Aplicando Imunologia de Sistemas à Busca de Biomarcadores Personalizados de Eficácia Clínica (SYS-T-ACT)

Resumo do estudo: Aplicação da imunologia de sistemas à busca de biomarcadores personalizados de eficácia clínica: previsão do potencial de ativação de células T in vivo a partir de células T em repouso de pacientes.

Introdução A alergia afeta mais de 20% da população da maioria dos países desenvolvidos. As principais doenças alérgicas, rinite alérgica, asma, alergias alimentares e urticária, são crônicas, causam grande incapacidade e são caras tanto para o indivíduo quanto para a sociedade (World Allergy Organization (WAO) white book 2013). Além das alergias ocupacionais, as alergias mais comuns são causadas por alimentos, pólen, poeira, mofo, pêlos de animais, picadas de insetos, medicamentos… Os fenômenos alérgicos devem-se a uma resposta exacerbada do sistema imunológico a antígenos tolerados por pacientes não alérgicos.

Após a exposição a antígenos, as células T CD4+ (grupo de diferenciação 4) virgens podem ser diferenciadas em diferentes subconjuntos de células T auxiliares (Th) (Th1, Th2, Th9, Th17, Th22, Tfh) e células T reguladoras supressivas induzidas caracterizadas por diferentes padrões de expressão de citocinas, fatores de transcrição e outros marcadores de superfície, que irão orquestrar respostas imunes adaptativas e inatas a esses estímulos. As células Th2 são peças centrais em todas as várias formas de doenças alérgicas associadas à imunoglobulina E (IgE) e, portanto, são consideradas como o subconjunto de células T mais dominante que mantém a resposta alérgica. Após a captação e processamento do antígeno pelas células apresentadoras de antígeno, as células T CD4+ são polarizadas em direção a um fenótipo Th2, levando à expressão de citocinas associadas a células Th2, como interleucina (IL)-4, -5, -9, -13, comutação Resposta das células B à produção de IgE (sensibilização ou fase inicial). A IgE específica para alérgenos liga-se a um receptor de alta afinidade (FcεRI) de células imunes inatas, incluindo basófilos e mastócitos, desencadeando a liberação de mediadores anafilactogênicos (citocinas, quimiocinas, histamina, heparina, serotonina e proteases) responsáveis ​​pelo recrutamento de células inflamatórias e alergias sintomas (efetor ou fase tardia). A identificação de redes de genes expressos em células Th2 em repouso e ativadas de pacientes alérgicos ajudaria a distinguir genes candidatos que preveem a tolerância imunológica a alérgenos.

As alergias são doenças que envolvem muitos subconjuntos de células. As reatividades específicas e as contribuições para o quadro clínico são intimamente interdependentes e ainda não totalmente decifradas. A interação entre os diferentes atores do sistema imunológico celular é ainda mais complexa pela existência da flora intestinal comensal, também chamada de microbiota. A microbiota intestinal está parcialmente sob supervisão do sistema imunológico, e desregulações ou alterações na composição da microbiota, por exemplo devido à ingestão de antibióticos durante a infância e/ou hábitos alimentares diferentes, podem afetar as funções imunes adaptativas e inatas. A caracterização da microbiota intestinal de hospedeiros humanos submetidos à imunoterapia pode ser de grande interesse para delinear as interações entre a microbiota e o sistema imunológico adaptativo.

Apesar das melhorias substanciais nos medicamentos que aliviam os sintomas diários de alergia, uma porcentagem dos pacientes ainda apresenta sintomas graves descontrolados. Para esses pacientes, evitar estritamente o alérgeno e manter os medicamentos de emergência ao alcance são as melhores recomendações até o momento, e o fardo de viver com alergia acaba resultando em problemas psicossociais, de saúde, ocupacionais e econômicos, impactando os custos de saúde pública. Nesses casos, a melhor e viável solução para melhorar a qualidade de vida é aplicar uma abordagem imunoterapêutica para induzir tolerância ao alérgeno.

A imunoterapia específica para alérgenos (AIT) foi implementada por mais de 100 anos e atinge a falta de resposta sustentada pela administração de doses crescentes do alérgeno causador até que uma dose de manutenção seja atingida. Protocolos imunoterapêuticos abrangendo diferentes durações (de horas para protocolos ultra-rush a semanas ou meses para protocolos convencionais) são aplicados para o tratamento de alimentos, pólen, pêlos de animais e alergia a picadas de insetos. A dessensibilização ocorre em etapas sequenciais, como dessensibilização muito precoce de mastócitos e basófilos, distorção das respostas das células T e B em relação ao fenótipo regulador, modulação de isotipos de anticorpos específicos para alérgenos e inibição da migração e liberação de mediadores de eosinófilos, basófilos e mastócitos células.

