Name: Cellule T regolatorie: potenziale terapeutico per terapia antirigetto nei trapianti e diabete di tipo I (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-08-20T00:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 26 s
Description: Scopri le terapie con cellule T regolatorie per indurre tolleranza immunitaria in malattie autoimmuni e trapianti. Questo metodo educa il sistema immunitario a proteggere i tessuti propri senza immunosoppressione cronica.

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Gli autori non hanno nulla da dichiarare.

cellule t regolatorie: potenziale terapeutico per terapia antirigetto nei trapianti e diabete di tipo i

Regulatory T cells: Therapeutic Potential for Treating Transplant Rejection and Type I Diabetes

Cellule T regolatorie: potenziale terapeutico per terapia antirigetto nei trapianti e diabete di tipo I

Mi chiamo Jeff Bluestone. Sono il direttore del Centro per il Diabete dell'UCSF. Siamo in un laboratorio qui e gestiamo la rete per la tolleranza immunitaria.Il mio lavoro riguarda la comprensione di base di come il sistema immunitario distingua il sé dal non-sé e di come possiamo utilizzare terapie per indurre quella che chiamiamo tolleranza immunitaria, ovvero la capacità del sistema immunitario di modulare se stesso ed evitare di riconoscere il proprio organismo come estraneo, attaccando tessuti come il pancreas, il cervello o le articolazioni. Questo fenomeno si verifica in molte malattie autoimmuni. Siamo particolarmente interessati a terapie, sia farmacologiche che cellulari, che potrebbero essere utilizzate per educare o rieducare il sistema immunitario, in modo da non bloccare né distruggere la nostra capacità di proteggere i nostri tessuti.Pertanto, ogni volta che una cellula T attraversa il timo o una cellula B esce dal midollo osseo, deve imparare a distinguere il sé dal non-sé, ed è ciò che chiamiamo tolleranza immunitaria, ovvero la capacità di tollerare i propri tessuti senza distruggerli o attaccarli. Ciò che spesso accade in molte condizioni patologiche è che, per motivi ambientali e genetici, il sistema immunitario inizia ad attaccare i propri tessuti e la tolleranza viene meno; è proprio questo sistema che cerchiamo di ripristinare con alcune delle nostre terapie. L'obiettivo finale delle terapie per la tolleranza immunitaria, a differenza dell'immunosoppressione generalizzata, è sviluppare terapie o farmaci in grado di ripristinare effettivamente la tolleranza senza la necessità di un trattamento continuativo.Pertanto, oggi una persona con un trapianto di rene o di fegato potrebbe dover assumere 20 o 30 pillole al giorno per impedire al sistema immunitario di attaccare il rene, il pancreas o il fegato. In futuro potremmo essere in grado di fornire una terapia in grado di modificare il sistema immunitario, rendendolo tollerante verso il rene o il fegato, evitando così il rigetto. Uno degli aspetti più interessanti della tolleranza immunitaria è stata la scoperta dell'esistenza di cellule specializzate nel corpo, il cui compito consiste nel proteggere gli organi e regolare il sistema immunitario, impedendogli di attaccare tali tessuti.Queste cosiddette cellule T regolatorie sono diventate una parte molto importante e centrale per comprendere la tolleranza immunitaria nell'ultimo decennio circa. In effetti, le cellule T regolatorie sono spesso note come cellule T soppressorie. Le cellule T sono note da circa 30 anni, da quando sono state scoperte e descritte per la prima volta da persone come Dick Han.Purtroppo, negli anni ottanta, queste cellule furono oggetto di una certa sfiducia a causa dell'assenza di marcatori biologici o biochimici unici in grado di distinguerle da altre cellule e di dati difficili da interpretare alla luce della nostra attuale comprensione del modo in cui le cellule T riconoscono le proteine e di come funziona il sistema immunitario. Tuttavia, a partire dalla metà degli anni novanta, grazie a lavori fondamentali condotti da ricercatori come Shimon Succi e altri, abbiamo iniziato a comprendere sia la base cellulare che biochimica delle cellule