Rolle af barrierer i IgG-patogen interaktioner på slimhindeoverfladen i menneskelige luftveje (BARRIG)

Siden fremkomsten af ​​monoklonalt antistofteknologi har terapeutiske antistoffer (Ab) vist sig at være vellykkede til behandling af en række sygdomme. Ab ændrede radikalt håndteringen og behandlingen af ​​dødelige sygdomme, lige fra non-Hodgkins lymfom til undertyper af astma. Succesen for Ab er baseret på deres høje selektivitet, forudsigelige toksicitet og unikke farmakologiske profiler, hvilket giver dem fordele i forhold til lægemidler med små molekyler. Som et resultat heraf repræsenterer Ab den hurtigst voksende klasse af bioterapeutika, med fem af dem blandt de bedst sælgende lægemidler i USA.

Luftvejssygdomme påvirker millioner af mennesker verden over; de fire mest almindeligt dødelige lungesygdomme (lungebetændelse, tuberkulose, lungekræft og kronisk obstruktiv lungesygdom [KOL]) tegner sig ifølge WHO for omkring hver femte dødsfald på verdensplan i 2030. Ud over for tidlig dødelighed har luftvejssygdomme en dramatisk indvirkning på samfundet med hensyn til handicap, sundhedsomkostninger og produktivitetstab, hvilket opfordrer til nødvendigheden af ​​nye terapier. Med over 100 molekyler under klinisk evaluering og et dusin af antistoffer (Ab), som har modtaget markedsføringsgodkendelse, har Ab en enorm mulighed for at gavne patienter med luftvejssygdomme, herunder bronkiektasi. I øjeblikket er Ab indiceret som alternative eller komplementære strategier til anti-tumor, anti-inflammatoriske og anti-infektiøse midler, især til antibiotika. Abs adfærd afhænger af deres farmakodynamik (PD) og farmakokinetik (PK), som delvist afhænger af deres administrationsvej. Indtil nu er Ab for luftvejssygdomme hovedsageligt administreret intravenøst ​​eller subkutant, hvilket ikke er optimalt til at sikre en terapeutisk koncentration af det aktive lægemiddel i lungerne, mens det udsætter andre organer for lægemidlet.

Til behandling af luftvejssygdomme giver inhalation mulighed for direkte at målrette luftvejene. Inhalation sigter mod at levere lægemidler topisk - som en aerosol - gennem næsen og/eller munden til dets virkningssted. Inhalation er guldstandarden for levering af lægemidler med topisk virkning til behandling af astma eller KOL. Inhalation giver et bedre terapeutisk indeks for nogle lægemidler, kræver ofte reduceret dosis sammenlignet med andre veje og er ikke-invasiv, hvilket forbedrer behandlingsadhærens og patientkomfort. I øjeblikket er de fleste (topiske) inhalerede lægemidler små molekyler fra forskellige klasser. Ab er normalt fuldlængde IgG, som er store heterodimere proteiner (~150 kDa), som ikke diffunderer passivt over cellulære barrierer. I øjeblikket leveres størstedelen af ​​Ab til luftvejssygdomme ad den intravenøse vej (i.v.). Den i.v. rute er muligvis ikke optimal for Ab i forbindelse med luftvejssygdom, da kun en lille del af Ab når lungerne/luftvejene efter i.v. indsprøjtning. Inhalation er en attraktiv og mulig alternativ vej til topisk levering af Ab i fuld længde i lungerne. Ab leveret gennem luftvejen udviser terapeutiske responser og tilbageholdes for det meste i lungen med lav systemisk diffusion. Samlet set indikerer disse fund, at inhalation kan have fordelen i forhold til andre administrationsveje, når Ab er beregnet til at operere i luftvejene.

På trods af de teoretiske fordele ved topisk administration af Ab ved inhalation, er få af disse fordele endnu blevet til virkelighed i klinikkerne. I øjeblikket er flere Ab i klinisk udvikling ved inhalation, men ingen endnu i klinikkerne. Denne mangel fremhæver kompleksiteten i at udvikle inhalerede antistoffer og påpeger de vedvarende forhindringer, der skal overvindes. En detaljeret forståelse af farmakologien af ​​inhaleret Ab er nødvendig for at sikre en vellykket overgang fra præklinisk til klinisk udvikling. Især kan aflejringen af ​​Ab-aerosol under luftvejssygdomme moduleres af biologiske barrierer, som kan begrænse eller forhindre aerosoliseret Ab-effektivitet. På nuværende tidspunkt er de hændelser, der opstår, efter at inhaleret Ab har aflejret sig i luftvejene, ufuldstændigt kendt og kræver en dybere karakterisering.

