl A.A.P. Willemsen, MD, PhD b, Corry M.R. Weemaes, MD, PhD f, Qiang Pan-Hammarstrom, MD, PhD c, Mirjam van der Burg, PhD a,
a Department of Pediatrics, Laboratory for Pediatric Immunology, Willem-Alexander Children’s Hospital, Leiden University Medical Center, Leiden, The Netherlands 
b Department of Pediatric Neurology, Amalia Children’s Hospital, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Radboud University Medical Center, Nijmegen, The Netherlands 
c Department of Neurology, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Radboud University Medical Center, Nijmegen, The Netherlands 
d Department of Biosciences and Nutrition, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden 
e Sequencing Analysis Support Core Department of Biomedical Data Sciences, Leiden University Medical Center, Leiden, The Netherlands 
f Department of Pediatrics, Amalia Children’s Hospital, Radboud University Medical Center, Nijmegen, The Netherlands 

Corresponding author: Mirjam van der Burg, PhD, Department of Pediatrics, Laboratory for Pediatric Immunology, Leiden University Medical Center, Albinusdreef 2, 2333 ZA Leiden, The Netherlands.Department of PediatricsLaboratory for Pediatric ImmunologyLeiden University Medical CenterAlbinusdreef 2Leiden2333 ZAThe Netherlands

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

Ataxia telangiectasia (AT) is characterized by cerebellar ataxia, telangiectasia, immunodeficiency, and increased cancer susceptibility and is caused by mutations in the ataxia telangiectasia mutated (ATM) gene. The immunodeficiency comprises predominantly immunoglobulin deficiency, mainly IgA and IgG2, with a variable severity. So far, the exact mechanisms underlying the immunoglobulin deficiency, especially the variable severity, remain unelucidated.

Objective

We characterized the clinical impact of immunoglobulin deficiencies in AT and elucidated their mechanisms in AT.

Methods

We analyzed long-term immunoglobulin levels, immunophenotyping, and survival time in our cohort (n = 87, median age 16 years; maximum 64 years). Somatic hypermutation and class-switch junctions in B cells were analyzed by next-generation sequencing. Furthermore, an in vitro class-switching induction assay was performed, followed by RNA sequencing, to assess the effect of ATM inhibition.

Results

Only the hyper-IgM AT phenotype significantly worsened survival time, while IgA or IgG2 deficiencies did not. The immunoglobulin levels showed predominantly decreased IgG2 and IgA. Moreover, flow cytometric analysis demonstrated reduced naive B and T lymphocytes and a deficiency of class-switched IgG2 and IgA memory B cells. Somatic hypermutation frequencies were lowered in IgA- and IgG2-deficient patients, indicating hampered germinal center reaction. In addition, the microhomology of switch junctions was elongated, suggesting alternative end joining during class-switch DNA repair. The in vitro class switching and proliferation were negatively affected by ATM inhibition. RNA sequencing analysis showed that ATM inhibitor influenced expression of germinal center reaction genes.

Conclusion

Immunoglobulin deficiency in AT is caused by disturbed development of class-switched memory B cells. ATM deficiency affects both germinal center reaction and choice of DNA-repair pathway in class switching.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Ataxia telangiectasia, immunoglobulin deficiency, germinal center reaction, class-switch recombination, somatic hypermutation, memory B cells

Abbreviations used : AID, AT, ATM, C-, CSR, DNA-PK, DSB, GC, GO, HIGM, NHEJ, SHM, V-


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Vol 153 - N° 5

P. 1392-1405 - mai 2024 Retour au numéro
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