Delineation of the mechanisms that promote the tolerogenic properties of dendritic cells in autoimmune diseases
Authors: Γουτακόλη Παναγιώτα 
Published: December 2023

Οι αυτοάνοσες ασθένειες αναπτύσσονται λόγω απορρύθμισης της λειτουργίας των λεμφοκυττάρων, κυρίως σε περιπτώσεις αστοχίας ρυθμιστικών μηχανισμών ανοσολογικής ανοχής. Η υπερ-ενεργοποίηση τόσο του έμφυτου όσο και του επίκτητου ανοσοποιητικού συστήματος συμβάλλουν στην αυτοανοσία και την ιστική φλεγμονή. Η ρευματοειδής αρθρίτιδα (ΡΑ) θεωρείται ως μια αυτοάνοση ασθένεια που χαρακτηρίζεται από αυτοαντισώματα έναντι μετα-μεταφραστικά τροποποιημένων πρωτεϊνών, η οποία οδηγεί σε ανεξέλεγκτη φλεγμονή. Μελέτες έχουν αναδείξει τον σημαντικό ρόλο των CD4+ λεμφοκυττάρων και των δενδριτικών κυττάρων (DCs) στην διάσπαση της περιφερικής ανοσολογικής ανοχής και τελικά την εξέλιξη της νόσου σε ασθενείς με ΡΑ. Οι βιολογικοί παράγοντες που εφαρμόζονται στην κλινική πράξη, στοχεύουν κυρίως στον περιορισμό της φλεγμονής, όπως αναστολείς των μορίων TNF-α, IL-6R και αναστολείς του JAK-STAT μονοπατιού, είτε παράγοντες που απαλείφουν τα Β κύτταρα (αντισώματα έναντι του CD20) ή εμποδίζουν τη συν-ενεργοποίηση των Τ κυττάρων (CTLA4-Ig). Παρόλο αυτά, δεδομένα από μητρώα ασθενών έχουν δείξει οτι το 50-60% των ασθενών που λαμβάνουν βιολογικό παράγοντα θα σταματήσουν τη θεραπεία εξαιτίας της μη αποτελεσματικότητας ή της τοξικότητας του, ενώ η κλινική ανταπόκριση, ύφεση ή χαμηλή ενεργότητα της νόσου, είναι απρόβλεπτη και επιτυγχάνεται στο 20-40% των ασθενών. Η ανάπτυξη προγνωστικών δεικτών απόκρισης σε θεραπείες για τη καθημερινή κλινική πράξη θα είναι ένα ακόμη σημαντικό βήμα στη βελτιστοποίηση της θεραπείας των αυτοάνοσων νοσημάτων. Τα DCs καθορίζουν τις ανοσολογικές αποκρίσεις μέσω του σημαντικού τους ρόλου στη διαδικασία της αντιγονοπαρουσίασης. Η ικανότητα των DCs να ρυθμίζουν τις αποκρίσεις των Τ κυττάρων τα καθιστά έναν ενδιαφέρον στόχο μελέτης για την ανοσοθεραπεία των αυτοάνοσων νοσημάτων. Οι μέχρι τώρα θεραπευτικές στρατηγικές βασίζονται κυρίως σε ex vivo τροποποιημένα DCs που προέρχονται από την διαφοροποίηση των μονοκυττάρων της περιφέρειας, και έχουν επιδείξει περιορισμένη αποτελεσματικότητα σε κλινικές δοκιμές. Έτσι, η διερεύνηση εναλλακτικών θεραπειών που στοχεύουν στην ανοσορρυθμιστική δράση των DCs, αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στη βελτιστοποίηση της θεραπευτικής εφαρμογής τους.Θεραπευτικές στρατηγικές που στοχεύουν στην ανοσορρυθμιστική δράση των DCs βρίσκονται υπό διερεύνηση. Το αντιγόνο Τ-κυτταροτοξικών λεμφοκυττάρων-4 (CTLA4) είναι ένα αρνητικό συνδιεγερτικό μόριο που εκφράζεται στα Τ λεμφοκύτταρα και ο σημαντικός ανοσορρυθμιστικός ρόλος του, στο πλαίσιο των αυτοάνοσων νοσημάτων, επιβεβαιώνεται με την απόκριση των ασθενών με ΡΑ σε θεραπεία με CTLA4-Ig (abatacept). Αρκετές μελέτες υποστηρίζουν ότι η σηματοδότηση μέσω του μορίου CTLA4 ρυθμίζει τον φαινότυπο των DCs, περιορίζοντας την φλεγμονώδη δράση τους και επάγοντας την ανοχή. Παρόλο αυτά, ο λεπτομερής μηχανισμός καθώς και τα ενδοκυττάρια μονοπάτια που εμπλέκονται στην επαγωγή της ανοχής των DCs μέσω της σηματοδότησης του CTLA4 δεν έχουν μελετηθεί εκτενώς. