Învățarea sistemului imunitar să nu mai atace țesuturile proprii ale corpului ar îmbunătăți starea pacienților cu boli autoimune, dar progresul clinic a fost limitat.

terapii

Paul Ehrlich (1854-1915). Credit: imagini Wellcome (CC BY 4.0)

Istoria se repetă adesea. Cu mai bine de 100 de ani în urmă, unul dintre cei mai importanți imunologi ai lumii, laureatul Nobel Paul Ehrlich, s-a îndoit de existența autoimunității, în care sistemul imunitar începe să atace țesuturile sănătoase. Imaginând un scenariu de coșmar în care corpul se întoarce împotriva sa, Ehrlich consideră că acest lucru ar fi foarte puțin probabil să se întâmple. Scepticismul său cu privire la acest fenomen, pe care l-a numit „horror autotoxicus” (literalmente - „groaza auto-otrăvirii”), a întârziat adoptarea acestui concept încă o jumătate de secol - în ciuda exemplelor clinice convingătoare ale sistemului imunitar nebunesc.

Oferta speciala:

După un secol de cercetări, oamenii de știință cred acum că autoimunitatea există, iar consecințele sale sunt devastatoare. Au fost identificate peste 20 de boli autoimune; afectează fiecare organ din corp și aproximativ 50 de milioane de oameni din America de Nord și Europa. Dar cercetătorii din domeniu se confruntă din nou cu rezistența - de data aceasta din partea industriei farmaceutice, care urăște ideea de a investi într-o abordare mai direcționată pentru tratarea acestor pacienți.

Majoritatea bolilor autoimune se caracterizează printr-un atac asupra unui sistem specific din organism: creierul și măduva spinării se inflamează în scleroza multiplă, articulațiile degenerează în artrita reumatoidă, iar intestinele suferă de boala Crohn și colită ulcerativă. În unele cazuri, boala autoimună afectează doar un anumit tip de celulă sau organ. În diabetul de tip 1, celulele beta producătoare de insulină situate în insulele Langerhans ale pancreasului sunt distruse sau grav deteriorate. Această caracteristică a răspunsului autoimun este rezultatul reactivității imune la antigeni intrinseci specifici. Dacă cercetătorii pot identifica și viza acești antigeni, teoretic ar putea dezvolta tratamente care să „lovească boala în inimă”.

Insula Langerhans cu urs. Insulina - roșie; nuclei celulari - albastru. Credit: Jakob Suckale (CC BY-SA 3.0)

Dar această abordare, numită terapie specifică antigenului, nu este încă destul de populară. O parte a problemei este că, pentru multe afecțiuni autoimune, nu știm exact ce antigeni sunt recunoscuți și atacați de sistemul imunitar. Deși cercetătorii au identificat aceste molecule pentru mai multe boli autoimune, industria farmaceutică este reticentă să investească în terapii specifice antigenului. Până acum, nimeni nu a avut succes cu această abordare, astfel încât astfel de încercări sunt percepute ca „neconfirmate” de către industrie. La rândul său, lipsa de sprijin din partea industriei farmaceutice încetinește procesul de validare a acestor terapii vizate. Terapiile specifice antigenului au fost rareori testate la om, iar eșecurile din studiile clinice care testează terapiile specifice antigenului împotriva sclerozei multiple, în care nu avem încă cunoștințe convingătoare despre care sunt antigenii cheie care conduc boala, aruncă o umbră peste capacitatea de a viza radacina bolii autoimune.

Structura imatinibului. Credit: Brenton (CC BY-SA 1.0)

Acest mod de gândire împiedică dezvoltarea eficientă a medicamentelor pentru bolile autoimune, în comparație cu progresele terapeutice în multe alte tulburări, în care standardele de tratament includ acum atacul unor mediatori specifici patogenezei. De exemplu, în domeniul alergiilor, desensibilizarea imună la un alergen specific este o practică medicală acceptată. Chiar și cu boli la fel de complexe ca anumite tipuri de cancer, cercetătorii au vizat cu succes cauza creșterii rapide a celulelor canceroase. Imatinib (Gleevec) este un medicament experimental. Atacă leucemia mielogenă cronică direct în punctul mutației care provoacă cancerul mortal.

Astfel de terapeuți vizați pot fi considerați ceea ce Ehrlich numește „gloanțe magice”. Nu avem un asemenea glonț magic pentru bolile autoimune. Dezvoltarea unei terapii care exclude căile imune fundamentale care cauzează boala rămâne mult în urma altor abordări care atacă componentele vitale ale răspunsului imun normal. Într-adevăr, nu există terapii pe piață care să aibă ca scop blocarea răspunsurilor imune care stau la baza bolii și doar câteva (pentru diabetul de tip 1) au reușit să treacă la etapele incipiente ale studiilor clinice.

