Badanie statusu funkcjonalnego neutrofili u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów w celu identyfikacji nowych biomarkerów odpowiedzi na terapię anty-TNFalfa (NeutroARTherap)

Reumatoidalne zapalenie stawów (RZS) jest chorobą przewlekłą mającą znaczny wpływ na życie milionów ludzi w całej Europie. Jest to choroba o znacznym obciążeniu społeczno-ekonomicznym, której bezpośrednie i pośrednie koszty w całej Europie sięgają setek miliardów euro rocznie. Badania demograficzne wskazują, że w następnej dekadzie to obciążenie dramatycznie wzrośnie. Ostatecznie RZS powoduje znaczny ból, niepełnosprawność, niekorzystne konsekwencje społeczne i znacznie zwiększone ryzyko zgonu jednostki, a jednocześnie ma ogromny wpływ na gospodarkę zdrowotną w całej Europie. W ostatnich latach leczenie RZS było częściowo skuteczne dzięki wprowadzeniu skutecznych, choć niezwykle kosztownych, bDMARD (biologicznych leków przeciwreumatycznych modyfikujących przebieg choroby) jako terapii opartych na przeciwciałach monoklonalnych (mAb).

Z klinicznego, immunologicznego i molekularnego punktu widzenia RZS jest chorobą heterogenną, a leczenie skuteczne u jednego pacjenta często nie działa u innego. Ze względu na różnice indywidualne odsetek odpowiedzi na leczenie pierwszego rzutu wynosi obecnie niewystarczająco 60-70%. Ponadto, nawet jeśli pacjenci z RZS często osiągają status choroby nieaktywnej, trwała remisja bez potrzeby leczenia jest nadal nieuchwytna dla większości. Biorąc pod uwagę, że terapie oparte na mAb są nadal bardzo drogie, ważne jest dokładne rozpoznanie mechanizmów blokujących ich skuteczność oraz czynników predykcyjnych odpowiedzi terapeutycznej. Zatem lepsze wykorzystanie terapii opartych na mAb mogłoby przynieść korzyść terapeutyczną, ale także znaczną redukcję ekonomiczną dla krajowych systemów opieki zdrowotnej.

Większość badań nad komórkami odpornościowymi w RZS ma ograniczenia, takie jak analiza tylko niewielkiej liczby podzbiorów komórek (w których PMN najczęściej nie są uwzględniane) oraz ograniczone integracyjne dane podłużne dotyczące fenotypów pacjentów. Badania aktywacji PMN i innych komórek mieloidalnych mogą doprowadzić do identyfikacji mechanizmów indukcji i podtrzymywania choroby.

Opisano, że PMN odgrywają różne role w różnych chorobach zakaźnych i zapalnych, co czyni je potencjalnie atrakcyjnym celem interwencji terapeutycznych. Nadmierna lub niewłaściwa aktywacja PMN prawdopodobnie przyczynia się do uszkodzenia tkanek w zaburzeniach zapalnych. W takich przypadkach strategie terapeutyczne ukierunkowane na neutrofile powinny mieć na celu zahamowanie kompartmentu neutrofilów, albo poprzez zmniejszenie liczby PMN, albo poprzez hamowanie ich odpowiedzi funkcjonalnej. To ostatnie można osiągnąć poprzez zmniejszenie aktywacji neutrofili lub tłumienie działania mediatorów pochodzących z neutrofili. Szereg trwających badań ma zatem na celu manipulowanie neutrofilami w celu leczenia kilku chorób, przy czym podejścia terapeutyczne obejmują celowanie w rozwój i produkcję neutrofili, zakłócanie gromadzenia się neutrofili w miejscu zakażenia lub zapalenia oraz odwracanie szkodliwych zmian fenotypu neutrofili, które występują podczas pewne stany patologiczne. W przeszłości wysiłki na rzecz opracowywania leków zawsze unikały ukierunkowania na PMN, głównie z obawy przed poważnymi powikłaniami zakaźnymi. Kilka badań sugeruje istnienie terapeutycznego okna osłabiania procesów zapalnych, w których pośredniczą neutrofile, bez zakłócania obrony gospodarza, w której pośredniczą neutrofile. Można sobie wyobrazić rozwój środków, które mogą blokować określone funkcje neutrofili, tylko nieznacznie upośledzając obronę żywiciela. Dlatego zgromadzona wiedza na temat roli PMN w zdrowiu i chorobie doprowadzi do opracowania strategii terapeutycznych ukierunkowanych na specyficzne cechy biologii PMN.