No entanto, permanecem dúvidas sobre os eventos muito precoces que ocorrem no início da imunoterapia, como se os mecanismos são diferentes em protocolos rápidos ou convencionais. O resultado da imunoterapia pode estar relacionado a eventos que ocorrem em diferentes subconjuntos de células, e a identificação de biomarcadores preditivos para indução de tolerância ainda é altamente necessária.

Para tal, será aplicada a biologia de sistemas. A biologia de sistemas visa coletar informações sobre sistemas biológicos complexos (por exemplo, dados transcriptômicos) e aplicar ferramentas computacionais para melhor entender e prever se e em que grau esses sistemas reagirão a perturbações. Com base em dados "ômicos", a biologia de sistemas fornece uma visão mais ampla dos eventos celulares que ocorrem durante o curso da AIT do que abordagens com foco em candidatos a genes isolados ou vias de sinalização. Esta abordagem sistêmica permite a construção e inferência de redes preditivas de expressão gênica que não poderiam ser determinadas usando abordagens baseadas em hipóteses.

Justificativa do projeto de pesquisa:

Indivíduos humanos mostram grande variação nas respostas imunes inatas e adaptativas após estímulos imunes. No entanto, pouco se sabe sobre quais e como as sub-redes moleculares controlam quantitativamente o potencial de resposta imune. Até agora, nenhum biomarcador preditivo de eficácia clínica de vacinas ou imunoterapias específicas para alergia foi estabelecido. A proposta atual é um estudo piloto para identificar candidatos de interesse, cujo valor preditivo como biomarcadores será avaliado em estudos posteriores envolvendo grupos maiores de pacientes e controles apropriados.

Os pesquisadores levantam a hipótese de que os eventos moleculares iniciais da estimulação celular na AIT bem-sucedida se correlacionam com uma assinatura imune regulatória responsiva de células imunes inatas (células natural killer (NK), células linfóides inatas) e adaptativas (células T e B). A esse respeito, as características das células Th2 em repouso (antes da AIT) de pacientes alérgicos e as alterações precoces que ocorrem nessa população durante o curso da AIT podem prever o resultado terapêutico.

O objetivo deste projeto é desenvolver uma estratégia de biologia de sistemas para prever quantitativamente o potencial de resposta de células Th2 (T-helper tipo 2) ativadas a partir de células Th2 em repouso de pacientes alérgicos submetidos a tratamento de dessensibilização alergênica. Os investigadores planejam analisar o transcriptoma de suas células em diferentes momentos ao longo do curso da AIT e inferir redes de expressão gênica que nos permitirão determinar os principais fatores prognósticos para a capacidade de resposta da AIT e a indução de tolerância imunológica. Paralelamente às células Th2, os investigadores irão estudar os papéis e subpopulações das células NK, uma vez que o papel destes subconjuntos na alergia ainda é amplamente desconhecido. Além disso, como a microbiota intestinal é conhecida por estar associada e interagir com o sistema imunológico, os investigadores aproveitarão a oportunidade para coletar amostras da microbiota de pacientes submetidos a AIT para avaliar as mudanças que podem ocorrer durante a dessensibilização. A conclusão deste estudo nos permitirá i) identificar potenciais biomarcadores que podem ser usados ​​para prever o resultado da terapia ou para refinar e adaptar a terapia às características de um paciente ii) monitorar as mudanças que ocorrem nas células NK de pacientes expostos a procedimentos de dessensibilização, iii) estudar a microbiota intestinal de doentes alérgicos e explorar potenciais biomarcadores preditivos da microbiota (parte do estudo realizado no IBBL). Este estudo representa uma prova de conceito para iniciar uma futura coorte maior, uma vez que a descoberta de novos biomarcadores/características pode abrir novos caminhos para entender outras doenças ligadas à desregulação imune e nas quais a indução de tolerância é necessária, como autoimune doenças, rejeição de transplantes e outras.

Metodologia:

Os pacientes que serão incluídos neste estudo são pacientes alérgicos do departamento de Imunoalergologia do CHL, que de qualquer maneira serão submetidos a imunoterapia antigênica específica de rotina por razões médicas. Esses protocolos imunoterapêuticos já são estabelecidos e utilizados por especialistas experientes do CHL e não serão modificados para o objetivo deste projeto de pesquisa. Se os pacientes elegíveis para AIT concordarem em participar de nosso projeto de pesquisa, os investigadores coletarão amostras de sangue e fezes durante o tratamento. Dependendo da alergia a ser tratada, existem dois protocolos de dessensibilização de rotina: um protocolo ultra-rush é realizado para dessensibilização de picada de inseto, enquanto um protocolo convencional é usado para dessensibilização de pólen. Um grupo de controle sem história clínica de alergias é recrutado. Amostras de sangue e fezes são coletadas nos mesmos prazos que em pacientes alérgicos.