Objective Glycans attached to the Fc portion of IgG are important modulators of IgG effector functions. Interindividual differences in IgG glycome composition are large and they associate strongly with different inflammatory and autoimmune diseases. IKZF1 , HLA–DQ2A/B , and BACH2 genetic loci that affect IgG glycome composition show pleiotropy with systemic lupus erythematosus (SLE), indicating a potentially causative role of aberrant IgG glycosylation in SLE. We undertook this large multicenter case–control study to determine whether SLE is associated with altered IgG glycosylation. Methods Using ultra‐performance liquid chromatography analysis of released glycans, we analyzed the composition of the IgG glycome in 261 SLE patients and 247 matched controls of Latin American Mestizo origin (the discovery cohort) and in 2 independent replication cohorts of different ethnicity (108 SLE patients and 193 controls from Trinidad, and 106 SLE patients and 105 controls from China). Results Multiple statistically significant differences in IgG glycome composition were observed between patients and controls. The most significant changes included decreased galactosylation and sialylation of IgG (which regulate proinflammatory and antiinflammatory actions of IgG) as well as decreased core fucose and increased bisecting N ‐acetylglucosamine (which affect antibody‐dependent cell‐mediated cytotoxicity). Conclusion The IgG glycome in SLE patients is significantly altered in a way that decreases immunosuppressive action of circulating immunoglobulins. The magnitude of observed changes is associated with the intensity of the disease, indicating that aberrant IgG glycome composition or changes in IgG glycosylation may be an important molecular mechanism in SLE.

Abstract Epigenetic alterations may provide important insights into gene-environment interaction in inflammatory bowel disease (IBD). Here we observe epigenome-wide DNA methylation differences in 240 newly-diagnosed IBD cases and 190 controls. These include 439 differentially methylated positions (DMPs) and 5 differentially methylated regions (DMRs), which we study in detail using whole genome bisulphite sequencing. We replicate the top DMP ( RPS6KA2 ) and DMRs ( VMP1, ITGB2 and TXK ) in an independent cohort. Using paired genetic and epigenetic data, we delineate methylation quantitative trait loci; VMP1/microRNA-21 methylation associates with two polymorphisms in linkage disequilibrium with a known IBD susceptibility variant. Separated cell data shows that IBD-associated hypermethylation within the TXK promoter region negatively correlates with gene expression in whole-blood and CD8 + T cells, but not other cell types. Thus, site-specific DNA methylation changes in IBD relate to underlying genotype and associate with cell-specific alteration in gene expression.

Abstract Inflammatory bowel disease (IBD) is characterized by chronic inflammation in the gut. There is growing evidence in Crohn’s disease (CD) of the existence of a preclinical period characterized by immunological changes preceding symptom onset that starts years before diagnosis. Gaining insight into this preclinical phase will allow disease prediction and prevention. Analysis of preclinical serum samples, up to 6 years before IBD diagnosis (from the PREDICTS cohort), revealed the identification of a unique glycosylation signature on circulating antibodies (IgGs) characterized by lower galactosylation levels of the IgG fragment crystallizable (Fc) domain that remained stable until disease diagnosis. This specific IgG2 Fc glycan trait correlated with increased levels of antimicrobial antibodies, specifically anti- Saccharomyces cerevisiae (ASCA), pinpointing a glycome–ASCA hub detected in serum that predates by years the development of CD. Mechanistically, we demonstrated that this agalactosylated glycoform of ASCA IgG, detected in the preclinical phase, elicits a proinflammatory immune pathway through the activation and reprogramming of innate immune cells, such as dendritic cells and natural killer cells, via an FcγR-dependent mechanism, triggering NF-κB and CARD9 signaling and leading to inflammasome activation. This proinflammatory role of ASCA was demonstrated to be dependent on mannose glycan recognition and galactosylation levels in the IgG Fc domain. The pathogenic properties of (anti-mannose) ASCA IgG were validated in vivo. Adoptive transfer of antibodies to mannan (ASCA) to recipient wild-type mice resulted in increased susceptibility to intestinal inflammation that was recovered in recipient FcγR-deficient mice. Here we identify a glycosylation signature in circulating IgGs that precedes CD onset and pinpoint a specific glycome–ASCA pathway as a central player in the initiation of inflammation many years before CD diagnosis. This pathogenic glyco-hub may constitute a promising new serum biomarker for CD prediction and a potential target for disease prevention.

