Projekti / Programi
Razvoj in optimizacija kliničnega potenciala tolerogenih dendritičnih celic in imunomodulatorna vloga lektinskega receptorja DC-SIGN
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.09.00 |
Naravoslovje |
Farmacija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.07 |
Naravoslovne vede |
Druge naravoslovne vede |
Tolerogene dendritične celice nove generacije, migracija, CCR7, celične terapije, DC-SIGN
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
26198 |
dr. Urban Švajger |
Mikrobiologija in imunologija |
Vodja |
2011 - 2013 |
204 |
Organizacije (1)
Povzetek
Dendritične celice (DC) zavzemajo heterogeno populacijo najpomembnejših antigene (Ag)-predstavljajočih celic (APC), ki so v središču nadzora imunskih procesov pridobljenega in prirojenega odseka imunosti. DC izstopajo po izjemni učinkovitosti aktivne Ag predstavitve, kjer jih dodatno odlikuje izrazita funkcijska plastičnost. V tem smislu lahko DC izzovejo tako aktivacijske kot regulatorne imunske procese (1, 2).
Pod specifičnimi pogoji, lahko DC pridobijo tolerogene lastnosti. Takšne DC po stiku s celicami T, namesto indukcije le-teh v različne podtipe efektorskih celic T, povzročijo njihovo anergijo ali celo izzovejo nastanek regulatornih celic T (2). Popolnoma aktiviranim, zrelim DC olajša prepoznavo potencialnih Ag-specifičnih limfocitov izražanje kemokinskega receptorja CCR7, ki jih vodi v smer koncentracijskega gradienta kemokinov CCL19 in CCL21 v T-celična območja bezgavk (3). Tolerogene DC (TDC) pridobljene po številnih nedavno odkritih protokolih (4-12), pa zaradi svojih prevladujočih značilnosti nezrelega fenotipa (npr. zmanjšana prisotnost ko-stimulacijskih molekul), načeloma ne izražajo CCR7. Slednje dejstvo, navkljub izrazitim imunosupresivnim lastnostim različnih TDC (izražanje inhibitornih molekul, proizvajanje imunosupresivnih citokinov), omejuje njihovo zelo obetajočo rabo v terapiji imunsko-pogojenih bolezni pri ljudeh (13). Delo v raziskovalnem projektu bo zajemalo raziskave imunoloških mehanizmov ter razvoj protokolov za pridobitev TDC nove generacije z visokim izražanjem CCR7 ter s sposobnostjo migracije pod vplivom kemokinov CCL19 in CCL21.
DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin) je lektinski receptor, ki ga selektivno izražajo DC. Vpliva na prepoznavanje Ag, celično adhezijo in modulacijo funkcij DC (14). DC-SIGN prepoznava številne virusne (Ebola, HIV-1, itd.) in nevirusne patogene (M. tuberculosis, H. pylori, itd.) (15). Mnogi patogeni izkoriščajo vezavo na DC-SIGN, pri čemer povečajo svojo infektivnost in se izognejo klasičnim procesom predstavljanja Ag ter aktivacije DC, kar jim omogoča preživetje v gostitelju (16-19). Zaradi nedavno odkrite imunološke vloge DC-SIGN, obstaja še mnogo vprašanj glede njegovega vpliva na razvoj in delovanje DC. Prav tako postaja omenjeni receptor pomembna terapevtska tarča v iskanju novih protimikrobnih učinkovin. Delo v okviru projekta bo zajemalo raziskave do danes neodkritih aspektov imunomodulatorne vloge DC-SIGN, podrobno spoznavanje signalizacije povezane z DC-SIGN ter ugotavljanje agonizma/antagonizma novih sinteznih inhibitorjev DC-SIGN.
Literatura
1. Banchereau J, et al. (2000) Annu Rev Immunol 18:767-811.
2. Steinman RM, Hawiger D, & Nussenzweig MC (2003) Annu Rev Immunol 21:685-711.
3. Forster R, Davalos-Misslitz AC, & Rot A (2008) Nat Rev Immunol 8(5):362-371.
4. Hackstein H & Thomson AW (2004) Nat Rev Immunol 4(1):24-34.
5. Steinbrink K, Wolfl M, Jonuleit H, Knop J, & Enk AH (1997) J Immunol 159(10):4772-4780.
6. Chorny A, et al. (2005) Proc Natl Acad Sci U S A 102(38):13562-13567.
7. Butts CL, et al. (2007) Horm Metab Res 39(6):404-412.
8. Xia CQ, Peng R, Beato F, & Clare-Salzler MJ (2005) Scand J Immunol 62(1):45-54.
9. Hackstein H, et al. (2003) Blood 101(11):4457-4463.
10. Turnquist HR, et al. (2007) J Immunol 178(11):7018-7031.
11. Svajger U, Obermajer N, & Jeras M (2010) Immunology 129(4):525-535.
12. Svajger U, Vidmar A, & Jeras M (2008) Int Immunopharmacol 8(7):997-1005.
13. Anderson AE, et al. (2009) J Leukoc Biol 85(2):243-250.
14. Svajger U, Anderluh M, Jeras M, & Obermajer N (2010) Cell Signal 22(10):1397-1405.
15. van Kooyk Y & Geijtenbeek TB (2003) Nat Rev Immunol 3(9):697-709.
