Systeemimmunologie toepassen op de zoektocht naar gepersonaliseerde biomarkers voor klinische werkzaamheid (SYS-T-ACT)

Samenvatting van de studie: Systeemimmunologie toepassen op de zoektocht naar gepersonaliseerde biomarkers van klinische werkzaamheid: het voorspellen van het T-celactiveringspotentieel in vivo uit rustende T-cellen van patiënten.

Inleiding Allergie treft meer dan 20% van de bevolking van de meeste ontwikkelde landen. De belangrijkste allergische ziekten, allergische rhinitis, astma, voedselallergieën en urticaria, zijn chronisch, veroorzaken ernstige invaliditeit en zijn kostbaar voor zowel het individu als de samenleving (Witboek van de World Allergy Organization (WAO) 2013). Naast beroepsallergieën worden de meest voorkomende allergieën veroorzaakt door voedsel, pollen, stof, schimmels, huidschilfers van dieren, insectensteken, medicijnen... Allergische verschijnselen zijn het gevolg van een verergerde reactie van het immuunsysteem op antigenen die worden getolereerd door niet-allergische patiënten.

Na blootstelling aan antigenen kunnen naïeve CD4+ (cluster van differentiatie 4) T-cellen worden gedifferentieerd in verschillende subsets van T-helper (Th)-cellen (Th1, Th2, Th9, Th17, Th22, Tfh) en geïnduceerde onderdrukkende regulerende T-cellen gekenmerkt door verschillende cytokine-expressiepatronen, transcriptiefactoren en andere oppervlaktemarkers, die adaptieve en aangeboren immuunresponsen op deze stimuli zullen orkestreren. Th2-cellen zijn centrale spelers in alle verschillende vormen van immunoglobuline E (IgE)-geassocieerde allergische ziekten en worden daarom beschouwd als de meest dominante subset van T-cellen die de allergische reactie ondersteunt. Bij antigeenopname en verwerking door antigeenpresenterende cellen worden CD4+ T-cellen gepolariseerd naar een Th2-fenotype, wat leidt tot de expressie van Th2-cel-geassocieerde cytokinen zoals Interleukin (IL)-4, -5, -9, -13, schakelen B-celreactie op IgE-productie (sensibilisatie of vroege fase). Allergeenspecifiek IgE bindt zich aan een receptor met hoge affiniteit (FcεRI) van aangeboren immuuncellen, waaronder basofielen en mestcellen, waardoor anafylactogene mediatoren vrijkomen (cytokines, chemokines, histamine, heparine, serotonine en proteasen) die verantwoordelijk zijn voor rekrutering van inflammatoire cellen en allergische reacties. symptomen (effector of late fase). Het identificeren van netwerken van genen die tot expressie worden gebracht in rustende en geactiveerde Th2-cellen van allergische patiënten zou kunnen helpen bij het onderscheiden van genkandidaten die immuuntolerantie voor allergenen voorspellen.

Allergieën zijn ziekten waarbij veel subgroepen van cellen betrokken zijn. De specifieke reactiviteiten en bijdragen aan het klinische beeld hangen nauw met elkaar samen en zijn nog niet volledig ontcijferd. Het samenspel tussen de verschillende actoren van het cellulaire immuunsysteem wordt verder gecompliceerd door het bestaan ​​van de commensale darmflora, ook wel de microbiota genoemd. De darmmicrobiota staat gedeeltelijk onder toezicht van het immuunsysteem, en ontregelingen of veranderingen in de samenstelling van de microbiota, bijvoorbeeld als gevolg van de opname van antibiotica tijdens de kindertijd en/of andere eetgewoonten, kunnen van invloed zijn op adaptieve en aangeboren immuunfuncties. Karakterisering van de darmmicrobiota van menselijke gastheren die immunotherapie ondergaan, kan van groot belang zijn om interacties tussen microbiota en adaptief immuunsysteem af te bakenen.

Ondanks substantiële verbeteringen in medicijnen die de dagelijkse allergiesymptomen verlichten, ervaart een percentage van de patiënten nog steeds ongecontroleerde ernstige symptomen. Voor deze patiënten zijn het strikt vermijden van het allergeen en het binnen handbereik houden van noodmedicatie de beste aanbevelingen tot dusver, en de last van het leven met een allergie resulteert uiteindelijk in psychosociale, gezondheids-, beroeps- en economische problemen door de kosten voor de volksgezondheid te beïnvloeden. In deze gevallen is de beste en haalbare oplossing om de kwaliteit van leven te verbeteren het toepassen van een immunotherapeutische benadering om allergeentolerantie op te wekken.

Allergeenspecifieke immunotherapie (AIT) wordt al meer dan 100 jaar toegepast en bereikt een aanhoudende ongevoeligheid door toenemende doses van het veroorzakende allergeen toe te dienen totdat een onderhoudsdosis is bereikt. Immunotherapeutische protocollen met verschillende tijdsduren (van uren voor ultra-spoedprotocollen tot weken of maanden voor conventionele protocollen) worden toegepast voor de behandeling van voedsel-, pollen-, huidschilfers van huisdieren en insectensteekallergieën. Desensibilisatie vindt plaats in opeenvolgende stappen, zoals zeer vroege desensibilisatie van mestcellen en basofielen, scheeftrekking van T- en B-celresponsen naar regulatoir fenotype, modulatie van allergeenspecifieke isotypes van antilichamen en remming van migratie en mediatorafgifte van eosinofielen, basofielen en mest. cellen.