Diabet

Diabetul de tip 1 este o boală autoimună majoră care este gata să fie atacată cu un glonț magic. În prezent, singura modalitate de tratament de întreținere este insulina - un hormon peptidic, al cărui rol este de a menține homeostazia (echilibrul în organism) al glucozei și a fost descoperit acum un secol. Deși salvează viețile celor care suferă de această boală, insulina nu previne aspectele insidioase și pe termen lung ale bolii, cum ar fi infarct, accident vascular cerebral, neuropatie, complicații renale și boli ale retinei. Dar răspunsurile imune din spatele acestei boli răspândite sunt bine caracterizate: atât anticorpii, cât și celulele T killer citotoxice atacă moleculele care sunt produse numai de celulele beta pancreatice în care insulina este în mod normal sintetizată. Acum, două echipe de cercetare atacă frontal aceste răspunsuri imune anormale, cu rezultate promițătoare în primele etape ale studiilor clinice.

Două căi biochimice de forfecare a moleculei de proinsulină la insulină și peptidă C.

Un antigen al celulelor beta (numit autoantigen) care este vizat pentru tratamentul diabetului de tip 1 este proinsulina, un precursor (precursor) al insulinei polipeptidice. Într-un studiu din 2004, cercetătorii au urmărit starea copiilor de la naștere și au constatat că apariția anticorpilor cu afinitate ridicată pentru proinsulină corelată cu dezvoltarea diabetului de tip 1. Pentru a face pacienții toleranți la propria lor proinsulină și pentru a suprima răspunsul imun inadecvat, cercetătorii a creat un ADN plasmidic (o mică moleculă circulară de ADN care poartă anumite gene) care codifică proinsulina. ADN-ul necodificator din coloana vertebrală a plasmidei conține motive hexanucleotidice naturale care stimulează imunitatea și sunt numite secvențe CpG. Cercetătorii au plasat secvențele CpG lângă o secvență de hexanucleotidă supresivă numită secvența GpG, despre care se știe că suprimă răspunsul imun. Un intron este, de asemenea, încorporat în plasmidă pentru a crește expresia (producția) proinsulinei după ce plasmida este injectată într-un mușchi.

Studiile preclinice la șoareci NOD (diabetici nonobezi), care au dezvoltat spontan diabet de tip 1, au arătat că aceste plasmide au suprimat cu succes răspunsul autoimun și au restabilit metabolismul normal al glucozei. Plasmida face acest lucru inducând expresia proinsulinei de către celulele care prezintă antigen, cum ar fi macrofagele și celulele musculare, fără co-stimularea obișnuită a celulelor T. Pentru a activa celulele T și a genera un răspuns imun, un antigen cum ar fi proinsulina trebuie prezentat unei celule T de către o celulă care prezintă antigen în prezența unui număr de alte molecule numite molecule co-stimulante, cum ar fi CD80 și CD86. Prin expresia proinsulinei fără co-stimulare, plasmida duce la toleranță imună. După injecții intramusculare de plasmidă, răspunsul imun la proinsulină la șoareci NOD a fost suprimat. Acest lucru restabilește homeostazia glucozei, reduce inflamația insulelor Langerhans și reduce anticorpii îndreptați împotriva celulelor din insulițe.

Este important de reținut că celulele T care răspund la alți antigeni nu au fost afectate. Aceasta sugerează că efectul plasmidei este specific antigenului; Toleranța la proinsulină se obține fără a modifica răspunsul imun la antigenele virale sau la alți antigeni ai insulelor. Cercetătorii intenționează în prezent să desfășoare un studiu în care copiii cu diabet zaharat de tip 1 primesc o doză săptămânală de plasmidă timp de un an. Studiile preclinice au arătat că aceeași abordare pe bază de plasmide poate oferi toleranță față de alți antigeni ai insulelor, inclusiv glutamatul decarboxilază specifică insulelor, glucozei-6-fosfatazei și transportorului de zinc. Deși proinsulina este atacată în principal în diabetul de tip 1, aceste molecule pot juca, de asemenea, un rol în boală și pot fi, de asemenea, vizate în tratament.

O altă strategie interesantă pentru tratarea bolilor autoimune este inducerea celulelor reglatoare care pot suprima activitatea imunitară nedorită. Celulele T de reglementare joacă un rol important în suprimarea răspunsurilor imune. Creșterea cantității de astfel de celule imune reglatoare poate oferi o nouă modalitate de a suprima răspunsul autoimun în diabetul de tip 1.

Credit: Rama (CC BY-SA 2.0 fr)

În experimentele preclinice cu plasmida proinsulinică, de exemplu, șoarecii NOD au început să producă celule T reglatoare care au secretat interleukina-10 (un tip de citokină care suprimă răspunsul imun) atunci când sunt stimulați cu plasmida. Pentru a profita de acest mecanism natural de control al imunității, Jeffrey Bluestone de la Universitatea din California, San Francisco și colegii săi au izolat celule T-reglatoare de la 14 pacienți cu diabet de tip 1, au mărit celulele din laborator și le-au returnat la pacienți. Nu s-au observat efecte secundare semnificative și, la unii participanți, scăderea nivelului de peptide C a fost întârziată și a continuat până la 2 ani după tratament.

