Caratterizzazione Multi-Omica di Pazienti Pediatrici e Adulti Sottoposti a Trapianto di Cellule Staminali Ematopoietiche e Terapie Cellulari Avanzate

Il trapianto allogenico di cellule staminali ematopoietiche (HCT) e le terapie cellulari avanzate, inclusa la terapia con cellule T dotate di recettore chimerico per l'antigene (CAR-T), sono trattamenti potenzialmente curativi per un ampio spettro di malattie ematologiche maligne e non maligne in pazienti sia pediatrici che adulti. Le indicazioni includono leucemie acute e croniche, linfomi, sindromi mielodisplastiche, sindromi da insufficienza midollare, immunodeficienze primarie e alcuni disturbi ereditari selezionati. Nonostante i grandi progressi nei regimi di condizionamento, nella selezione del donatore, nell'ingegneria del trapianto e nelle cure di supporto, questi interventi rimangono associati a una significativa morbilità e mortalità. La malattia acuta e cronica del trapianto contro l'ospite (GvHD), le gravi complicanze infettive, il ritardato recupero immunitario, la recidiva, le tossicità d'organo e gli eventi avversi correlati al trattamento continuano a rappresentare importanti sfide cliniche. Nel contesto della terapia CAR-T, tossicità aggiuntive come la sindrome da rilascio di citochine (CRS), la sindrome di neurotossicità associata alle cellule effettrici immunitarie (ICANS), le citopenie prolungate e le infezioni complicano ulteriormente la gestione del paziente. Evidenze crescenti indicano che il microbiota intestinale svolge un ruolo centrale nella modulazione dell'omeostasi immunitaria e delle risposte infiammatorie sistemiche nel contesto del trapianto. Il microbiota intestinale costituisce un ecosistema complesso e dinamico che interagisce con l'ospite attraverso vie metaboliche, immunologiche ed epiteliali. Una comunità microbica diversificata ed equilibrata supporta l'integrità della barriera intestinale, produce metaboliti immunomodulatori come gli acidi grassi a catena corta e contribuisce alla regolazione delle risposte immunitarie innate e adattative. Al contrario, l'alterazione della diversità microbica e la proliferazione eccessiva di taxa opportunistici o patogeni, una condizione comunemente indicata come disbiosi, è stata associata a danno epiteliale, infiammazione sistemica e disregolazione immunitaria. Studi osservazionali in riceventi adulti di HCT allogenico hanno dimostrato che una ridotta diversità del microbiota e la dominanza da parte di specifici taxa batterici si correlano con un aumento del rischio di GvHD acuta, infezioni del flusso sanguigno, mortalità correlata al trapianto e sopravvivenza globale inferiore. Alcuni batteri commensali sembrano esercitare effetti protettivi, potenzialmente attraverso la promozione della differenziazione delle cellule T regolatorie e il mantenimento della funzione della barriera mucosale. Tuttavia, la maggior parte dei dati disponibili deriva da coorti adulte, e le evidenze specifiche per la popolazione pediatrica rimangono limitate. I bambini differiscono sostanzialmente dagli adulti per quanto riguarda lo sviluppo del microbiota, la maturazione immunitaria, le esposizioni ambientali, i fattori nutrizionali e i trattamenti precedenti. Il microbioma intestinale evolve dinamicamente durante l'infanzia e l'adolescenza, suggerendo che le interazioni microbiota-ospite nei riceventi pediatrici di trapianto possano seguire modelli distinti. L'estrapolazione dai dati degli adulti potrebbe quindi essere inadeguata. Ricerche emergenti suggeriscono anche che il microbiota intestinale possa influenzare l'efficacia e la tossicità della terapia CAR-T. La composizione del microbiota basale e l'esposizione agli antibiotici prima della linfodeplezione sono state associate a un'espansione differenziale delle cellule CAR-T, a tassi di risposta e all'incidenza di tossicità infiammatorie. Tuttavia, le conoscenze meccanicistiche rimangono incomplete, e l'interazione tra ecologia microbica, attivazione immunitaria dell'ospite e risultati del trattamento richiede un'indagine completa sia nelle popolazioni adulte che pediatriche. L'esposizione agli antibiotici rappresenta uno dei principali fattori di alterazione del microbiota durante il periodo peri-trapianto. Gli antibiotici ad ampio spettro sono frequentemente somministrati per la profilassi o il trattamento di infezioni sospette o documentate, in particolare durante la neutropenia. Sebbene essenziali per il controllo delle infezioni, questi agenti possono ridurre marcatamente la diversità microbica, eliminare organismi commensali benefici e promuovere l'espansione di patogeni resistenti. L'emergenza di organismi multiresistenti rappresenta una minaccia aggiuntiva per i pazienti immunocompromessi. Diversi studi hanno suggerito che alcune classi di antibiotici e l'esposizione cumulativa sono associate a un aumento