T regolatorie, al punto che, con la scoperta, all'inizio degli anni duemila, di un fattore di trascrizione chiamato Fox P three, siamo stati finalmente in grado di assegnare a queste cellule un marcatore specifico e comprenderle appieno. Da allora, siamo stati effettivamente in grado di sfruttare queste cellule espandendole, isolandole e reinfondendole in animali per dimostrare che sono in grado di indurre tolleranza immunitaria, che è esattamente ciò a cui miriamo.Una delle domande più importanti che rappresenta una sfida per il settore riguarda il tentativo di comprendere il meccanismo delle cellule T regolatorie, sia nelle risposte immunitarie che durante l'induzione della tolleranza. Sono emerse numerose domande correlate: queste cellule agiscono su altre cellule T patogeniche? Agiscono sulle cellule presentanti l'antigene oppure producono citochine che regolano in ultima analisi la risposta immunitaria?I nostri studi hanno suggerito, sulla base di immagini in vitro e in vivo, che in realtà queste cellule agiscono direttamente sulla principale cellula presentatrice di antigene nel pancreas, ovvero la cellula dendritica. Abbiamo dimostrato che era possibile marcare le cellule T regolatorie con un colore verde, mentre le cellule dendritiche venivano marcate con un altro colore, mostrando così che queste cellule T regolatorie interagivano direttamente con le cellule dendritiche e, facendolo, modificavano in modo fondamentale la capacità di tali cellule dendritiche di attivare la risposta delle cellule T patogeniche. Pertanto, riteniamo che le cellule T regolatorie, direttamente o attraverso qualche citochina intermedia come IL-10 o TGF-beta, educano o modificano le cellule dendritiche rendendole meno capaci di attivare una risposta delle cellule T patogeniche.Sì, uno degli aspetti più interessanti delle cellule T regolatorie è l'idea che, oltre al sottoinsieme molto specializzato presente nel timo e che si sviluppa durante la differenziazione timica – le cosiddette cellule T reg naturali – nel corso di una risposta immunitaria altre cellule T possano effettivamente trasformarsi in cellule T regolatorie, sia attraverso la regolazione positiva diretta di Fox P3 indotta da citochine come il TGF-beta, noto per attivare FOX P3, sia attraverso altre cellule non positive per Fox P3 ma che assumono comunque caratteristiche di cellule T regolatorie. Queste cosiddette cellule T reg adattative sono generalmente molto importanti nel regolare una risposta infiammatoria poiché interagiscono con gli antigeni presenti localmente nel tessuto infiammato. Tali cellule adattative sono probabilmente fondamentali per mantenere la tolleranza a livello locale in un tessuto specifico, mentre le cellule T reg naturali sono probabilmente più utili o importanti nel mantenere l'omeostasi immunitaria o una soppressione generalizzata della reattività autoimmune in tutto l'organismo o nel paziente.Ora che sappiamo che queste cellule regolatorie sono essenziali per il mantenimento dell'omeostasi immunitaria, possiamo immaginare cosa accadrebbe se fossero alterate. In effetti, se si distrugge Fox P three in modelli murini mediante tecnologia knock-out, oppure in una malattia umana chiamata IPEX, gli animali muoiono in breve tempo a causa di una massiccia malattia autoimmune in cui ogni tessuto bersaglio – fegato, rene, cuore – viene infiltrato da cellule T e i tessuti vengono distrutti. Questa è quindi l'omeostasi immunitaria fondamentale necessaria, che queste cellule proteggono effettivamente nell'individuo.Una delle scoperte più importanti riguardo ai linfociti T regolatori è la possibilità di poterli isolare ed espandere in modo specifico per poi reinfonderli in individui affetti da malattie, al fine di ristabilire l'equilibrio omeostatico del sistema immunitario. In effetti, studi condotti nel nostro laboratorio e in altri hanno dimostrato che è possibile prelevare queste cellule ed espanderle fino a mille volte, mantenendo la loro attività soppressiva, e reinfonderle in animali singoli per indurre una risposta regolatoria. Finora, i risultati più promettenti