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε για βιοδείκτες που προβλέπουν κλινικές αποκρίσεις σε βιολογικές θεραπείες etanercept και abatacept, βάσει δημογραφικών και κλινικών χαρακτηριστικών ή ανοσοφαινοτυπικής ανάλυσης περιφερικού αίματος των ασθενών με ΡΑ, αντίστοιχα. Χαρακτηρίσαμε τους παθογονικούς και ρυθμιστικούς πληθυσμούς του περιφερικού αίματος καθώς και τις πρωτεΐνες του ορού των ασθενών πριν την έναρξη της θεραπείας, στους 3 και 6 μήνες υπό abatacept, με σκοπό να ταυτοποιήσουμε κυτταρικούς πληθυσμούς και πρωτεΐνες στον όρο που σχετίζονται με κλινική απάντηση. Επιπρόσθετα, σε in vitro πειράματα χρησιμοποιήσαμε το CTLA4-Ig ως εργαλείο για να επάγουμε ρυθμιστικά DCs και διερευνήσαμε τα ενδοκυττάρια μοριακά μονοπάτια που εμπλέκονται στην επαγωγή της ανοσοκατασταλτικής δράσης των DCs μέσω της ενεργοποίησης του CTLA4 μονοπατιού. Για τον σκοπό αυτό, ανθρώπινα μονοκύτταρα από υγιείς δότες απομονώθηκαν και διαφοροποιήθηκαν σε DCs. Τα DCs τα οποία έλαβαν in vitro CTLA4-Ig,υποβλήθηκαν σε ανάλυση μεταγραφώματος (RNAseq) και μελετήθηκε περαιτέρω η αντιφλεγμονώδη δράση τους. Στη μελέτη παρατήρησης, δείξαμε ότι περίπου οι μισοί από τους ασθενείς που ξεκίνησαν etanercept διέκοψαν τη θεραπεία εντός του πρώτου έτους. Αναδείξαμε ότι η μη αποτελεσματικότητα της θεραπείας, η οποία ήταν η πιο συχνή αιτία διακοπής, συσχετίζεται με το γυναικείο φύλο, την παχυσαρκία και τον υψηλότερο αριθμό διογκωμένων αρθρώσεων πριν την έναρξη της θεραπείας. Επιπλέον, αποκαλύψαμε ότι οι ομάδες ασθενών, στις οποίες επιτεύχθηκε μειωμένη ενεργότητα της νόσου, υπερεκπροσωπούνταν από άνδρες, οι ασθενείς είχαν μικρότερη διάρκεια της νόσου και καλύτερη λειτουργική κατάσταση. Στη συνέχεια, εστιάζοντας στις ανοσολογικές μελέτες αναδείξαμε μια ισχυρή συσχέτιση των υψηλών επιπέδων Th1, MDSCs και DCs με καλύτερη ανταπόκριση στη θεραπεία με abatacept στους 6 μήνες. Επιπλέον, η πρωτεομική ανάλυση αποκάλυψε ότι 10 από τις 303 πρωτεΐνες στον ορό είχαν διαφορά στην έκφραση με βάση τις κλινικές αποκρίσεις. Είναι ενδιαφέρον ότι ο συνδυασμός των παραπάνω περιγραφόμενων κυτταρικών πληθυσμών και πρωτεϊνών του ορού έδειξε υψηλή ικανότητα να προβλέπει την απόκριση στο abatacept. Λειτουργικά, δείξαμε ότι τα DCs που καλλιεργήθηκαν παρουσία του CTLA4-Ig είχαν σημαντικά αυξημένα μεταγραφικά επίπεδα του αντιφλεγμονώδους γονιδίου IL10. Ωστόσο, η έκφραση των φλεγμονωδών κυτταροκινών IL6 και TNFα μειώθηκε, συνοδευόμενη από μειωμένο πολλαπλασιασμό Τ-λεμφοκυττάρων σε πειράματα συν-καλλιέργειας, υπογραμμίζοντας τις ανοσοκατασταλτικές ιδιότητες των CTLA4-treated DCs. Είναι ενδιαφέρον ότι η μεταγραφική ανάλυση(RNA-seq) αποκάλυψε την διαφορετική έκφραση 1270 γονιδίων στα CTLA4-mediated tolDCs, η πλειοψηφία των οποίων συμμετείχε σε μεταβολικές διεργασίες, όπως στην οξειδωτική φωσφορυλίωση (OXPHOS) και στη μιτοχονδριακή λειτουργία. Συγκεκριμένα, επιβεβαιώσαμε ότι τα tolDCs είχαν χαμηλότερη OXPHOS και μειωμένη παραγωγή μορίων ATP μέσω Seahorse πειραμάτων. Επιπλέον, η φωσφορυλιωμένη έκφραση του mTOR και AKT1, βασικών ρυθμιστών του μεταβολισμού, ήταν αυξημένη στα tolDCs. Μηχανιστικά, δείξαμε ότι το μόριο mTOR ελέγχει την έκφραση του μεταγραφικού παράγοντα Sp1, ο οποίος επάγει την έκφραση του αντιφλεγμονώδους γονιδίου IL10, συμβάλλοντας έτσι στη ρυθμιστική λειτουργία των CTLA4-mediated tolDCs.