Er blijven echter vragen over de zeer vroege gebeurtenissen die plaatsvinden bij de start van immunotherapie, zoals of mechanismen anders zijn in spoed- of conventionele protocollen. De uitkomst van immunotherapie kan verband houden met gebeurtenissen die zich voordoen in verschillende subgroepen van cellen, en de identificatie van voorspellende biomarkers voor tolerantie-inductie is nog steeds hard nodig.

Daartoe wordt systeembiologie toegepast. Systeembiologie is gericht op het verzamelen van informatie over complexe biologische systemen (bijvoorbeeld transcriptomics-gegevens) en het toepassen van computationele hulpmiddelen om beter te begrijpen en te voorspellen of en in welke mate deze systemen zullen reageren op verstoringen. Op basis van "omics" -gegevens geeft systeembiologie een groter beeld van cellulaire gebeurtenissen die plaatsvinden tijdens AIT dan benaderingen die zich richten op geïsoleerde genkandidaten of signaalroutes. Deze systemische benadering maakt het mogelijk om voorspellende genexpressienetwerken te bouwen en af ​​te leiden die niet konden worden bepaald met behulp van op hypothesen gebaseerde benaderingen.

Rationale van het onderzoeksproject:

Menselijke individuen vertonen een grote variatie in zowel aangeboren als adaptieve immuunresponsen na immuunstimuli. Er is echter weinig bekend over welke en hoe moleculaire subnetwerken het immuunresponspotentieel kwantitatief beheersen. Tot nu toe zijn er geen voorspellende biomarkers voor de klinische werkzaamheid van vaccinaties of antigeenspecifieke immunotherapieën tegen allergie vastgesteld. Het huidige voorstel is een pilootstudie om interessante kandidaten te identificeren, waarvan de voorspellende waarde als biomarkers zal worden beoordeeld in verdere studies met grotere groepen patiënten en geschikte controles.

De onderzoekers veronderstellen dat vroege moleculaire gebeurtenissen van celstimulatie in succesvolle AIT correleren met een regulerende immuunresponsieve signatuur van aangeboren (Natural killer (NK) cellen, aangeboren lymfoïde cellen) en adaptieve (T- en B-cellen) immuuncellen. In dit opzicht zouden kenmerken van de rustende (vóór AIT) Th2-cellen van allergische patiënten en vroege veranderingen die optreden in deze populatie tijdens AIT uiteindelijk de therapeutische uitkomst kunnen voorspellen.

Het doel van dit project is het ontwikkelen van een systeembiologische strategie om het responspotentieel van geactiveerde Th2-cellen (T-helper type 2) kwantitatief te voorspellen ten opzichte van rustende Th2-cellen van allergische patiënten die een allergeen-desensibilisatiebehandeling ondergaan. De onderzoekers zijn van plan om het transcriptoom van hun cellen op verschillende tijdstippen in de loop van AIT te analyseren en netwerken van genexpressie af te leiden die ons in staat zullen stellen om de belangrijkste prognostische factoren voor AIT-responsiviteit en inductie van immuuntolerantie te bepalen. Parallel aan Th2-cellen zullen de onderzoekers de rollen en subpopulaties van NK-cellen bestuderen, aangezien de rol van deze subsets bij allergie nog grotendeels onbekend is. Bovendien, aangezien bekend is dat de darmmicrobiota geassocieerd is met en interageert met het immuunsysteem, zullen de onderzoekers de gelegenheid aangrijpen om microbiota-monsters te verzamelen van patiënten die AIT ondergaan om veranderingen te beoordelen die kunnen optreden tijdens desensibilisatie. De voltooiing van deze studie zal ons in staat stellen i) potentiële biomarkers te identificeren die uiteindelijk kunnen worden gebruikt om de uitkomst van de therapie te voorspellen of om de therapie te verfijnen en aan te passen aan de kenmerken van een patiënt ii) om de veranderingen te volgen die optreden in NK-cellen van patiënten die zijn blootgesteld aan desensibilisatieprocedures, iii) het bestuderen van de darmmicrobiota van allergische patiënten en het verkennen van potentiële microbiota voorspellende biomarkers (onderdeel van de studie uitgevoerd bij IBBL). Deze studie is een proof-of-concept-studie om een ​​toekomstig groter cohort te starten, aangezien de ontdekking van nieuwe biomarkers/kenmerken nieuwe wegen zou kunnen openen om andere aandoeningen te begrijpen die verband houden met immuundisregulatie en waarbij tolerantie-inductie vereist is, zoals auto-immuunziekten. ziekten, afstoting van transplantaten en andere.

Methodologie:

Patiënten die in deze studie zullen worden opgenomen, zijn allergische patiënten van de afdeling Immuno-Allergologie van het CHL, die om medische redenen sowieso routinematig antigeen-specifieke immunotherapie zullen ondergaan. Deze immunotherapeutische protocollen zijn al vastgesteld en worden gebruikt door ervaren specialisten van het CHL en zullen niet worden gewijzigd ten behoeve van dit onderzoeksproject. Als patiënten die in aanmerking komen voor AIT ermee instemmen om deel te nemen aan ons onderzoeksproject, zullen de onderzoekers tijdens de behandeling bloed- en ontlastingsmonsters verzamelen. Afhankelijk van de te behandelen allergie zijn er twee routinematige desensibilisatieprotocollen: een ultra-rush-protocol wordt uitgevoerd voor desensibilisatie van insectensteken, terwijl een conventioneel protocol wordt gebruikt voor desensibilisatie van pollen. Een controlegroep zonder een klinische geschiedenis van allergieën wordt aangeworven. Bloed- en ontlastingsmonsters worden verzameld in hetzelfde tijdsbestek als bij allergische patiënten.