De rol van barrières bij IgG-pathogeen-interacties op het slijmvliesoppervlak bij menselijke luchtwegen (BARRIG)

Sinds de komst van monoklonale antilichaamtechnologie zijn therapeutische antilichamen (Ab) succesvol gebleken voor de behandeling van een verscheidenheid aan ziekten. Ab heeft de behandeling en behandeling van dodelijke ziekten radicaal veranderd, variërend van non-Hodgkin-lymfoom tot subtypes van astma. Het succes van Ab is gebaseerd op hun hoge selectiviteit, voorspelbare toxiciteit en unieke farmacologische profielen, waardoor ze voordelen bieden ten opzichte van geneesmiddelen met kleine moleculen. Als gevolg hiervan vertegenwoordigt Ab de snelst groeiende klasse van biotherapeutica, waarvan er vijf tot de best verkochte geneesmiddelen in de VS behoren.

Luchtwegaandoeningen treffen miljoenen mensen over de hele wereld; Volgens de WHO zijn de vier meest fatale longziekten (longontsteking, tuberculose, longkanker en chronische obstructieve longziekte [COPD]) in 2030 verantwoordelijk voor ongeveer één op de vijf sterfgevallen wereldwijd. Naast voortijdige sterfte hebben luchtwegaandoeningen een dramatische impact op de samenleving wat betreft invaliditeit, gezondheidszorgkosten en productiviteitsverlies, waardoor de noodzaak van nieuwe therapieën wordt benadrukt. Met meer dan 100 moleculen onder klinische evaluatie en een tiental antilichamen (Ab) die op de markt zijn gebracht, heeft Ab een enorme kans om patiënten met ademhalingsziekten, waaronder bronchiëctasie, ten goede te komen. Momenteel zijn Ab geïndiceerd als alternatieve of complementaire strategieën voor antitumor-, ontstekingsremmende en anti-infectieuze middelen, in het bijzonder voor antibiotica. Het gedrag van Ab hangt af van hun farmacodynamiek (PD) en farmacokinetiek (PK), die gedeeltelijk afhankelijk zijn van hun toedieningsweg. Tot nu toe worden Ab voor ademhalingsziekten voornamelijk intraveneus of subcutaan toegediend, wat niet optimaal is om een ​​therapeutische concentratie van het actieve medicijn in de longen te garanderen terwijl andere organen aan het medicijn worden blootgesteld.

Voor de behandeling van luchtwegaandoeningen maakt inhalatie het mogelijk om rechtstreeks op de luchtwegen te richten. Inhalatie is erop gericht medicijnen topisch (als aerosol) via de neus en/of mond naar de plaats van werking te brengen. Inhalatie is de gouden standaard voor de toediening van geneesmiddelen met plaatselijke werking voor de behandeling van astma of COPD. Inhalatie biedt voor sommige geneesmiddelen een betere therapeutische index, vereist vaak een lagere dosis in vergelijking met andere routes, en is niet-invasief, waardoor de therapietrouw en het comfort van de patiënt worden verbeterd. Momenteel zijn de meeste (topische) inhalatiemedicijnen kleine moleculen uit verschillende klassen. Ab zijn meestal IgG van volledige lengte, dit zijn grote heterodimere eiwitten (~ 150 kDa) die niet passief door cellulaire barrières diffunderen. Momenteel wordt het merendeel van de Ab voor ademhalingsziekten toegediend via de intraveneuze route (i.v.). De i.v. Deze route is mogelijk niet optimaal voor Ab in de context van luchtwegaandoeningen, aangezien slechts een klein deel van Ab de longen/luchtwegen bereikt na i.v. injectie. Inhalatie is een aantrekkelijke en haalbare alternatieve route voor de plaatselijke toediening van Ab van volledige lengte in de longen. Abs toegediend via de luchtwegen vertonen therapeutische reacties en worden meestal in de longen vastgehouden met een lage systemische diffusie. Over het geheel genomen geven deze bevindingen aan dat inhalatie een voordeel kan hebben ten opzichte van andere toedieningswegen wanneer Ab bedoeld is om in de luchtwegen te werken.