Alte terapii dintr-un studiu clinic pentru diabetul de tip 1 au ca scop creșterea numărului de celule T reglatoare în pancreas. Dar până acum, toate aceste experimente s-au concentrat asupra regulatorilor T care nu au fost generați ca răspuns la un antigen specific. La fel ca tratamentele existente pentru bolile autoimune, astfel de terapii pot crește riscul de infecții prin afectarea unei game largi de celule imune. Cercetătorii lucrează acum pentru a îmbunătăți această abordare, pentru a viza o celulă de reglementare care răspunde doar la celulele beta pancreatice.

La începutul acestui an, Pere Santamaria de la Universitatea din Calgary și colegii săi au testat terapii țintite similare în diferite modele de șoareci de autoimunitate. Cercetătorii au folosit nanoparticule acoperite cu peptidele autoimune corespunzătoare și părți ale complexului major de compatibilitate tisulară, care de obicei ajută la activarea celulelor T citotoxice. Fără semnale co-stimulatoare suplimentare, aceste nanoparticule au indus diferențierea in vivo a celulelor T care reacționează împotriva propriului antigen al organismului în celule T de reglare specifice antigenului. La modelele animale, nanoparticulele au suprimat simptomele diferitelor modele de boli autoimune, inclusiv diabetul. Dacă aceste rezultate sunt confirmate la om, terapiile care vizează creșterea nivelului de celule T reglementare relevante ar servi ca un alt tip de abordare specifică antigenului pentru a suprima răspunsurile imune anormale care afectează pacienții cu diabet de tip 1.

Alte boli autoimune

Toate acestea ne oferă speranța că abordarea specifică antigenului poate fi potrivită pentru tratamentul altor boli autoimune pentru care mecanismele de bază nu sunt cunoscute. Datorită multor ani de muncă în laborator și progreselor în înțelegerea sistemului imunitar uman, există acum mai multe boli pentru care aceste detalii sunt clarificate.

De exemplu, la majoritatea persoanelor cu miastenie gravis (o boală caracterizată prin slăbiciune musculară și oboseală), sistemul imunitar generează anticorpi care atacă receptorul acetilcolinei din partea laterală a mușchiului la sinapsă între neuronii motori și celulele musculare. Astfel de anticorpi sunt foarte patogeni; o femeie însărcinată care suferă de boală poate naște un copil cu aceeași boală datorită transmiterii unor astfel de anticorpi prin placentă. Administrarea receptorului de acetilcolină (AChR) în corpul pacientului, fără factorii co-stimulatori necesari pentru a obține un răspuns imun, poate face sistemul imunitar tolerant la acest antigen și reduce sau oprește producția de anticorpi patogeni împotriva AChR. Într-adevăr, injectarea unei plasmide care codifică AChR dezvoltată de Tolerion reduce severitatea bolii într-un model animal de miastenie gravis. Alte abordări care implică introducerea fragmentelor peptidice de AChR în nasul animalului sunt de asemenea eficiente. În ciuda rezultatelor promițătoare, nicio terapie nu a atins stadiul unui studiu clinic.

Schema sinapsă: 1. Axon; 2. Membrana celulelor musculare; 3. Vezicula sinaptică purtătoare de acetilcolină; 4. Receptor de acetilcolină (AChR); 5. Mitocondriile. Credit: Dake (CC BY-SA 3.0)

Au existat mai multe studii de terapie specifică antigenului pentru scleroza multiplă. Mai multe echipe de cercetare au conceput terapii pentru a „tolera” pacienții cu boală la diferite proteine ​​din teaca de mielină care înconjoară axonii nervoși din creier și măduva spinării și este atacată de sistemul imunitar. Dar pur și simplu nu se știe care dintre aceste proteine ​​declanșează răspunsul autoimun. Poate în mod surprinzător, studiile clinice timpurii au dat rezultate dezamăgitoare.

Din păcate, aceste eșecuri au întărit probabil reticența industriei farmaceutice de a sprijini dezvoltarea terapiilor specifice antigenului pentru bolile autoimune. Încă o dată, putem învăța din istorie. Opoziția față de dezvoltarea Gleevec în anii 1990 a fost acerbă, amânând studiile clinice cu aproape cinci ani. Compania care a dezvoltat medicamentul, Ciba Geigy (acum Novartis), a refuzat inițial să permită medicamentul să intre în clinică, cu îngrijorări variind de la toxicitatea potențială a Gleevec până la piața mică. Astăzi, industria farmaceutică are preocupări similare atunci când vine vorba de dezvoltarea unor terapii specifice antigenului pentru bolile autoimune.

Descoperitorii Gleevec, Brian Druker și Charles Sawyers, au depășit această confruntare și au convins industria farmaceutică să continue dezvoltarea medicamentului. Rezultatele clinicii au fost impresionante, pacienții care sufereau de leucemie mielogenă cronică nu numai că nu își pierd viața din cauza bolii lor mortale, ci se bucură de remisii lungi. Odată ce antigenii cheie pentru o boală autoimună sunt identificați, oamenii de știință trebuie să profite de acest lucru și să dezvolte terapii specifice antigenului pentru boală. Este posibil să se obțină astfel de rezultate uimitoare.