Identification of molecular mechanisms leading to activation of pathogenic Th17 cells by pathobionts and gut microbiota in Crohn’s disease: a new target for therapeutic strategies (PaThOs-17)
Progetto Il morbo di Crohn (CD) è una malattia infiammatoria cronica intestinale con eziologia ancora sconosciuta, di cui non esiste ancora una terapia farmacologica risolutiva. In soggetti geneticamente predisposti, il CD sembra svilupparsi come conseguenza di una risposta immunitaria adattativa esagerata contro un’alterazione della flora microbica intestinale (disbiosi). In particolare, alti livelli di citochine pro-infiammatorie come IFN-g e IL-17, prodotte dai linfociti Th1/17, sono state osservate nelle lesioni della mucosa intestinale dei pazienti con CD. L’esatta funzione di queste Th1/17 all’interno del sistema immunitario, e soprattutto nella patogenesi del CD, è ancora da chiarire. In particolare, i risultati di un mio attuale lavoro dimostrano che, solo una particolare sotto-popolazione di Th1/17 (chiamata Th1/17*) è selettivamente arricchita nell’intestino dei pazienti con CD e produce citochine pro-infiammatorie in risposta ad un ceppo di E. coli aderente-invasivo (AIEC).
Obiettivi Il meccanismo molecolare con cui AIEC è in grado di innescare selettivamente la risposta patogenica delle cellule Th1/17* è ancora sconosciuto. Gli obiettivi principali di questo progetto sono quindi quelli di identificare l’antigene di AIEC in grado di indurre la differenziazione e l’attivazione delle Th1/17*. Inoltre, considerando che la disbiosi ha un ruolo chiave nella patogenesi del CD, andremo a testare se anche altre specie microbiche - aumentate nel microbiota dei pazienti con CD- sono in grado di attivare le cellule Th1/17*. Infine, vista l’enorme importanza di sviluppare strategie terapeutiche alternative all’uso di antibiotici o di farmaci immunosoppressivi, il cui effetto collaterale è proprio l’aumento della disbiosi, analizzeremo le proprietà immunomodulanti di alcuni microrganismi benefici del microbiota (definiti probiotici). In particolare, testeremo la capacità di alcuni probiotici di inibire il differenziamento e l’attivazione dei linfociti patogenici Th1/17*.
Strategia Per determinare quali antigeni di AIEC inducono il differenziamento e l’attivazione delle Th1/17* utilizzeremo tecniche di genetica microbica e immunologia funzionale. Analizzeremo la capacità di una libreria di mutanti di AIEC, ottenuti mediante random mutagenesi per trasposizione, di inibire l’induzione di citochine correlate al differenziamento delle Th1/17*, in monociti e cellule dendritiche. Tramite un saggio di specificità-antigenica, testeremo la capacità dei mutanti di sopprimere l’attivazione delle Th1/17*. Con questi stessi saggi funzionali, analizzeremo la capacità di alcuni probiotici, da soli o con un anticorpo monoclonale già approvato per il trattamento del CD, di bloccare il differenziamento e l’attivazione delle Th1/17*. Infine, mediante un’analisi metagenomica comparativa su biopsie intestinali, studieremo l’aumento o la diminuzione selettiva di specie batteriche nel CD, e la loro capacità di indurre o inibire il differenziamento e l’attivazione delle Th1/17*.
Risultati attesi I risultati che ci aspettiamo di ottenere da questo progetto sono: • selezionare alcuni mutanti di AIEC con una ridotta o inibita capacità di indurre il differenziamento e l’attivazione delle cellule Th1/17*. L’identificazione di questi mutanti ci permetterà di correlare l’assenza di specifiche sequenze geniche con l’espressione di importanti antigeni (e di conseguenza dei meccanismi molecolari) che conferiscono patogenicità ad AIEC. • ottenere un quadro più preciso della disbiosi che identifichi le specie batteriche selettivamente aumentate o diminuite nei pazienti con CD e la loro capacità di modulare l’attivazione delle cellule Th1/17. • individuare le migliori combinazioni di probiotici che, da soli o in sinergia con un anticorpo monoclonale, sono in grado inibire la differenziazione e l'attivazione delle cellule Th1/17*. Con i risultati di questo progetto saremo in