Ondanks de theoretische voordelen van plaatselijke toediening van Ab door inhalatie, zijn er nog maar weinig van deze voordelen in de klinieken gerealiseerd. Momenteel zijn verschillende Abs in klinische ontwikkeling door middel van inhalatie, maar nog geen enkele in de klinieken. Deze schaarste benadrukt de complexiteit van het ontwikkelen van geïnhaleerde antilichamen en wijst op de aanhoudende hindernissen die moeten worden overwonnen. Een gedetailleerd begrip van de farmacologie van geïnhaleerd Ab is vereist om de succesvolle overgang van preklinische naar klinische ontwikkeling te garanderen. In het bijzonder kan de afzetting van Ab-aërosol tijdens ademhalingsziekten worden gemoduleerd door biologische barrières, die de werkzaamheid van aerosol-Ab kunnen beperken of voorkomen. Momenteel zijn de gebeurtenissen die optreden nadat geïnhaleerd Ab zich in de luchtwegen heeft afgezet, onvolledig bekend en vereisen een diepere karakterisering.

Niet-cystische fibrose bronchiëctasie (NCFB) is een groep etterende chronische luchtwegziekten met meerdere etiologieën. Klinisch wordt NFCB gekenmerkt door een abnormale, onomkeerbare verwijding van de bronchiën, luchtwegobstructie, chronische hoest en verhoogde sputumproductie. Op pathofysiologisch niveau spelen chronische ontstekingen, chronische bacteriële kolonisatie van de luchtwegen en verhoogde slijmproductie in de luchtwegen een sleutelrol. De huidige behandeling voor microbiële kolonisatie en/of acute exacerbaties van NFCB berust grotendeels op hoge doses systemische of via de luchtwegen toegediende antibiotica. Een lage dosis azithromycine op de lange termijn wordt ook vaak gebruikt om luchtwegontsteking, symptomen en de frequentie van acute exacerbaties te verminderen. Omdat antibiotica de symptomen mogelijk niet verbeteren of microbiële resistentie stimuleren, is er behoefte aan nieuwe behandelingen om de klaring van pathogenen te verbeteren en luchtwegontsteking te verminderen.

Geïnhaleerd polyklonaal immunoglobuline G (IgG) is een nieuwe therapeutische benadering voor NCFB. Er wordt verwacht dat geïnhaleerd IgG gunstige effecten bij NCFB teweegbrengt vanwege het vermogen ervan om het bereik van ademhalingspathogenen die de luchtwegen kunnen infecteren te verminderen, de longbelasting van bestaande bacteriepopulaties te verminderen, de mucociliaire klaring te verbeteren door de epitheelcelfuncties te herstellen en longontsteking te verminderen. . Preklinische datapakketten toonden inderdaad een verminderde ziekteverwekkerbelasting en gerelateerde celschade aan na infectie bij knaagdieren en niet-menselijke primaten. Een fase 1-onderzoek bij NCFB-patiënten en een chronisch toxicologisch onderzoek om een ​​fase 2-onderzoek mogelijk te maken, inclusief dagelijkse en profylactische toediening van verneveld IgG gedurende 6 maanden bij NCFB-patiënten, zijn momenteel aan de gang (NCT00322556, NCT00168025, NCT00168012, NCT00520494).