sono stati ottenuti nel trattamento delle malattie autoimmuni e nei modelli animali di diabete: ad esempio, siamo in grado di prevenire o addirittura invertire il diabete introducendo piccole quantità di questi linfociti T regolatori specifici per l'antigene, espansi ex vivo. Speriamo di poter presto sperimentare approcci simili su esseri umani, utilizzando popolazioni cellulari espanse in maniera analoga.Ora, si spera che il futuro vada oltre le malattie autoimmuni, estendendosi a contesti immunologici più ampi, e forse il più arduo di questi è il trapianto. Oggi trapiantiamo più di sei organi diversi in pazienti, ma siamo ancora costretti a somministrare loro un'immunosoppressione a vita per evitare il rigetto di questi trapianti. La speranza è quella di poter utilizzare cellule regolatorie che riconoscono il tessuto del donatore proveniente da trapianti di rene, fegato, pancreas, isole pancreatiche, e di essere in grado di indirizzare tali cellule regolatorie verso questi tessuti, impedendo al sistema immunitario di riconoscere tali tessuti come estranei, trasformando così la risposta alloimmunitaria in una risposta di tolleranza sicura e prevenendo il rigetto senza la necessità di una terapia farmacologica immunosoppressiva continua.Ciò che speriamo è che questa particolare terapia si riveli molto adatta, appropriata per il trattamento di persone con diabete di tipo 1. Una volta che tutte le cellule beta produttrici di insulina sono state distrutte, l'unico modo in cui potremo alla fine trattare la malattia sarà sia ricostituendo l'individuo con un isolotto o con qualche cellula produttrice di insulina, sia prevenendo contemporaneamente le risposte autoimmuni e alloimmuni che potrebbero distruggerla. Pertanto, il nostro approccio consiste nel prelevare persone con diabete a lungo termine e trapiantare isolotti attualmente provenienti da donatori cadaverici, ma in futuro forse da cellule staminali o altre fonti, al fine di sostituire effettivamente la capacità di produrre insulina; speriamo di introdurre cellule T regolatorie in questo contesto per prevenire il rigetto degli isolotti provenienti da fonti estranee.Come ho menzionato, questa idea che possiamo indurre tolleranza in questi individui richiederà non solo una fonte di cellule produttrici di insulina, ma anche una combinazione di farmaci e terapie cellulari. Speriamo di utilizzare cellule regolatorie per indurre nello individuo uno stato di tolleranza nell'omeostasi, in modo che questi tessuti estranei non vengano riconosciuti e distrutti una volta introdotti nel paziente diabetico. In particolare, il nostro approccio per ricostituire effettivamente le cellule beta produttrici di insulina nei pazienti inizia con il tipo di esperimenti che stiamo conducendo nei modelli animali, ovvero prelevare isolotti preparati da un pancreas, ricordando che solo circa lo 0,5% di tutte le cellule nel pancreas sono effettivamente gli isolotti produttori di insulina, per isolare tali cellule e purificarle in modo da poterle reintrodurre in un ricevente.Li re-introduciamo posizionandoli sotto la capsula renale, che è il metodo comunemente utilizzato nei modelli animali, oppure direttamente nel fegato, che è il metodo impiegato negli esseri umani. Una volta che queste cellule vengono impiantate in uno di questi siti, renale o epatico, colonizzano tale sede e iniziano a ricevere il sangue e gli altri nutrienti necessari per sopravvivere e produrre l'insulina, la quale viene poi distribuita ai vari tessuti e organi secondo le necessità. L'obiettivo è che, una volta inserite le cellule in questi tessuti, si possa procedere con il trattamento mediante diversi immunoterapici al fine di impedire al sistema immunitario di attaccare le cellule all'interno di tali tessuti.Ci sono ovviamente una serie di sfide per tutte le nuove immunoterapie e le cellule Treg non fanno eccezione. Dobbiamo preoccuparci di diversi aspetti quando cerchiamo di utilizzarle a scopo terapeutico. Al momento dobbiamo fare i conti con il numero di cellule, poiché riusciamo a identificare solo piccole quantità di cellule che