Aplicación de la inmunología de sistemas a la búsqueda de biomarcadores personalizados de eficacia clínica (SYS-T-ACT)

Resumen del estudio: Aplicación de la inmunología de sistemas a la búsqueda de biomarcadores personalizados de eficacia clínica: Predicción del potencial de activación de células T in vivo a partir de células T en reposo de pacientes.

Introducción La alergia afecta a más del 20% de la población de la mayoría de los países desarrollados. Las principales enfermedades alérgicas, la rinitis alérgica, el asma, las alergias alimentarias y la urticaria, son crónicas, causan una gran discapacidad y son costosas tanto para el individuo como para la sociedad (World Allergy Organisation (WAO) white book 2013). Además de las alergias laborales, las alergias más comunes son las causadas por alimentos, polen, polvo, moho, caspa de animales, picaduras de insectos, medicamentos… Los fenómenos alérgicos se deben a una respuesta exacerbada del sistema inmunitario a antígenos que son tolerados por pacientes no alérgicos.

Después de la exposición a los antígenos, las células T CD4+ vírgenes (grupo de diferenciación 4) pueden diferenciarse en diferentes subconjuntos de células T auxiliares (Th) (Th1, Th2, Th9, Th17, Th22, Tfh) y células T reguladoras supresoras inducidas caracterizadas por diferentes patrones de expresión de citocinas, factores de transcripción y otros marcadores de superficie, que orquestarán respuestas inmunitarias innatas y adaptativas a estos estímulos. Las células Th2 son actores centrales en todas las diversas formas de enfermedades alérgicas asociadas a la inmunoglobulina E (IgE) y, por lo tanto, se consideran el subconjunto de células T más dominante que sustenta la respuesta alérgica. Tras la captación y el procesamiento del antígeno por parte de las células presentadoras de antígeno, las células T CD4+ se polarizan hacia un fenotipo Th2, lo que lleva a la expresión de citocinas asociadas a las células Th2, como la interleucina (IL)-4, -5, -9, -13, cambiando Respuesta de las células B hacia la producción de IgE (sensibilización o fase temprana). La IgE específica de alérgeno se une a un receptor de alta afinidad (FcεRI) de las células inmunitarias innatas, incluidos los basófilos y los mastocitos, lo que desencadena la liberación de mediadores anafilactogénicos (citocinas, quimiocinas, histamina, heparina, serotonina y proteasas) responsables del reclutamiento de células inflamatorias y alérgicas. síntomas (efector o fase tardía). La identificación de redes de genes expresados ​​en células Th2 en reposo y activadas de pacientes alérgicos ayudaría a distinguir genes candidatos que predicen la tolerancia inmunitaria a los alérgenos.

Las alergias son enfermedades que involucran muchos subconjuntos de células. Las reactividades específicas y las contribuciones al cuadro clínico son estrechamente interdependientes y aún no se han descifrado por completo. La interacción entre los diferentes actores del sistema inmunitario celular se complica aún más por la existencia de la flora intestinal comensal, también llamada microbiota. La microbiota intestinal está parcialmente bajo la supervisión del sistema inmunitario, y las desregulaciones o cambios en la composición de la microbiota, por ejemplo debido a la toma de antibióticos durante la infancia y/o diferentes hábitos alimenticios, pueden afectar las funciones inmunitarias adaptativas e innatas. La caracterización de la microbiota intestinal de huéspedes humanos sometidos a inmunoterapia podría ser de gran interés para delinear las interacciones entre la microbiota y el sistema inmunitario adaptativo.

A pesar de las mejoras sustanciales en los medicamentos que alivian los síntomas de alergia diarios, un porcentaje de pacientes todavía experimenta síntomas graves no controlados. Para estos pacientes, evitar estrictamente el alérgeno y mantener los medicamentos de emergencia al alcance de la mano son las mejores recomendaciones hasta el momento, y la carga de vivir con alergia finalmente resulta en problemas psicosociales, de salud, ocupacionales y económicos al impactar en los costos de salud pública. En estos casos, la mejor y más factible solución para mejorar la calidad de vida es aplicar un enfoque inmunoterapéutico para inducir la tolerancia a los alérgenos.

La inmunoterapia específica para alérgenos (AIT) se ha implementado durante más de 100 años y logra una falta de respuesta sostenida mediante la administración de dosis crecientes del alérgeno causante hasta que se alcanza una dosis de mantenimiento. Se aplican protocolos inmunoterapéuticos de diferentes duraciones (desde horas para protocolos ultrarrápidos hasta semanas o meses para protocolos convencionales) para el tratamiento de la alergia a alimentos, polen, caspa de mascotas y picaduras de insectos. La desensibilización tiene lugar en pasos secuenciales, como la desensibilización muy temprana de los mastocitos y los basófilos, la desviación de las respuestas de las células T y B hacia el fenotipo regulador, la modulación de los isotipos de anticuerpos específicos de alérgenos y la inhibición de la migración y la liberación de mediadores de eosinófilos, basófilos y mastocitos. células.