Bij NCFB kan luchtwegslijm fungeren als een barrière voor geïnhaleerde geneesmiddelen op het slijmvliesgrensvlak. Terwijl normaal slijm zich presenteert als een dunne laag waardoor IgG efficiënt naar de onderliggende weefsels kan diffunderen, is luchtwegslijm bij NCFB in grotere hoeveelheden aanwezig en abnormaal dik. Een vermindering van de hoeveelheid, structuur en vloeibaarheid van het slijm tijdens bronchiëctasieën kan dus de penetratie van geïnhaleerde Abs en hun therapeutisch potentieel beperken. Patiënten met NCFB vertonen ook vaak chronische bacteriële kolonisatie van de luchtwegen en chronische luchtwegontsteking, gekenmerkt door verhoogde proteaseactiviteit. Ze lijden ook vaak aan exacerbaties, die door pathogenen (met name P. aeruginosa en influenzavirus) worden veroorzaakt door episoden van verhoogde symptomen die medisch ingrijpen vereisen, vaak inclusief de toediening van antibiotica. In de context van overmatige ontsteking overweldigt de hoeveelheid proteasen het neutraliserende vermogen van endogene proteaseremmers. Dit kan een dramatische impact hebben op het metabolisme van geïnhaleerde Abs en de werkzaamheid ervan beperken. Eerdere rapporten tonen inderdaad aan dat IgG-proteolyse gemedieerd door van neutrofielen afgeleid elastase leidt tot een afname van anti-P. aeruginosa fagocytose en doden. Naast endogene enzymen (voornamelijk serine [van neutrofielen afgeleide] en cysteïne [cathepsine] proteasen) scheiden bacteriële pathogenen, zoals P. aeruginosa, ook proteasen af, die via de luchtwegen toegediende geneesmiddelen kunnen afbreken. Bovendien induceren pathogenen zoals P. aeruginosa mucine-expressie.

Tijdens een eerste in vitro onderzoek evalueerden we het barrière-effect van kunstmatig slijm met een viscositeit in het bereik van die gemeten in slijm afkomstig van sputum van patiënten met luchtwegaandoeningen. CEPR observeerde een significante verandering in de mobiliteit en diffusie van het exogeen toegevoegde polyklonale IgG (CSL Behring), afhankelijk van de viscositeit van het ASM. Belangrijk is dat CEPR ook een significante vermindering vaststelde van het vermogen van het polyklonale IgG om te binden aan P. aeruginosa in aanwezigheid van stroperig slijm in vergelijking met vloeibaar slijm.

Studiedoelstellingen. Het hoofddoel is het evalueren van de impact van slijm afkomstig uit sputum van NCFB-patiënten op de binding van een polyklonaal IgG aan Pseudomonas aeruginosa. Resultaten verkregen met slijm van NCFB-patiënten zullen worden vergeleken met resultaten verkregen met kunstmatig slijm. Secundaire doelstellingen zijn karakterisering van 1) exogene polyklonale IgG-mobiliteit en 2) stabiliteit in het slijm afkomstig van sputum van NCFB-patiënten. Daarnaast zal de impact van microbiële luchtwegkolonisatie op de farmacodynamiek van IgG worden onderzocht.

Studie ontwerp. Dit is een verkennend, prospectief, monocentrisch, cross-sectioneel, interventioneel onderzoek met minimale risico's en beperkingen bij patiënten met niet-cystische fibrose bronchiëctasie (NCFB), gevolgd door het centrum voor zeldzame longziekten en de afdeling longziekten van het Universitair Ziekenhuis van Tours (CHRU Tours). De patiënten die aan het onderzoek deelnemen, zullen hun gebruikelijke follow-up voortzetten. Het gebruikelijke medische beleid – diagnostisch en/of therapeutisch – zal door deelname aan het onderzoek niet worden gewijzigd, afgezien van een aanvullend microbiologisch onderzoek van sputum als onderdeel van het onderzoek.

Deze studie zal zich richten op de analyse van de biochemische en biofysische eigenschappen van een therapeutisch polyklonaal IgG-preparaat in aanwezigheid van sputum geïsoleerd uit NCFB-patiënten, en meer specifiek op het vermogen van IgG om een ​​doelwit te herkennen. Mobiliteit en stabiliteit van IgG in luchtwegslijm zullen ook worden geëvalueerd. Om PD-eindpunten – gemeten bij het CEPR – te associëren met klinisch relevante parameters, zal de sputumverzameling vergezeld gaan van documentatie, in het slijm en bloed, van microbiologische (virologische en bacteriologische analyses) en inflammatoire (bloedformulering, C-reactief proteïne) parameters - gemeten bij de CHRU van Tours.