Badanie PMN w chorobach zapalnych przyniosło ostatnio koncepcję heterogeniczności i plastyczności neutrofilów, co sugeruje, że występuje w sposób zależny od kontekstu. W określonych stanach zapalnych PMN są w stanie zmienić swoje fenotypy i właściwości molekularne. Jednak fenotypowa i funkcjonalna różnorodność PMN jest źle rozumiana w patogenezie RZS i najczęściej pomijana w odpowiedzi na obecne terapie, w tym te z udziałem mAb. Badanie heterogenności neutrofili ma istotne znaczenie terapeutyczne. W szczególności identyfikacja i charakterystyka podzbiorów PMN pozwoli na celowanie w określone subpopulacje PMN o szkodliwych funkcjach, łagodząc ich szkodliwe aspekty bez narażania obrony gospodarza. Możliwe będzie również wzmocnienie podzbiorów PMN wykazujących korzystne funkcje.

Warto wspomnieć, że do niedawna uważano, że PMN należą do względnie jednorodnej populacji komórek. Jednak coraz większa liczba badań wykazuje obecnie heterogeniczność morfologii, fenotypu, funkcji lub kombinacji tych czynników, szczególnie w różnych chorobach, w tym w RZS. Jednak nadal nie jest jasne, czy te populacje reprezentują różne stany ciągłego widma polaryzacji, czy też odzwierciedlają inne cechy przedziału PMN z wewnętrznymi różnicami funkcjonalnymi. U ludzi jednym ze zidentyfikowanych podtypów PMN są neutrofile o małej gęstości (LDN). Po raz pierwszy rozpoznano to, gdy PMN współsegregował z komórkami jednojądrzastymi po izolacji w gradiencie gęstości u pacjentów z toczniem rumieniowatym układowym (SLE) i RZS. Jednak patofizjologiczna rola tych komórek o niskiej gęstości jest niejasna, zwłaszcza w kontekście RZS. Granulocyty o niskiej gęstości (LDG) są heterogenne i mogą reprezentować niedojrzałe i częściowo zdegranulowane neutrofile, które zachowują się inaczej w zależności od choroby lub być może nawet patologiczny podzbiór neutrofili, które nie różnicowały się prawidłowo. Nie wiadomo, czy LDG są przyczyną, czy konsekwencją choroby.

W kilku badaniach wykorzystano transkryptomikę pełnej krwi do poszukiwania potencjalnych biomarkerów do przewidywania odpowiedzi na czynniki biologiczne w RZS, ale nie ma wyraźnej korelacji między danymi z różnych badań, a żaden kandydujący biomarker nie przeszedł do diagnostyki klinicznej. Ponadto badania transkryptomiczne z udziałem PMN są rzadkie. Wright i współpracownicy zbadali profil transkryptomu oczyszczonych neutrofili krwi obwodowej pacjentów z RZS w odpowiedzi na leczenie anty-TNFα. Jednak to badanie przeprowadzono przy użyciu preparatów całkowitego PMN bez rozróżnienia podzbiorów PMN. Zatem biologiczne / patobiologiczne role heterogennych subpopulacji neutrofilów (w tym LDG) pozostają do wyjaśnienia. Podobnie, to, czy i jak PMN może modulować właściwości innych komórek szpikowych u pacjentów z RZS, jest nadal niedostatecznie zbadane.

Biorąc pod uwagę niezaspokojoną potrzebę kliniczną i perspektywy terapeutyczne, naszym celem jest zbadanie zmian fenotypowych i funkcjonalnych w PMN i komórkach mieloidalnych u pacjentów z RZS. Chociaż dostępne dane transkryptomiczne mają charakter informacyjny, potrzebne są dane dotyczące wydzielania białek, jak również aktywacji funkcjonalnej, aby dokładniej przeanalizować funkcję/dysfunkcję neutrofili u pacjentów z RZS. W tym kontekście badacze przyjmą unikalne podejście do charakteryzowania właściwości PMN (i podzbiorów) oraz subpopulacji mieloidalnych.

Odpowiedź na to pytanie może mieć ważne implikacje dla projektowania nowych terapii celowanych, które wpływają na rozregulowaną funkcję neutrofili i/lub neutralizują czynniki promujące zapalenie neutrofilowe lub ich interakcje z podzbiorami patogennych komórek odpornościowych (takich jak monocyty). Może również usprawnić leczenie pacjentów z RZS za pomocą obecnych terapii, pomagając w podawaniu odpowiedniego leku właściwemu pacjentowi.

Pomimo postępów w tej dziedzinie potrzeby pozostają niezaspokojone, nie tylko ze względu na obecny brak możliwości przewidywania, zapobiegania i leczenia choroby, ale nawet w zakresie przewidywania, którzy pacjenci zareagują na określoną terapię. Oczywiste jest, że nasze cele Neutro-ARTerapii wpisują się w perspektywę lepszego zrozumienia mechanizmów patogenetycznych związanych z RZS, co z kolei zwiększa naszą wiedzę w tej dziedzinie i ostatecznie prowadzi do odkrycia biologicznych środków terapeutycznych o bardziej precyzyjnym podejmowaniu decyzji i leczeniu oparta na receptach terapeutycznych.