Rollen til barrierer i IgG-patogen-interaksjoner på slimhinneoverflaten i menneskelige luftveier (BARRIG)

Siden fremkomsten av monoklonal antistoffteknologi har terapeutiske antistoffer (Ab) vist seg vellykket for behandling av en rekke sykdommer. Ab endret radikalt håndteringen og behandlingen av dødelige sykdommer, alt fra non-Hodgkins lymfom til subtyper av astma. Suksessen til Ab er basert på deres høye selektivitet, forutsigbare toksisitet og unike farmakologiske profiler, noe som gir dem fordeler fremfor småmolekylære legemidler. Som et resultat representerer Ab den raskest voksende klassen av bioterapeutika, med fem av dem blant de mest solgte legemidlene i USA.

Luftveissykdommer påvirker millioner av mennesker over hele verden; de fire vanligste dødelige lungesykdommene (lungebetennelse, tuberkulose, lungekreft og kronisk obstruktiv lungesykdom [KOLS]) står for omtrent en av fem dødsfall på verdensbasis i 2030 ifølge WHO. I tillegg til for tidlig dødelighet, har luftveissykdommer en dramatisk innvirkning på samfunnet med hensyn til funksjonshemming, helsekostnader og produktivitetstap, noe som oppfordrer til at det er nødvendig med nye terapier. Med over 100 molekyler under klinisk evaluering og et dusin antistoffer (Ab) som har fått markedsføringsgodkjenning, har Ab en enorm mulighet til å være til nytte for pasienter med luftveissykdommer, inkludert bronkiektasi. For tiden er Ab indisert som alternative eller komplementære strategier til anti-tumor, anti-inflammatoriske og anti-infeksiøse midler, spesielt til antibiotika. Oppførselen til Ab avhenger av deres farmakodynamikk (PD) og farmakokinetikk (PK), som delvis avhenger av administrasjonsveien. Til nå er Ab for luftveissykdommer hovedsakelig administrert intravenøst ​​eller subkutant, noe som ikke er optimalt for å sikre en terapeutisk konsentrasjon av det aktive legemidlet i lungene mens det eksponerer andre organer for legemidlet.

For behandling av luftveissykdommer, tillater innånding å direkte målrette luftveiene. Inhalasjon tar sikte på å levere medikamenter lokalt - som en aerosol - gjennom nesen og/eller munnen til dets virkested. Inhalasjon er gullstandarden for levering av legemidler med lokal virkning for å behandle astma eller KOLS. Inhalasjon gir en bedre terapeutisk indeks for noen medikamenter, krever ofte redusert dose sammenlignet med andre veier, og er ikke-invasiv, og forbedrer dermed behandlingsoverholdelse og pasientkomfort. For tiden er de fleste (aktuelle) inhalerte legemidler små molekyler fra forskjellige klasser. Ab er vanligvis full-lengde IgG, som er store heterodimere proteiner (~150 kDa) som ikke diffunderer passivt over cellulære barrierer. For tiden leveres størstedelen av Ab for luftveissykdommer intravenøst ​​(i.v.). I.v. rute er kanskje ikke optimal for Ab i sammenheng med luftveissykdom, siden bare en liten del av Ab når lungene/luftveiene etter i.v. injeksjon. Inhalasjon er en attraktiv og gjennomførbar alternativ rute for lokal levering av full-lengde Ab til lungene. Ab levert gjennom luftveiene viser terapeutiske responser og holdes for det meste i lungen med lav systemisk diffusjon. Samlet sett indikerer disse funnene at inhalasjon kan ha fordelen over andre administrasjonsveier når Ab er ment å operere i luftveiene.

Til tross for de teoretiske fordelene ved topisk administrering av Ab ved inhalasjon, har få av disse fordelene ennå materialisert seg i klinikkene. For tiden er flere Ab i klinisk utvikling ved inhalasjon, men ingen ennå i klinikkene. Denne mangelen fremhever kompleksiteten ved å utvikle inhalerte antistoffer og peker på de vedvarende hindringene som må overvinnes. En detaljert forståelse av farmakologien til inhalert Ab er nødvendig for å sikre vellykket overgang fra preklinisk til klinisk utvikling. Spesielt kan avsetningen av Ab-aerosol under luftveissykdommer moduleres av biologiske barrierer, som kan begrense eller forhindre aerosolisert Ab-effektivitet. For tiden er hendelsene som oppstår etter at inhalert Ab har avsatt seg i luftveiene ufullstendig kjent og krever dypere karakterisering.

