Применение системной иммунологии для поиска персонализированных биомаркеров клинической эффективности (SYS-T-ACT)

Резюме исследования: Применение системной иммунологии к поиску персонализированных биомаркеров клинической эффективности: прогнозирование потенциала активации Т-клеток in vivo из покоящихся Т-клеток пациентов.

Введение Аллергией страдают более 20% населения большинства развитых стран. Основные аллергические заболевания, аллергический ринит, астма, пищевая аллергия и крапивница, являются хроническими, вызывают серьезную инвалидность и дорого обходятся как человеку, так и обществу (белая книга Всемирной организации по аллергии (ВАО), 2013 г.). Помимо профессиональных аллергий, наиболее распространенными аллергиями являются пищевые продукты, пыльца, пыль, плесень, перхоть животных, укусы насекомых, лекарственные препараты… Аллергические явления обусловлены обострением реакции иммунной системы на антигены, переносимые неаллергическими пациентами.

После воздействия антигенами наивные CD4+ (кластер дифференцировки 4) Т-клетки могут дифференцироваться в различные субпопуляции Т-хелперных (Th) клеток (Th1, Th2, Th9, Th17, Th22, Tfh) и индуцированные супрессивные регуляторные Т-клетки, характеризующиеся различными паттерны экспрессии цитокинов, факторы транскрипции и другие поверхностные маркеры, которые будут управлять адаптивными и врожденными иммунными реакциями на эти стимулы. Клетки Th2 играют центральную роль во всех различных формах аллергических заболеваний, связанных с иммуноглобулином Е (IgE), и поэтому считаются наиболее доминирующей подгруппой Т-клеток, поддерживающей аллергический ответ. После захвата антигена и процессинга антигенпрезентирующими клетками CD4+ Т-клетки поляризуются в сторону фенотипа Th2, что приводит к экспрессии цитокинов, ассоциированных с клетками Th2, таких как интерлейкин (IL)-4, -5, -9, -13, переключение Ответ В-клеток на продукцию IgE (сенсибилизация или ранняя фаза). Аллергенспецифические IgE связываются с высокоаффинным рецептором (FcεRI) клеток врожденного иммунитета, включая базофилы и тучные клетки, вызывая высвобождение анафилактогенных медиаторов (цитокинов, хемокинов, гистамина, гепарина, серотонина и протеаз), ответственных за рекрутирование воспалительных клеток и аллергические реакции. симптомы (эффекторная или поздняя фаза). Идентификация сетей генов, экспрессируемых в покоящихся и активированных клетках Th2 у пациентов с аллергией, поможет выделить гены-кандидаты, предсказывающие иммунную толерантность к аллергенам.

Аллергии — это заболевания, вовлекающие многие подмножества клеток. Специфические реакции и вклад в клиническую картину тесно взаимосвязаны и еще не полностью расшифрованы. Взаимодействие между различными участниками клеточной иммунной системы еще более усложняется существованием комменсальной кишечной флоры, также называемой микробиотой. Микробиота кишечника частично находится под контролем иммунной системы, и нарушения регуляции или изменения в составе микробиоты, например, из-за приема антибиотиков в детстве и/или различных пищевых привычек, могут влиять на адаптивные и врожденные иммунные функции. Характеристика микробиоты кишечника людей, проходящих иммунотерапию, может представлять большой интерес для определения взаимодействий между микробиотой и адаптивной иммунной системой.

Несмотря на значительное улучшение лекарств, облегчающих ежедневные симптомы аллергии, у части пациентов по-прежнему наблюдаются неконтролируемые тяжелые симптомы. Для этих пациентов наилучшими рекомендациями на сегодняшний день являются строгое избегание контакта с аллергеном и хранение лекарств для неотложной помощи, а бремя жизни с аллергией в конечном итоге приводит к психосоциальным, медицинским, профессиональным и экономическим проблемам, влияя на расходы на общественное здравоохранение. В этих случаях лучшим и возможным решением для улучшения качества жизни является применение иммунотерапевтического подхода для индукции толерантности к аллергенам.

Аллергенспецифическая иммунотерапия (АИТ) применяется уже более 100 лет и позволяет достичь стойкой невосприимчивости путем введения возрастающих доз аллергена-возбудителя до тех пор, пока не будет достигнута поддерживающая доза. Иммунотерапевтические протоколы, охватывающие различную продолжительность (от нескольких часов для сверхсрочных протоколов до недель или месяцев для обычных протоколов), применяются для лечения пищевых продуктов, пыльцы, перхоти домашних животных и аллергии на укусы насекомых. Десенсибилизация происходит в несколько последовательных этапов, таких как очень ранняя десенсибилизация тучных клеток и базофилов, перекос Т- и В-клеточных ответов в сторону регуляторного фенотипа, модуляция изотипов аллерген-специфических антител и ингибирование миграции и высвобождения медиатора эозинофилов, базофилов и тучных клеток. клетки.