Sin embargo, quedan dudas sobre los eventos muy tempranos que tienen lugar al inicio de la inmunoterapia, como si los mecanismos son diferentes en los protocolos rápidos o convencionales. El resultado de la inmunoterapia puede estar relacionado con eventos que ocurren en diferentes subconjuntos de células, y la identificación de biomarcadores predictivos para la inducción de tolerancia sigue siendo muy necesaria.

Para ello se aplicará la biología de sistemas. La biología de sistemas tiene como objetivo recopilar información sobre sistemas biológicos complejos (por ejemplo, datos transcriptómicos) y aplicar herramientas computacionales para comprender y predecir mejor si estos sistemas reaccionarán a las perturbaciones y en qué medida. Con base en datos "ómicos", la biología de sistemas brinda una imagen más amplia de los eventos celulares que ocurren durante el curso de AIT que los enfoques que se enfocan en genes candidatos aislados o vías de señalización. Este enfoque sistémico permite la construcción y la inferencia de redes de expresión génica predictivas que no pudieron determinarse utilizando enfoques basados ​​en hipótesis.

Justificación del proyecto de investigación:

Los individuos humanos muestran una gran variación en las respuestas inmunitarias tanto innatas como adaptativas tras los estímulos inmunitarios. Sin embargo, se sabe poco sobre qué subredes moleculares controlan cuantitativamente el potencial de respuesta inmune y cómo lo hacen. Hasta el momento no se han establecido biomarcadores predictivos de eficacia clínica de vacunas o inmunoterapias antígeno-específicas a la alergia. La propuesta actual es un estudio piloto para identificar candidatos de interés, cuyo valor predictivo como biomarcadores se evaluará en estudios posteriores que involucren grupos más grandes de pacientes y controles apropiados.

Los investigadores plantean la hipótesis de que los eventos moleculares tempranos de estimulación celular en AIT exitosa se correlacionan con una firma de respuesta inmune reguladora de células inmunitarias innatas (células asesinas naturales (NK), células linfoides innatas) y adaptativas (células T y B). En este sentido, las características de las células Th2 en reposo (antes de la AIT) de los pacientes alérgicos y los cambios tempranos que se producen en esta población en el curso de la AIT podrían, en última instancia, predecir el resultado terapéutico.

El objetivo de este proyecto es desarrollar una estrategia de biología de sistemas para predecir cuantitativamente el potencial de respuesta de las células Th2 activadas (T-helper tipo 2) a partir de células Th2 en reposo de pacientes alérgicos sometidos a un tratamiento de desensibilización con alérgenos. Los investigadores planean analizar el transcriptoma de sus células en diferentes momentos a lo largo del curso de la AIT e inferir redes de expresión génica que nos permitirán determinar los factores pronósticos clave para la inducción de la tolerancia inmune y la capacidad de respuesta de la AIT. Paralelamente a las células Th2, los investigadores estudiarán las funciones y subpoblaciones de las células NK, ya que la función de estos subconjuntos en la alergia aún se desconoce en gran medida. Además, dado que se sabe que la microbiota intestinal está asociada e interactúa con el sistema inmunitario, los investigadores aprovecharán la oportunidad para recolectar muestras de microbiota de pacientes sometidos a AIT para evaluar los cambios que podrían ocurrir durante la desensibilización. La finalización de este estudio nos permitirá i) identificar biomarcadores potenciales que en última instancia podrían usarse para predecir el resultado de la terapia o para refinar y adaptar la terapia a las características de un paciente ii) monitorear los cambios que ocurren en las células NK de pacientes expuestos a procedimientos de desensibilización, iii) estudiar la microbiota intestinal de pacientes alérgicos y explorar posibles biomarcadores predictivos de microbiota (parte del estudio realizado en IBBL). Este estudio se erige como un estudio de prueba de concepto para iniciar una futura cohorte más grande, ya que el descubrimiento de nuevos biomarcadores/características podría abrir nuevas vías para comprender otros trastornos relacionados con la desregulación inmunitaria y en los que se requiere la inducción de tolerancia, como la autoinmunidad. enfermedades, rechazo de trasplantes y otros.

Metodología:

Los pacientes que se inscribirán en este estudio son pacientes alérgicos del departamento de Inmunoalergología del CHL, que de todos modos se someterán a inmunoterapia específica de antígeno de rutina por razones médicas. Estos protocolos inmunoterapéuticos ya están establecidos y utilizados por especialistas experimentados en el CHL y no se modificarán para los fines de este proyecto de investigación. Si los pacientes elegibles para AIT aceptan participar en nuestro proyecto de investigación, los investigadores recolectarán muestras de sangre y heces durante el curso del tratamiento. Dependiendo de la alergia a tratar, existen dos protocolos de desensibilización de rutina: para la desensibilización a picaduras de insectos se realiza un protocolo ultrarrápido, mientras que para la desensibilización al polen se utiliza un protocolo convencional. Se recluta un grupo control sin antecedentes clínicos de alergias. Las muestras de sangre y heces se recogen en los mismos plazos que en los pacientes alérgicos.