Analyses in het bloedcompartiment zullen worden uitgevoerd met behulp van een extra volume bloed dat wordt afgenomen op het moment van het bezoek, met inachtneming van de limieten en contra-indicaties (in overeenstemming met het besluit van 4 april 2018 van artikel L.1121-1 van de Volksgezondheidswet). code). De analyse in de luchtwegen zal worden uitgevoerd met behulp van sputum dat bij patiënten wordt verzameld. Voor elke patiënt die aan het onderzoek deelneemt, wordt één analysepunt gepland.

Uitkomstmaten. Het belangrijkste resultaat is de kwantificering van polyklonale IgG-binding aan Pseudomonas aeruginosa in aanwezigheid van slijm afkomstig van sputum van NCFB-patiënten. De binding zal worden beoordeeld door ELISA van hele cellen.

De resultaten zullen worden uitgedrukt als een percentage binding ten opzichte van het percentage dat wordt verkregen wanneer het polyklonale IgG wordt toegevoegd in een zoutoplossing en zullen worden vergeleken met kunstmatige slijmpreparaten met een viscositeitsbereik vergelijkbaar met dat van menselijk luchtwegslijm.

Secundaire uitkomsten zijn: (1) de meting van proteolyse, door Western-Blot, van exogeen polyklonaal IgG toegevoegd aan het slijm afkomstig van sputum van NCFB-patiënten. De resultaten zullen worden uitgedrukt als een integriteitspercentage ten opzichte van het percentage dat wordt verkregen wanneer het polyklonale IgG wordt toegevoegd in een zoutoplossing, en zullen worden vergeleken met in vitro resultaten; (2) de meting van de mobiliteit door FRAP van exogeen fluorescent gelabeld polyklonaal IgG toegevoegd aan het slijm afkomstig van sputum van NCFB-patiënten. De resultaten omvatten de bepaling van de t(1/2), mobiele en immobiele fracties ten opzichte van de fractie die wordt verkregen wanneer het polyklonale IgG wordt toegevoegd in een zoutoplossing, en zullen worden vergeleken met in vitro resultaten. Dit zal gebeuren bij het CEPR. (3) impact van microbiële luchtwegkolonisatie op IgG-binding, proteolyse en Ig-mobiliteit. Monsters met microbiële kolonisatie (bacterieel, viraal of schimmel) zullen worden vergeleken met niet-gekoloniseerde monsters.

Selectie en werving van mensen geschikt voor onderzoek. De onderzoekspopulatie omvat alle patiënten met een leeftijd ≥ 18 jaar die lijden aan NCFB en gevolgd door het centrum voor zeldzame longziekten / afdeling Longziekten van CHRU Tours (actieve lijst omvat 181 patiënten met idiopathische NFCB in september 2023). Deze patiënten bezoeken routinematig minimaal jaarlijks een kliniekbezoek, inclusief geforceerde spirometrie. In deze cross-sectionele studie zullen patiënten worden gescreend op basis van medische dossiers van het Rares Pulmonary Diseases Centre van het universitair ziekenhuis van Tours (CHRU Bretonneau). In het bijzonder zullen patiënten worden gescreend op chronische sputumproductie. Er wordt geschat dat een derde van alle patiënten in aanmerking komt voor de studie. Patiënten die in aanmerking komen, zullen worden aangeboden om deel te nemen tijdens een gepland bezoek aan het ziekenhuis, of via een telefoontje door een onderzoeksassistent of onderzoeksverpleegkundige. Patiënten die geïnteresseerd zijn in het onderzoek, ontvangen het informatiedocument voor meer informatie. Wanneer patiënten mondeling toestemming geven voor deelname aan het onderzoek, worden zij uitgenodigd voor een bezoek aan het Klinisch Onderzoekscentrum (CIC Inserm 1415) van het ziekenhuis. Patiënten zullen dan een onderzoeker ontmoeten. Om betrokken te zijn, moet een proefpersoon aan alle inclusiecriteria voldoen en niet aan niet-onclusiecriteria. De toestemming wordt door de onderzoeker bevestigd na een ontmoeting met de proefpersoon en beoordeling van de toestemmingsbrief.