Non-cystisk fibrose bronchiectasis (NCFB) er en gruppe af suppurative kroniske luftvejssygdomme med flere ætiologier. Klinisk er NFCB karakteriseret ved en unormal, irreversibel dilatation af bronkierne, luftvejsobstruktion, kronisk hoste og øget sputumproduktion. På det patofysiologiske niveau spiller kronisk inflammation, kronisk bakteriel kolonisering i luftvejene og øget slimproduktion i luftvejene nøgleroller. Nuværende behandling for mikrobiel kolonisering og/eller akutte eksacerbationer af NFCB er for det meste afhængig af højdosis systemisk eller luftvejsleveret antibiotika. Lavdosis langtidsazithromycin bruges også ofte brugt til at reducere luftvejsbetændelse, symptomer og hyppigheden af ​​akutte eksacerbationer. Da antibiotika enten ikke kan forbedre symptomerne eller drive mikrobiel resistens, er der behov for nye behandlinger for at forbedre patogen-clearance og reducere luftvejsinflammation.

Inhaleret polyklonalt immunoglobulin G (IgG) er en ny terapeutisk tilgang til NCFB. Inhaleret IgG forventes at mediere gavnlige effekter i NCFB på grund af dets evne til at reducere rækken af ​​luftvejspatogener, der er i stand til at inficere luftvejene, reducere lungebelastningen af ​​eksisterende bakteriepopulationer, forbedre slimhinde-clearance ved at genoprette epitelcellefunktioner og reducere lungebetændelse . Faktisk viste prækliniske datapakker en reduceret patogenbelastning og relateret celleskade efter infektion hos gnavere og ikke-menneskelige primater. Et fase 1-forsøg med NCFB-patienter og et kronisk toksikologisk studie for at muliggøre et fase 2-forsøg, inklusive daglig og profylaktisk administration af forstøvet IgG over 6 måneder hos NCFB-patienter, er i øjeblikket i gang (NCT00322556, NCT00168025, NCT00168042, NCT00168042, NCT0494).

I NCFB kan slim i luftvejene fungere som en barriere for inhalerede lægemidler ved slimhindegrænsefladen. Mens normalt slim præsenteres som et tyndt lag, der tillader IgG at diffundere effektivt til det underliggende væv, er luftvejsslim i NCFB til stede i øgede mængder og er unormalt tykt. Forringelse af slimmængde, struktur og fluiditet under bronkiektasi kan således begrænse penetration af inhaleret Ab og deres terapeutiske potentiale. Patienter med NCFB har også ofte kronisk bakteriel luftvejskolonisering og kronisk luftvejsinflammation karakteriseret ved øget proteaseaktivitet. De lider også ofte af eksacerbationer, som er patogene (især P. aeruginosa og influenzavirus)-drevne episoder med øgede symptomer, der kræver medicinsk intervention, ofte inklusive administration af antibiotika. I forbindelse med overdreven inflammation overvælder mængden af ​​proteaser den neutraliserende kapacitet af endogene proteaseinhibitorer. Dette kan have en dramatisk indvirkning på inhaleret Ab-metabolisme og begrænse deres effektivitet. Faktisk viser tidligere rapporter, at IgG-proteolyse medieret af neutrofil-afledt elastase fører til et fald i anti-P. aeruginosa fagocytose og drab. Ud over endogene enzymer (hovedsageligt serin [neutrofil-afledt] og cystein [cathepsin] proteaser) udskiller bakterielle patogener, som P. aeruginosa, også proteaser, som kan nedbryde respiratorisk-leverede lægemidler. Derudover inducerer patogener som P. aeruginosa mucinekspression.

Under en første in vitro-undersøgelse evaluerede vi barriereeffekten af ​​kunstigt slim med viskositet i området af det målt i slim afledt af opspyt fra patienter med luftvejssygdomme. CEPR observerede en signifikant ændring af mobiliteten og diffusionen af ​​det polyklonale IgG (CSL Behring) eksogent tilsat, afhængigt af viskositeten af ​​ASM. Det er vigtigt, at CEPR også bestemte en signifikant reduktion i det polyklonale IgG's evne til at binde til P. aeruginosa i nærvær af tyktflydende slim sammenlignet med væskeslim.

Studiemål. Hovedformålet er at evaluere virkningen af ​​slim afledt af sputum fra NCFB-patienter på bindingen af ​​et polyklonalt IgG til Pseudomonas aeruginosa. Resultater opnået med NCFB-patientslim vil blive sammenlignet med resultater opnået ved brug af kunstigt slim. Sekundære formål er karakterisering af 1) eksogen polyklonal IgG-mobilitet og 2) stabilitet i slimet afledt af sputum fra NCFB-patienter. Derudover vil indvirkningen af ​​mikrobiel luftvejskolonisering på IgG's farmakodynamik blive udforsket.