Ikke-cystisk fibrose bronkiektasi (NCFB) er en gruppe av suppurative kroniske luftveissykdommer med flere etiologier. Klinisk kjennetegnes NFCB av en unormal, irreversibel dilatasjon av bronkiene, luftveisobstruksjon, kronisk hoste og økt sputumproduksjon. På det patofysiologiske nivået spiller kronisk betennelse, kronisk bakteriell kolonisering i luftveiene og økt slimproduksjon i luftveiene nøkkelroller. Nåværende behandling for mikrobiell kolonisering og/eller akutte forverringer av NFCB er for det meste avhengig av høydose systemiske eller luftveisleverte antibiotika. Lavdose langtidsazitromycin brukes også ofte brukt til å redusere luftveisbetennelse, symptomer og hyppigheten av akutte eksaserbasjoner. Siden antibiotika enten ikke klarer å forbedre symptomene eller drive mikrobiell resistens, er det behov for nye behandlinger for å forbedre patogenclearance og redusere luftveisbetennelse.

Inhalert polyklonalt immunoglobulin G (IgG) er en ny terapeutisk tilnærming for NCFB. Inhalert IgG forventes å formidle gunstige effekter i NCFB på grunn av dets evne til å redusere spekteret av luftveispatogener som er i stand til å infisere luftveiene, redusere lungebelastningen til eksisterende bakteriepopulasjoner, forbedre slimhinneclearance ved å gjenopprette epitelcellefunksjoner og redusere lungebetennelse. . Faktisk viste prekliniske datapakker en redusert patogenbelastning og relatert celleskade etter infeksjon hos gnagere og ikke-menneskelige primater. En fase 1-studie med NCFB-pasienter og en kronisk toksikologisk studie for å muliggjøre en fase 2-studie, inkludert daglig og profylaktisk administrering av nebulisert IgG over 6 måneder hos NCFB-pasienter, pågår for tiden (NCT00322556, NCT00168025, NCT00168014, NCT049052, NCT00168014).

I NCFB kan slim i luftveiene fungere som en barriere for inhalerte legemidler ved slimhinnegrensesnittet. Mens normalt slim presenteres som et tynt lag som lar IgG diffundere effektivt til det underliggende vevet, er luftveisslim i NCFB tilstede i økte mengder og er unormalt tykt. Forringelse av slimmengde, struktur og fluiditet under bronkiektasi kan dermed begrense penetrasjon av inhalert Ab og deres terapeutiske potensial. Pasienter med NCFB har også ofte kronisk bakteriell kolonisering av luftveiene og kronisk luftveisbetennelse preget av økt proteaseaktivitet. De lider også ofte av eksacerbasjoner, som er patogene (spesielt P. aeruginosa og influensavirus) drevne episoder med økte symptomer som krever medisinsk intervensjon, ofte inkludert administrering av antibiotika. I sammenheng med overdreven betennelse overvelder mengden proteaser den nøytraliserende kapasiteten til endogene proteasehemmere. Dette kan ha en dramatisk innvirkning på inhalert Ab-metabolisme og begrense deres effektivitet. Faktisk viser tidligere rapporter at IgG-proteolyse mediert av nøytrofil-avledet elastase fører til en reduksjon av anti-P. aeruginosa fagocytose og drap. I tillegg til endogene enzymer (hovedsakelig serin [nøytrofil-avledet] og cystein [cathepsin] proteaser), utskiller bakterielle patogener, som P. aeruginosa, også proteaser, som kan bryte ned respiratoriske legemidler. I tillegg induserer patogener som P. aeruginosa mucinekspresjon.

Under en første in vitro-studie evaluerte vi barriereeffekten av kunstig slim med viskositet i området som ble målt i slim avledet fra sputum fra pasienter med luftveissykdommer. CEPR observerte en betydelig endring av mobiliteten og diffusjonen av det polyklonale IgG (CSL Behring) eksogent tilsatt, avhengig av viskositeten til ASM. Viktigere, CEPR bestemte også en betydelig reduksjon i evnen til polyklonalt IgG til å binde seg til P. aeruginosa i nærvær av viskøst slim sammenlignet med væskeslim.

Studiemål. Hovedmålet er å evaluere virkningen av slim avledet fra sputum fra NCFB-pasienter på bindingen av en polyklonal IgG til Pseudomonas aeruginosa. Resultater oppnådd med NCFB pasientslim vil bli sammenlignet med resultater oppnådd ved bruk av kunstig slim. Sekundære mål er karakterisering av 1) eksogen polyklonal IgG-mobilitet og 2) stabilitet i slimet avledet fra sputum fra NCFB-pasienter. I tillegg vil virkningen av mikrobiell luftveiskolonisering på IgGs farmakodynamikk bli utforsket.