possiedono la specificità per l'antigene necessaria a bloccare sia l'immunità autoimmunitaria che quella alloreattiva.Pertanto, dovremo trovare dei modi per isolare queste cellule ed espanderle in numero sufficiente per trattare un individuo. Inoltre, dobbiamo accertarci che queste cellule siano effettivamente cellule T regolatorie pure. Non vogliamo commettere l'errore di introdurre cellule che possano avere un potenziale patogeno e attaccare il tessuto estraneo, invece di cellule regolatorie che proteggono.Pertanto, comprendere la stabilità e la robustezza di queste cellule e il modo in cui sopravvivono in diversi ambienti infiammatori sarà fondamentale. La terza questione della quale dobbiamo preoccuparci è l'immunosoppressione non specifica che potrebbe essere indotta. Queste cellule regolatorie sono progettate per inibire in modo ampio la risposta immunitaria.Pertanto, non vogliamo che, mentre blocchiamo il rigetto del trapianto, venga compromessa la capacità dell'individuo di riconoscere batteri, virus o cellule tumorali che potrebbero insorgere, ma desideriamo mantenere l'azione mirata e concentrata sul tessuto che abbiamo trapiantato nell'individuo. Infine, ritengo che un'altra sfida legata a qualsiasi terapia cellulare consista nella possibilità di eseguirla in modo solido e ripetibile numerose volte, poiché ogni paziente richiederà un proprio insieme di cellule. Non si tratta di un farmaco che si può semplicemente prelevare dallo scaffale.E quindi dovremo sviluppare tecnologie che utilizzino buone pratiche di produzione approvate dalla Food and Drug Administration, che ci permettano di coltivare queste cellule sempre nello stesso modo ed essere certi di lavorare con una popolazione di cellule davvero omogenea e ben definita. Quando si pensa al finanziamento di progetti come questo, si tratta sempre di una combinazione tra i fondi federali che riceviamo attraverso il NIH per sostenere la ricerca di base, fondamentale per far progredire questo campo, e, per fortuna, altri enti come la Juvenile Diabetes Foundation, che hanno offerto un forte sostegno raccogliendo una notevole quantità di denaro dalla comunità per aiutare in questi progetti ad alto rischio.Pertanto, siamo stati fortunati a poter collaborare sia con il NIH che con il JDRF, nonché occasionalmente con aziende farmaceutiche, per far progredire questo tipo di progetti. Al momento, ritengo che i finanziamenti siano effettivamente adeguati e speriamo davvero di poter portare avanti questo progetto in modo efficace. Siamo stati fortunati nella comunità del diabete ad avere un interesse così forte, sia federale che non federale, nei confronti della malattia.Certo, non è inappropriato considerando che la malattia sta effettivamente crescendo e raggiungendo proporzioni epidemiche, ma speriamo che i finanziamenti disponibili saranno sufficienti per far progredire questo progetto. Così come tutti gli scienziati, abbiamo sempre la sensazione di essere sottopagati e poco apprezzati quando si considera quanto denaro viene speso per affrontare i problemi nel mondo, per gestire la guerra in Iraq, per sostenere le nostre forze militari, e si scopre che appena un paio di giorni di quei finanziamenti potrebbero sostenere gli NIH per un intero anno. È difficile comprendere come abbiamo stabilito le nostre priorità, perché noi scienziati riteniamo che esistano molte cose che possiamo fare per cambiare la salute umana, lo stato dell'essere umano.Pertanto, continuiamo a sperare che i progressi della scienza, tra 50 anni, appaiano significativi. Non parleremo più di assicurazioni sanitarie, né di HMO e gestione sanitaria. Parleremo invece delle straordinarie scoperte che saranno state fatte e che trasformeranno la salute nel nostro paese e nel mondo intero.E proprio come la rivoluzione industriale all'inizio del secolo scorso, anche in questo secolo l'impatto principale riguarderà il modo in cui abbiamo modificato le malattie, sia quelle acute che croniche. Pertanto speriamo che il pubblico comprenda questo aspetto e apprezzi i nostri sforzi volti a produrre un cambiamento di tale portata.