Однако остаются вопросы о самых ранних событиях, происходящих в начале иммунотерапии, а также о том, различаются ли механизмы в срочных или обычных протоколах. Результат иммунотерапии может быть связан с событиями, происходящими в различных субпопуляциях клеток, и идентификация прогностических биомаркеров для индукции толерантности по-прежнему крайне необходима.

С этой целью будет применяться системная биология. Системная биология направлена ​​на сбор информации о сложных биологических системах (например, данные транскриптомики) и применение вычислительных инструментов для лучшего понимания и прогнозирования того, будут ли и в какой степени эти системы реагировать на возмущения. Основываясь на данных «omics», системная биология дает более широкую картину клеточных событий, происходящих в ходе AIT, чем подходы, сосредотачивающиеся на изолированных генах-кандидатах или сигнальных путях. Этот системный подход позволяет строить и делать выводы о прогнозирующих сетях экспрессии генов, которые невозможно определить с использованием подходов, основанных на гипотезах.

Обоснование исследовательского проекта:

У людей наблюдаются большие различия как в врожденных, так и в адаптивных иммунных реакциях после иммунных стимулов. Однако мало что известно о том, какие и как молекулярные подсети количественно контролируют потенциал иммунного ответа. До сих пор не установлены прогностические биомаркеры клинической эффективности вакцинации или антиген-специфической иммунотерапии аллергии. Текущее предложение представляет собой пилотное исследование для выявления представляющих интерес кандидатов, прогностическая ценность которых в качестве биомаркеров будет оцениваться в дальнейших исследованиях с участием больших групп пациентов и соответствующих контролей.

Исследователи предполагают, что ранние молекулярные события клеточной стимуляции при успешной АИТ коррелируют с регуляторной иммунологической реакцией врожденных (естественные киллеры (NK-клетки), врожденные лимфоидные клетки) и адаптивных (Т- и В-клетки) иммунных клеток. В связи с этим характеристики покоящихся (до АИТ) Th2-клеток больных аллергией и ранние изменения, происходящие в этой популяции в ходе АИТ, могут в конечном итоге предсказывать терапевтический исход.

Целью этого проекта является разработка стратегии системной биологии для количественного прогнозирования потенциала ответа активированных Th2-клеток (T-хелперов типа 2) из ​​покоящихся Th2-клеток пациентов с аллергией, проходящих лечение десенсибилизации аллергеном. Исследователи планируют проанализировать транскриптом своих клеток в разные моменты времени на протяжении всего течения АИТ и вывести сети экспрессии генов, которые позволят нам определить ключевые прогностические факторы реактивности АИТ и индукции иммунной толерантности. Параллельно с клетками Th2 исследователи будут изучать роль и субпопуляции NK-клеток, поскольку роль этих субпопуляций в аллергии до сих пор в значительной степени неизвестна. Кроме того, поскольку известно, что микробиота кишечника связана с иммунной системой и взаимодействует с ней, исследователи воспользуются возможностью собрать образцы микробиоты пациентов, перенесших АИТ, для оценки изменений, которые могут произойти во время десенсибилизации. Завершение этого исследования позволит нам i) определить потенциальные биомаркеры, которые в конечном итоге могут быть использованы для прогнозирования результатов терапии или для уточнения и адаптации терапии к особенностям пациента, ii) для мониторинга изменений, происходящих в NK-клетках у пациентов, подвергшихся процедурам десенсибилизации, iii) изучить микробиоту кишечника пациентов с аллергией и изучить потенциальные прогностические биомаркеры микробиоты (часть исследования, проведенного в IBBL). Это исследование служит проверкой концепции для начала будущей более крупной когорты, поскольку открытие новых биомаркеров/функций может открыть новые возможности для понимания других нарушений, связанных с нарушением регуляции иммунитета и при которых требуется индукция толерантности, таких как аутоиммунные заболевания, отторжение трансплантата и другие.

Методология:

Пациенты, которые будут включены в это исследование, являются аллергиками из отделения иммуноаллергологии CHL, которым в любом случае будет проведена рутинная антиген-специфическая иммунотерапия по медицинским показаниям. Эти иммунотерапевтические протоколы уже установлены и используются опытными специалистами CHL и не будут изменяться для целей данного исследовательского проекта. Если пациенты, имеющие право на АСИТ, согласятся участвовать в нашем исследовательском проекте, исследователи будут собирать образцы крови и стула во время курса лечения. В зависимости от подлежащей лечению аллергии существует два рутинных протокола десенсибилизации: сверхсрочный протокол применяется для десенсибилизации укусами насекомых, а обычный протокол используется для десенсибилизации пыльцой. Набирают контрольную группу без клинической истории аллергии. Образцы крови и кала собираются в те же сроки, что и у аллергиков.