Graphical abstract Highlights • An automated immunoglobulin G (IgG) N-glycan method was developed leveraging positive pressure technology • In general, automated method showed satisfactory precision and agreement with manual method that is in current use • The automated method holds the possibility to significantly streamline sample preparation, enhancing throughput and improving laboratory safety IntroductionGlycomics, focusing on the role of glycans in biological processes, particularly their influence on the folding, stability and receptor interactions of glycoconjugates like antibodies, is vital for our understanding of biology. Changes in immunoglobulin G (IgG) N-glycosylation have been associated with various physiological and pathophysiological conditions. Nevertheless, time-consuming manual sample preparation is one of the limitations in the glycomics diagnostic implementation. The study aimed to develop an automated method for sample preparation on the Tecan Freedom Evo 200 platform and compare its efficiency and precision with the manual counterpart. Materials and methodsThe initial method development included 32 pooled blood plasma technical replicates. An additional 24 pooled samples were used in the method comparison along with 78 random duplicates of plasma samples collected from 10,001 Dalmatians biobank to compare the manual and automated methods. ResultsThe development resulted in a new automated method. For the automated method, glycan peaks comprising 91% of the total sample glycan showed a variation of less than 5% while 92% of the total sample showed a variation of less than 5% for the manual method. The results of the Passing-Bablok regression indicated no differences between the automated and manual methods for 12 glycan peaks (GPs). However, for 8 GPs systematic difference was present, while both systematic and proportional differences were present for four GPs. ConclusionsThe developed automated sample preparation method for IgG glycan analysis reduced exposure to hazardous chemicals and offered a simplified workflow. Despite slight differences between the methods, the new automated method showed high precision and proved to be highly comparable to its manual counterpart.

Immunoglobulin G (IgG) is the most abundant serum antibody and is a key determinant of humoral immune response. Its structural characteristics and effector functions are modulated through the attachment of various sugar moieties called glycans. IgG N-glycome patterns change with the age of individual and in different diseases. Variability of IgG glycosylation within a population is well studied and is affected by a combination of genetic and environmental factors. However, global inter-population differences in IgG glycosylation have never been properly addressed. Here we present population-specific N-glycosylation patterns of whole IgG, analysed in 5 different populations totalling 10,482 IgG glycomes, and of IgG fragment crystallisable region (Fc), analysed in 2,530 samples from 27 populations sampled across the world. We observed that country of residence associates with many N-glycan features and is a strong predictor of monogalactosylation variability. IgG galactosylation also strongly correlated with the development level of a country, defined by United Nations health and socioeconomic development indicators. We found that subjects from developing countries had low IgG galactosylation levels, characteristic for inflammation and ageing. Our results suggest that citizens of developing countries may be exposed to country-specific environmental factors that can cause low-grade chronic inflammation and the apparent increase in biological age.

Glycosylation is a common post-translational modification of proteins. It is known, that glycans are directly involved in the pathophysiology of every major disease. Defining genetic factors altering glycosylation may provide a basis for novel approaches to diagnostic and pharmaceutical applications. Here, we report a genome-wide association study of the human blood plasma N-glycome composition in up to 3811 people. We discovered and replicated twelve loci. This allowed us to demonstrate a clear overlap in genetic control between total plasma and IgG glycosylation. Majority of loci contained genes that encode enzymes directly involved in glycosylation (FUT3/FUT6, FUT8, B3GAT1, ST6GAL1, B4GALT1, ST3GAL4, MGAT3, and MGAT5). We, however, also found loci that are likely to reflect other, more complex, aspects of plasma glycosylation process. Functional genomic annotation suggested the role of DERL3, which potentially highlights the role of glycoprotein degradation pathway, and such transcription factor as IKZF1.