Studiedesign. Dette er en utforskende, prospektiv, monosentrisk, tverrsnittsintervensjonell med minimal risiko og begrensninger studie av pasienter med ikke-cystisk fibrose bronchiectasis (NCFB) etterfulgt av senteret for sjeldne lungesykdommer og lungeavdelingen ved Tours University Hospital (CHRU Tours). Pasientene som er inkludert i studien vil fortsette sin vanlige oppfølging. Vanlig medisinsk behandling - diagnostisk og/eller terapeutisk - vil ikke bli modifisert ved deltakelse i studien bortsett fra en ytterligere mikrobiologisk studie av oppspytt som en del av studien.

Denne studien vil fokusere på analysen av de biokjemiske og biofysiske egenskapene til et terapeutisk polyklonalt IgG-preparat i nærvær av sputum isolert fra NCFB-pasienter, og mer spesifikt på evnen til IgG til å gjenkjenne et mål. Mobilitet og stabilitet av IgG i luftveisslim vil også bli evaluert. For å assosiere PD-endepunkter - målt ved CEPR - med klinisk relevante parametere, vil sputuminnsamling være ledsaget av dokumentasjon, i slim og blod, av mikrobiologiske (virologiske og bakteriologiske analyser) og inflammatoriske (blodformulering, C-reaktivt protein) parametere - målt ved CHRU of Tours.

Analyser i blodrommet vil bli utført ved å bruke et ekstra volum blod tatt på besøkstidspunktet, med respekt for grensene og kontraindikasjonene (i samsvar med ordren av 4. april 2018 i artikkel L.1121-1 i folkehelsen kode). Analysen i luftveiene vil bli utført ved bruk av sputum samlet inn fra pasienter. Et enkelt analysepunkt vil bli planlagt for hver pasient som inngår i studien.

Resultatmål. Hovedresultatet er kvantifisering av polyklonal IgG-binding til Pseudomonas aeruginosa i nærvær av slim avledet fra sputum fra NCFB-pasienter. Binding vil bli vurdert ved helcelle-ELISA.

Resultatene vil bli uttrykt som en prosentandel av binding i forhold til den som oppnås når det polyklonale IgG tilsettes i saltoppløsning og vil bli sammenlignet med preparater av kunstig slim i et viskositetsområde som ligner på slim i luftveiene.

Sekundære utfall er: (1) måling av proteolyse, ved Western-Blot, av eksogent polyklonalt IgG tilsatt i slimet avledet fra sputum fra NCFB-pasienter. Resultatene vil bli uttrykt som en prosentandel av integritet over den som oppnås når polyklonalt IgG tilsettes i saltvannsløsning og vil bli sammenlignet med in vitro-resultater; (2) måling av mobilitet med FRAP av eksogent fluorescerende merket polyklonalt IgG tilsatt i slimet avledet fra sputum fra NCFB-pasienter. Resultatene vil inkludere bestemmelse av t(1/2), mobile og immobile fraksjoner fremfor den som oppnås når polyklonalt IgG tilsettes i saltvannsløsning og vil bli sammenlignet med in vitro-resultater. Dette vil bli gjort ved CEPR. (3) innvirkning av mikrobiell luftveiskolonisering på IgG-binding, proteolyse og Ig-mobilitet. Prøver med mikrobiell kolonisering (enten bakteriell, viral eller sopp) vil bli sammenlignet med ukoloniserte prøver.

Utvelgelse og rekruttering av personer egnet for forskning. Studiepopulasjonen inkluderer alle pasienter med en alder ≥ 18 år som lider av NCFB og etterfulgt av senteret for sjeldne lungesykdommer / lungeavdelingen til CHRU Tours (den aktive listen omfatter 181 pasienter med idiopatisk NFCB i september 2023). Disse pasientene deltar rutinemessig på klinikkbesøk inkludert tvungen spirometri minst årlig. I denne tverrsnittsstudien vil pasienter bli screenet basert på medisinske journaler fra Rares Pulmonary Diseases Center ved Tours universitetssykehus (CHRU Bretonneau). Spesielt vil pasienter screenes for kronisk sputumproduksjon. Det er anslått at en tredjedel av alle pasienter kan være kvalifisert for studien. Kvalifiserte pasienter vil bli tilbudt å delta enten på tidspunktet for et planlagt besøk på sykehuset, eller ved en telefonsamtale av en forskningsassistent eller forskningssykepleier. Pasienter som er interessert i studien vil få informasjonsdokumentet for ytterligere informasjon. Når pasienter gir muntlig samtykke til å delta i studien, vil de bli invitert til å komme på besøk ved Clinical Investigation Center (CIC Inserm 1415) på sykehuset. Pasientene vil da møte en etterforsker. For å være involvert må et emne oppfylle alle inklusjonskriterier og ingen ikke-inklusjonskriterier. Samtykke vil bli bekreftet av utreder etter møte med emnet og gjennomgang av samtykkebrevet.