Studiebezoek. Bij opname zal de patiënt een bezoek van een onderzoeker bijwonen om het klinisch onderzoek en de vitale functies, de datum van de laatste acute exacerbatie, de medische geschiedenis, de behandeling en de ademhalingsvragenlijst van Saint George (maatstaf voor de kwaliteit van leven) vast te leggen. De beschrijving van bronchiëctasieën uit de laatste computertomografiescan (CT), de ernst van de longfunctiestoornis gedefinieerd door de nieuwste spirometrie (FEV1) en de ernstindex van de bronchiëctasieën zullen worden gevalideerd door een senior longarts.

Klinische gegevensverzameling.

Bij inclusie zal de patiënt een bezoek van een onderzoeker bijwonen om vast te leggen:

• Medische geschiedenis
• Huidige behandeling
• Klinisch onderzoek en vitale functies (bloeddruk, hartslag, percutane hemoglobineverzadiging-SPO2 tijdens het inademen van kamerlucht)
• mMRC-dyspnoeschaal
• Beschrijving van de ernst van de bronchiëctasie op basis van de laatste CT, met behulp van de Bronchiëctasie Radiologically Indexed CT Score (BRICS) en het aantal betrokken lobben 19
• Ernst van de luchtstroomstoornis (geforceerde uitademing in 1 seconde-FEV1) volgens de laatste spirometrie. FEV1 wordt uitgedrukt als percentage van de voorspelde waarde met behulp van GLI2012-referentievergelijkingen
• Datum van de laatste acute exacerbatie (gedefinieerd als een toename van de ademhalingssymptomen die langer dan 48 uur aanhouden en een nieuw recept voor antibiotica)
• Aantal en datum van ernstige exacerbaties die ziekenhuisopname vereisen
• Aantal acute exacerbaties waarvoor antibioticatherapie nodig was in het afgelopen jaar
• Saint George's ademhalingsvragenlijst (maatstaf voor kwaliteit van leven)
• Geschiedenis van luchtwegkolonisatie door Pseudomonas of andere bacteriën

Bloed- en ingeademd sputummonsterafname. Na het medisch consult wordt door een CIC-verpleegkundige 3x5 ml veneus bloed afgenomen voor hematologische en biochemische analyses. 1 buisje zal worden gebruikt voor immunologische analyses gemaakt bij het CEPR.

Na de bloedafname krijgen de proefpersonen een NaCl-aerosol van 0,9% als de SPO2 terwijl de lucht in de ademruimte ≥94% is, en worden geïnduceerde sputummonsters verzameld. De belangrijkste stappen bij het toedienen van aerosolen en het verzamelen van sputum zijn:

• De patiënt spoelt zijn/haar mond met drinkwater (om besmetting van het monster met speeksel te verminderen)
• De patiënt snuit zijn/haar neus (om besmetting van het monster met slijm van de bovenste luchtwegen te verminderen)
• Begin met de verneveling van 15 ml 0,9% NaCl, toegediend via een pneumatische vernevelaar (6 l/min lucht)
• Tijdens en onmiddellijk na de NaCl-aerosol wordt de proefpersoon aangemoedigd om ten minste driemaal (5, 10, 15 minuten) te spuwen in een monsterbuisje van 50 ml.

Monsteranalyse. Onmiddellijk na afname wordt het sputummonster naar de afdelingen Bacteriologie, Virologie en Mycologie van CHRU Tours gestuurd voor karakterisering van microbiële populaties (Gramkleuring en bacterieculturen, Gomori-Grocott-kleuring en schimmelculturen, multiplex RTPCR voor respiratoire pathogenen). Het resterende sputummonster wordt vervolgens naar CEPR gestuurd voor farmacologische analyses van het IgG-preparaat. Ongebruikte of overgebleven monsters worden bij CEPR in een specifieke collectie bewaard voor verder experiment. Ze worden voor onbepaalde tijd bewaard.

Bloedmonsters worden naar de laboratoria voor hematologie en biochemie gestuurd voor het aantal bloedcellen en C-reactief proteïne-assays. 1 buisje zal worden gebruikt voor immunologische analyse (fenotypering van neutrofielen, meting van totaal IgG) uitgevoerd bij het CEPR.

Er is geen vervolgonderzoek gepland als onderdeel van het onderzoek.