Studie design. Dette er et eksplorativt, prospektivt, monocentrisk, tværsnitsinterventionsstudie med minimale risici og begrænsninger af patienter med non-cystisk fibrose bronchiectasis (NCFB) efterfulgt af centret for sjældne lungesygdomme og lungeafdelingen på Tours Universitetshospital (CHRU Tours). Patienterne inkluderet i undersøgelsen vil fortsætte deres sædvanlige opfølgning. Den sædvanlige medicinske behandling - diagnostisk og/eller terapeutisk - vil ikke blive ændret ved deltagelse i undersøgelsen bortset fra en yderligere mikrobiologisk undersøgelse af sputum som en del af undersøgelsen.

Denne undersøgelse vil fokusere på analysen af ​​de biokemiske og biofysiske egenskaber af et terapeutisk polyklonalt IgG præparat i nærværelse af sputum isoleret fra NCFB patienter, og mere specifikt på IgG's evne til at genkende et mål. Mobilitet og stabilitet af IgG i luftvejsslim vil også blive evalueret. For at associere PD-endepunkter - målt ved CEPR - med klinisk relevante parametre, vil opsamling af sputum blive ledsaget af dokumentation, i slim og blod, af mikrobiologiske (virologiske og bakteriologiske analyser) og inflammatoriske (blodformulering, C-reaktivt protein) parametre - målt ved CHRU of Tours.

Analyser i blodrummet vil blive udført med en ekstra mængde blod taget på tidspunktet for besøget, idet grænserne og kontraindikationerne respekteres (i overensstemmelse med bekendtgørelsen af ​​4. april 2018 i artikel L.1121-1 i folkesundheden kode). Analysen i luftvejene vil blive udført ved hjælp af sputum indsamlet fra patienter. Der vil blive planlagt et enkelt analysepunkt for hver patient, der indgår i undersøgelsen.

Resultatmål. Hovedresultatet er kvantificeringen af ​​polyklonal IgG-binding til Pseudomonas aeruginosa i nærvær af slim afledt af sputum fra NCFB-patienter. Binding vil blive vurderet ved helcelle-ELISA.

Resultaterne vil blive udtrykt som en procentdel af binding i forhold til den, der opnås, når det polyklonale IgG tilsættes i saltvandsopløsning og vil blive sammenlignet med præparater af kunstigt slim i et viskositetsområde svarende til slim i luftvejene.

Sekundære resultater er: (1) måling af proteolyse, ved Western-Blot, af eksogent polyklonalt IgG tilsat i slimet afledt af sputum fra NCFB-patienter. Resultaterne vil blive udtrykt som en procentdel af integritet i forhold til den opnåede, når det polyklonale IgG tilsættes i saltvandsopløsning og vil blive sammenlignet med in vitro-resultater; (2) måling af mobilitet med FRAP af eksogent fluorescensmærket polyklonalt IgG tilsat i slimet afledt af sputum fra NCFB-patienter. Resultaterne vil omfatte bestemmelsen af ​​t(1/2), mobile og immobile fraktioner i forhold til den, der opnås, når det polyklonale IgG tilsættes i saltvandsopløsning, og vil blive sammenlignet med in vitro-resultater. Dette vil blive gjort på CEPR. (3) indvirkning af mikrobiel luftvejskolonisering på IgG-binding, proteolyse og Ig-mobilitet. Prøver med mikrobiel kolonisering (enten bakteriel, viral eller svampe) vil blive sammenlignet med ukoloniserede prøver.

Udvælgelse og rekruttering af personer egnet til forskning. Undersøgelsespopulationen omfatter alle patienter med en alder ≥ 18 år, der lider af NCFB og efterfulgt af centret for sjældne lungesygdomme/pulmonologisk afdeling af CHRU Tours (den aktive liste omfatter 181 patienter med idiopatisk NFCB i september 2023). Disse patienter deltager rutinemæssigt i klinikbesøg inklusive tvungen spirometri mindst en gang om året. I denne tværsnitsundersøgelse vil patienter blive screenet baseret på lægejournaler fra Sjældne Lungesygdomme Center på Tours universitetshospital (CHRU Bretonneau). Specielt vil patienter blive screenet for kronisk sputumproduktion. Det anslås, at en tredjedel af alle patienter kan være berettiget til undersøgelsen. Berettigede patienter vil blive tilbudt at deltage enten på tidspunktet for et planlagt besøg på hospitalet eller ved et telefonopkald fra en forskningsassistent eller forskningssygeplejerske. Patienter, der er interesserede i undersøgelsen, vil få udleveret informationsdokumentet for yderligere information. Når patienter giver mundtligt samtykke til at deltage i undersøgelsen, vil de blive inviteret til at komme på besøg på det kliniske undersøgelsescenter (CIC Inserm 1415) på hospitalet. Patienterne vil derefter møde en investigator. For at være involveret skal et emne opfylde alle inklusionskriterier og ingen non-onclusion-kriterier. Samtykke vil blive bekræftet af efterforskeren efter et møde med emnet og gennemgang af samtykkebrevet.