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Il nostro protocollo è stato sviluppato per fornire in modo pulito e facilmente le cellule o isolotti sotto la capsula renale di topi. Le cellule sono concentrate in pellet nel tubo finale utilizzato per il trapianto delle cellule sotto la capsula renale. La facilità di questa tecnica riduce lo stress per le cellule e il mouse.

Il trapianto di isole pancreatiche nella capsula renale di topi diabetici

Noi descriviamo un metodo per generare le cellule T normativo, di memoria e naif da un singolo donatore di sangue umano. Polarizzato Tregs può essere quindi confrontato con altri sottoinsiemi in una varietà di applicazioni genetiche e funzionali con omogeneità genetica, comprendente un saggio di soppressione anche dettagliati qui.

Generazione di cellule T regolatrici indotte da cellule primarie umane T naive e memoria

Descriviamo un test diagnostico prezioso che potrebbe potenzialmente essere utilizzato per decidere il ritiro di immunosoppressione dopo trapianto senza elevato rischio di rigetto del trapianto. Il test utilizza i principi di ipersensibilità di tipo ritardato e fornisce una valutazione accurata del donatore risposte immunitarie effettrici e normativi specifici montati dai destinatari.

Trans-vivo Delayed Type Ipersensibilità Assay per Antigen regolamento specifico

Presentiamo qui un metodo per sviluppare cellule T regolatorie (Treg) specifiche per l'antigene funzionale (Ag) da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) per l'immunoterapia dell'artrite autoimmune in un modello murino.

Lo sviluppo di cellule staminali derivate antigene-specifiche cellule T regolatorie contro autoimmunità

Qui, presentiamo un protocollo per indurre la tolleranza nel trapianto e valutare in vitro e in vivo la capacità soppressiva delle sottopopolazioni cellulari distinti dal destinatario e lo stato immunitario del destinatario verso il donatore o antigeni esogeni.

In Vitro e In Vivo valutazione della attività soppressiva T, B e cellule mieloidi e risposte umorali dai destinatari del trapianto

Qui, presentiamo un protocollo per preparare singole cellule da timo murino, pancreatico drenante linfonodi e milza per studiare ulteriormente queste cellule mediante citometria a flusso. Inoltre, questo protocollo è stato utilizzato per determinare le sottopopolazioni di cellule T regolatorie mediante citometria a flusso.

Determinazione dei sottoinsiemi di regolamentazione delle cellule T nel timo murino, pancreatico drenante linfonodi e milza mediante citometria a flusso

Questo articolo descrive un protocollo per la generazione di cellule T CD8 specifiche dell'antigene e la loro espansione in vitro, con l'obiettivo di produrre un numero elevato di cellule T funzionali da utilizzare in vitro e in vivo.

Generazione ad alta efficienza di cellule T Topo primario specifico dell'antigene per test funzionali in un modello di diabete autoimmune

Qui presentiamo un protocollo per l'aumento in vivo dell'induzione delle cellule T regolatorie gut-homing. In questo protocollo, le cellule dendritiche sono progettate per produrre localmente alte concentrazioni della vitamina D attiva (1,25-dihydroxyvitamin D o 1,25[OH]2D) e la vitamina attiva A (acido retinoico o RA) de novo.

In Vivo Augmentazione dell'induzione delle cellule T regolatorie Gut-Homing

Questo protocollo descrive un metodo semplice e minimamente invasivo per il trapianto e l'imaging delle cellule NIT-1 in topi immunodeficienti diabetici non obesi (NOD) gravi sfidati con splenociti purificati da topi NOD spontaneamente diabetici.

Monitoraggio bioluminescente della sopravvivenza del trapianto in un modello di trasferimento adottivo del diabete autoimmune nei topi

Questo protocollo fornisce un flusso di lavoro semplificato per generare e testare cellule T regolatorie del recettore dell'antigene chimerico umano (CAR Tregs).

Generazione di cellule T regolatorie del recettore dell'antigene chimerico umano

Scopri le terapie con cellule T regolatorie per indurre tolleranza immunitaria in malattie autoimmuni e trapianti. Questo metodo educa il sistema immunitario a proteggere i tessuti propri senza immunosoppressione cronica.

Cellule T regolatorie: potenziale terapeutico per terapia antirigetto nei trapianti e diabete di tipo I

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