Studiebesøk. Ved inkludering vil pasienten delta på et besøk av en etterforsker for å registrere klinisk undersøkelse og vitale tegn, dato for siste akutte forverring, sykehistorie, behandling og Saint George's respiratoriske spørreskjema (mål for livskvalitet). Beskrivelse av bronkiektasi fra den siste computertomografiskanningen (CT), alvorlighetsgraden av lungefunksjonssvikt definert av siste spirometri (FEV1), og bronkiektasis alvorlighetsindeks, vil bli validert av en senior lungelege.

Innsamling av klinisk data.

Ved inkludering vil pasienten delta på et besøk av en etterforsker for å registrere:

• Medisinsk historie
• Nåværende behandling
• Klinisk undersøkelse og vitale tegn (blodtrykk, hjertefrekvens, perkutan hemoglobinmetning-SPO2 mens du puster inn romluft)
• mMRC dyspnéskala
• Beskrivelse av alvorlighetsgraden av bronkiektasi fra siste CT, ved bruk av Bronchiectasis Radiologically Indexed CT Score (BRICS) og antall involverte lapper 19
• Alvorlighetsgraden av svekket luftstrøm (tvungen ekspiratorisk på 1 sekund-FEV1) fra siste spirometri. FEV1 uttrykkes som prosent av den predikerte verdien ved å bruke GLI2012-referanseligninger
• Dato for siste akutte forverring (definert som økte luftveissymptomer som varer >48 timer og en ny antibiotikaresept)
• Antall og dato for alvorlige eksacerbasjoner som krever sykehusinnleggelse
• Antall akutte eksacerbasjoner som krever antibiotikabehandling det siste året
• Saint George's respiratoriske spørreskjema (mål for livskvalitet)
• Historie om luftveiskolonisering av Pseudomonas eller andre bakterier

Innsamling av blod og inhalert sputumprøve. Etter legekonsultasjonen vil 3x5 ml venøst ​​blod bli tatt av en CIC-sykepleier for hematologiske og biokjemiske analyser. 1 rør vil bli brukt til immunologisk analyse utført ved CEPR.

Etter blodprøvetaking vil forsøkspersonene motta en 0,9 % NaCl-aerosol hvis SPO2 mens pusteromluften er ≥94 %, og induserte sputumprøver vil bli samlet inn. Nøkkeltrinnene for aerosollevering og oppsamling av sputum er:

• Pasienten skyller munnen med drikkevann (for å redusere forurensning av prøven med spytt)
• Pasienten blåser nesen (for å redusere kontaminering av prøven med slim i øvre luftveier)
• Begynn forstøvning av 15 ml 0,9 % NaCl levert via en pneumatisk forstøver (6 l/min luft)
• Under og umiddelbart etter NaCl-aerosolen oppfordres forsøkspersonen til å ekspektorere inn i et 50 mL prøvetakingsrør minst 3 ganger (5, 10, 15 minutter).

Prøveanalyse. Umiddelbart etter innsamling vil sputumprøven sendes til avdelingene for bakteriologi, virologi og mykologi i CHRU Tours for karakterisering av mikrobielle populasjoner (Gramfarging og bakteriekulturer, Gomori-Grocott-farge- og soppkulturer, multipleks RTPCR for respiratoriske patogener). Den gjenværende oppspyttprøven sendes deretter til CEPR for farmakologiske analyser av IgG-preparatet. Ubrukte eller gjenværende prøver vil bli oppbevart ved CEPR i en spesifikk samling for videre eksperimentering. De vil bli oppbevart i en ubegrenset periode.

Blodprøver vil bli sendt til hematologi- og biokjemilaboratoriene for blodcelletall og C-Reactive Protein-analyser. 1 rør vil bli brukt til immunologisk analyse (nøytrofil fenotyping, total IgG-måling) utført ved CEPR.

Det er ikke planlagt noen fagoppfølging som en del av studien.