Studiebesøg. Ved inklusion vil patienten deltage i et besøg af en investigator for at registrere klinisk undersøgelse og vitale tegn, dato for seneste akutte eksacerbation, sygehistorie, behandling og Saint George's respiratoriske spørgeskema (mål for livskvalitet). Beskrivelse af bronkiektasi fra den seneste computertomografiscanning (CT), sværhedsgraden af ​​lungefunktionsnedsættelse defineret ved den seneste spirometri (FEV1) og bronkiektasis sværhedsgradsindeks vil blive valideret af en senior lungelæge.

Klinisk dataindsamling.

Ved inklusion vil patienten deltage i et besøg af en investigator for at registrere:

• Sygehistorie
• Nuværende behandling
• Klinisk undersøgelse og vitale tegn (blodtryk, hjertefrekvens, perkutan hæmoglobinmætning-SPO2, mens du indånder rumluft)
• mMRC dyspnø-skala
• Beskrivelse af bronchiectasis sværhedsgrad fra den seneste CT ved brug af Bronchiectasis Radiologically Indexed CT Score (BRICS) og antallet af involverede lapper 19
• Sværhedsgraden af ​​svækkelse af luftstrømmen (tvungen eksspiration på 1 sekund-FEV1) fra den seneste spirometri. FEV1 er udtrykt som procent af den forudsagte værdi ved hjælp af GLI2012 referenceligninger
• Dato for seneste akutte eksacerbation (defineret som øgede luftvejssymptomer, der varer >48 timer og en ny antibiotika-recept)
• Antal og dato for alvorlige eksacerbationer, der kræver indlæggelse
• Antal akutte eksacerbationer, der kræver antibiotikabehandling i det seneste år
• Saint George's respiratoriske spørgeskema (mål for livskvalitet)
• Historie om luftvejskolonisering af Pseudomonas eller andre bakterier

Indsamling af blod og inhaleret sputumprøve. Efter lægekonsultationen vil der blive udtaget 3x5 ml veneblod af en CIC-sygeplejerske til hæmatologiske og biokemiske analyser. 1 rør vil blive brugt til immunologisk analyse foretaget på CEPR.

Efter blodprøvetagning vil forsøgspersoner modtage en 0,9 % NaCl-aerosol, hvis SPO2, mens indåndingsluften er ≥94 %, og inducerede sputumprøver vil blive indsamlet. De vigtigste trin i aerosollevering og opsamling af sputum er:

• Patienten skyller sin mund med drikkevand (for at reducere forurening af prøven med spyt)
• Patienten pudser sin næse (for at reducere kontaminering af prøven med slim i øvre luftveje)
• Begynd forstøvning af 15 ml 0,9 % NaCl leveret via en pneumatisk forstøver (6 l/min luft)
• Under og umiddelbart efter NaCl-aerosolen opfordres forsøgspersonen til at ekspektorere i et 50 ml prøvetagningsrør mindst 3 gange (5, 10, 15 minutter).

Prøveanalyse. Umiddelbart efter indsamlingen vil sputumprøven blive sendt til bakteriologi-, virologi- og mykologiafdelingerne på CHRU Tours for karakterisering af mikrobielle populationer (Gram-farve- og bakteriekulturer, Gomori-Grocott-farve- og svampekulturer, multiplex RTPCR for respiratoriske patogener). Den resterende sputumprøve vil derefter blive sendt til CEPR til farmakologiske analyser af IgG-præparatet. Ubrugte eller resterende prøver vil blive opbevaret på CEPR i en specifik samling til yderligere eksperimenter. De vil blive opbevaret i en ubegrænset periode.

Blodprøver vil blive sendt til hæmatologi- og biokemiske laboratorier for blodcelletælling og C-Reactive Protein assays. 1 rør vil blive brugt til immunologisk analyse (neutrofil fænotypebestemmelse, total IgG-måling) foretaget ved CEPR.

Der er ikke planlagt emneopfølgning som en del af undersøgelsen.