del rischio di GvHD e mortalità, sottolineando l'importanza di un uso appropriato degli antibiotici. Tuttavia, l'impatto biologico dei modelli di prescrizione antimicrobica sulla composizione del microbiota, sui geni di resistenza antimicrobica e sugli esiti del trapianto rimane insufficientemente caratterizzato, specialmente in contesti pediatrici. Questo studio è progettato come un'indagine prospettica, osservazionale e longitudinale che integra analisi multi-omiche in pazienti pediatrici e adulti sottoposti a HCT allogenico o a terapie cellulari avanzate, inclusa la CAR-T. Lo studio non altera gli approcci terapeutici standard; tutti i trattamenti, i regimi di condizionamento, le fonti del trapianto, i prodotti CAR-T e le strategie di cure di supporto sono somministrati secondo gli standard istituzionali e le linee guida cliniche. L'obiettivo è caratterizzare in modo completo le interazioni ospite-microbiota e identificare firme biologiche associate a esiti clinicamente rilevanti. I partecipanti vengono arruolati prima del condizionamento o della linfodeplezione e seguiti longitudinalmente attraverso le fasi post-trattamento precoci e tardive. I dati clinici vengono raccolti sistematicamente, incluse le caratteristiche demografiche, la diagnosi sottostante, le terapie precedenti, l'intensità del condizionamento, il tipo di donatore, l'esposizione antimicrobica, gli episodi infettivi, l'occorrenza e la gravità della GvHD, la recidiva, i parametri di recupero immunitario, le tossicità correlate alla CAR-T e gli esiti di sopravvivenza. I campioni biologici vengono ottenuti in momenti prestabiliti, inclusi il basale e intervalli multipli post-trattamento, nonché all'insorgenza di eventi clinicamente significativi quando possibile. Vengono raccolti campioni di feci per valutare la composizione, la diversità e il potenziale funzionale del microbiota intestinale utilizzando approcci basati sul sequenziamento come il sequenziamento del gene 16S rRNA e la metagenomica shotgun. Queste analisi consentono la caratterizzazione dei profili tassonomici, del contenuto genico microbico e dei determinanti di resistenza antimicrobica. Vengono ottenuti campioni di sangue periferico per valutare i sottogruppi di cellule immunitarie, i profili citochinici, le firme trascrittomiche e i metaboliti circolanti. Le analisi metabolomiche esplorano sia i metaboliti derivati dall'ospite che quelli derivati dal microbiota che possono influenzare la regolazione immunitaria e l'integrità epiteliale. L'obiettivo primario dello studio è identificare biomarcatori derivati dal microbiota e dall'ospite associati a esiti chiave dopo terapia HCT e CAR-T, inclusi GvHD, infezioni gravi, colonizzazione o infezione da organismi multiresistenti, recidiva, mortalità non da recidiva, sopravvivenza globale e tossicità correlate al trattamento come CRS e ICANS. Gli obiettivi secondari includono la caratterizzazione della dinamica longitudinale del microbiota, la valutazione dell'impatto dell'esposizione agli antibiotici sulla diversità microbica e sui profili del resistoma, il confronto delle traiettorie del microbiota pediatrico e adulto e l'esplorazione delle associazioni tra caratteristiche del microbiota e recupero immunitario o risposta terapeutica. Metodi bioinformatici e statistici avanzati sono impiegati per integrare i dati del microbioma, trascrittomici, metabolomici e immunofenotipici con variabili cliniche dettagliate. Modelli multivariati e approcci di machine learning possono essere applicati per identificare firme predittive e sviluppare modelli di stratificazione del rischio. Analisi stratificate per età consentono l'identificazione di modelli di interazione ospite-microbiota specifici per la popolazione pediatrica e per quella adulta. Lo studio è condotto in conformità con i principi etici e i requisiti normativi applicabili. Il consenso informato scritto è ottenuto dai partecipanti adulti e dai genitori o tutori legali dei partecipanti pediatrici, con l'assenso dei minori quando appropriato. Il campionamento biologico è coordinato con le procedure cliniche di routine quando possibile per minimizzare il carico aggiuntivo. Tutti i dati sono anonimizzati per garantire la riservatezza.

Integrando una profilazione molecolare completa con un follow-up clinico longitudinale, questo studio mira a generare una comprensione approfondita dei determinanti biologici degli esiti nei riceventi di trapianto e terapia cellulare. L'identificazione di biomarcatori robusti e di percorsi meccanicistici può supportare lo sviluppo di strategie personalizzate, informate dal microbiota, inclusa un'ottimizzata gestione antimicrobica e future strategie di intervento mirate al microbiota, migliorando infine la sopravvivenza e riducendo le complicanze correlate al trattamento sia nelle popolazioni pediatriche che adulte.