16. Gringhuis SI, et al. (2010) Nat Immunol 11(5):419-426.
17. Tremblay MJ (2010) Nat Immunol 11(5):363-365.
18. Gringhuis SI, den Dunnen J,
Pomen za razvoj znanosti
Imunska toleranca je tekom razvoja imunoloških znanosti vedno zaostajala en korak za ugotovitvami na področju imunske aktivacije. Na področju dendritičnih celic (DC) lahko mehanizme, ki omogočajo njihovo aktivacijo oz. toleranco uporabljamo v kliničnem smislu v kontekstu pozitivnih oz. negativnih vakcin na osnovi DC. Medtem, ko danes obstaja več sto prijavljenih kliničnih študij uporabe DC vakcin za boj proti raku, je uporaba tolerogenih DC zaenkrat še v manjšini. To dejstvo ne priča o manjši uporabnosti tolerogenih DC, le o kasnejšem napredku na področju izzivanja imunske tolerance s celičnimi vakcinami, kar postavlja raziskave na tem področju v ospredje. Tekom projekta Z1-4302 smo odkrili nove načine in vitro/ex vivo manipulacije človeških DC, s katerimi lahko te celice "obdarimo" z nadpovprečnimi tolerogenimi lastnostmi. Odkrili smo pomemben mehanizem negativne povratne zanke interferona-gamma (IFN-g), ki pri visokih koncentracijah, značilnih za močne Th1-usmerjene T-celične odgovore, inducira izjemne tolerogene lastnosti DC, ki naknadno v veliki meri utišajo odzive citotoksičnih limfocitov T tipa CD8+. Študijo smo razvili v odkritje prej nepoznanih obstoječih sinergij med IFN-g in specifičnimi imunosupresivnimi dejavniki, kot so IL-10, aktivna oblika vitamina D3 ter kortikosteroidi. Kombinacija IFN-g s prej naštetimi dejavniki vodi v nadaljno nadgradnjo imunosupresivnih lastnosti DC, ki močno presegajo tolerogene učinke posameznih komponent. Dodatno smo spoznali, da kombinacija IFN-g in vitamina D3 poleg tolerogenega fenotipa inducira povečano izražanje kemokinskega receptorja CCR7, ki vodi imunske celice v sekundarna limfatična tkiva, kar je ključnega pomena za dostopnost DC do odgovarjujočih limfocitov T in indukcijo regulatornih limfocitov T. Odkritje omenjenih mehanizmov in protokolov, ki omogočajo ustrezno ex-vivo manipulacijo človeških DC v smer imunske tolerance je predmet aktualne tematike, katere sadovi bodo prinesli nova orodja za boj imunsko-pogojenih bolezni, za katere je značilna prekomerna aktivnost imunskega sistema. Pomen drugega dela projekta temelji na raziskavah povezanih z nedavno odkritim receptorjem DC-SIGN, ki je selektivno izražen na DC. DC-SIGN predstavlja pomemben površinski označevalec, saj predstavlja poleg antigensko-prepoznavne ter signalizacijske vloge tudi mesto vstopa številnih patogenov kot so virusi (HIV, Ebola, ...) ter patogene bakterije (M. tuberculosis, H. pylori, ...). V sodelovanju s fakulteto za farmacijo, Univerze v Ljubljani, smo tekom projekta odkrili nove sintezne inhibitorje receptorja na manozni osnovi. Potencialna raba tovrstnih antagonistov DC-SIGN je v preprečitvi začetnega stadija infekcije DC s strani patogenov, ki izkoriščajo omenjeni receptor za okužbo celic. Omenjene ligande smo tudi biološko ovrednotili in poročali o spojinah z IC50 vrednostmi v nizkem mikromolarnem območju.
Pomen za razvoj Slovenije
Na področju Slovenije so napredna zdravljenja, natančneje celične terapije in v ožjem smislu imunoterapije, v zadnjem desetletju naredila velik korak naprej. Pod okriljem Zavoda RS za transfuzjsko medicino, kjer je projekt Z1-4302 potekal, je razvoj naprednih zdravljenj ključnega pomena, saj je del dolgoročne strategije zavoda z velikim poudarkom na klinični translaciji rezultatov raziskav. Imunoterapije povezane z dendritičnimi celicami predstavljajo bodoče orodje za zdravljenje raznolikih imunsko-pogojenih bolezni med katere sodijo različne oblike raka, komplikacije alogenskih transplantacij, avtoimunske in kronično-vnetne bolezni. Na področju negativnih imunskih celičnih terapij (namenjenih za utišanje prekomernih imunskih odzivov) v Sloveniji že izvajamo t.i. ekstrakorporalno fotoferezo, katere mehanizmi so neposredno povezani z imunosupresijo posredovano s strani dendritičnih celic. Odkritja pridobljena tekom projekta Z1-4302 nudijo orodja, s katerimi lahko potencialno optimiziramo tovrstne metode in povečamo tolerogenost celičnega pripravka. Prav tako so podlaga za vpeljavo popolnoma novih celičnih terapij na osnovi DC, ki lahko v razmeroma hitrem času postanejo uporabne v kliniki. Raziskave na področju receptorja DC-SIGN so zlasti pomembne za razumevanje mehanizmov imunomodulacije posredovane po aktivaciji omenjenega receptorja ter razvoj novih sinteznih inhibitorjev, ki predstavljajo potencialne proti-mikrobne učinkovine. Natančno poznavanje vloge DC-SIGN v imunskem sistemu je ključno za boj proti številnim patogenom, ki receptor izkoriščajo za okužbo celic imunskega sistema. Pomembnost tovrstnih odkritij je na področju Slovenije nedvomno v zaščiti intelektualne lastnine z mednarodnimi patenti, kakor tudi v morebitni ustanovitvi "spin-off" podjetja, ki bi se ukvarjalo z razvojem novih proti-mikrobnih učinkovin.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
