Estudis de la Resposta Immunitària en els contextos d'Autoimmunitat i Immunitat Tumoral: models de Diabetis Tipus 1 i Melanoma Cutani

Abstract

La funció del sistema immunitari és eliminar qualsevol agent infecciós o cèl·lula danyada, propocionant una protecció a llarg termini contra aquests. A més a més, disposa de diferents mecanismes de selecció i tolerància per tal de controlar als limfòcits autoreactius. Defectes en la regulació d’aquests mecanismes poden donar lloc a l’aparició de malalties autoimmunitàries com la Diabetis Tipus 1 (T1D), la qual es caracteritza per la destrucció selectiva de les cèl·lules β pancreàtiques. Malgrat aquestes són la principal diana de l’atac autoimmunitari, no són la única. Alteracions en les neurones sensorials aferents que innerven el pàncrees i que tenen els seus cossos cel·lulars als ganglis dorsals raquidis (DRG), s’han relacionat amb el desenvolupament de la T1D. En el present treball, es va realitzar un anàlisi de l’expressió de ARNm en cèl·lules dels DRG que demostra la presència d’alteracions funcionals en aquest tipus cel·lular, avalant la hipòtesi que la T1D és una malaltia multisistèmica i que, entre el conjunt de cèl·lules afectades per l’atac autoimmunitari, s’hi podrien trobar també les cèl·lules dels DRG. Aquestes presenten un conjunt d’alteracions en l’expressió de diverses proteïnes que podrien generar una resposta autoimmunitària contra autoantígens tant del Sistema Nerviós Perifèric com de les cèl·lules β. Algunes d’aquestes alteracions es van veure també en leucòcits de sang perifèrica, esdevenint possibles biomarcadors de susceptibilitat a desenvolupar T1D. Tot i així, caldria fer més estudis per tal de comprendre el paper d’aquesta neurodegeneració en el desenvolupament de la T1D així com per determinar quin o quins gens podrien ser bons biomarcadors per a detectar pacients susceptibles a desenvolupar T1D. Paral·lelament als estudis de les cèl·lules dels DRG, en el transcurs de l’estudi del paper de la periferina com a autoantigen en la T1D, es va veure que un dels pèptids derivats d’aquesta molècula (DIF-P) estimulava la producció de citocines proinflamatòries per part dels monòcits i induïa la mort de diversos tipus cel·lulars. A més a més, aquestes propietats funcionals es trobaven alterades quan es modificava el pèptid amb una cua de 3 lisines (DIF-P3K) o de 8 arginines (DIF-P8R), probablement degut a que aquestes cues d’aminoàcids els converteixen en pèptids penetrants cel·lulars (CPPs) que permeten la seva millor internalització. Donades les propietats citotòxiques i immunoestimuladores de DIFP, DIF-P3K i DIF-P8R, es va decidir fer un salt als estudis in vivo per tal d’estudiar el seu potencial com a agents immunterapèutics contra el càncer. Els diversos estudis in vivo realitzats fins al moment demostren l’activitat antitumoral dels pèptids DIF en els models de melanoma i mastocitoma, indicant el seu ús potencial en el tractament de càncer humà, ja sigui com a agents citostàtics i/o immunoterapèutics, i d'aquesta manera passar a formar part de l'arsenal terapèutic d'aquesta malaltia.

La función del sistema inmunitario es eliminar cualquier agente infeccioso o célula dañada, propocionando una protección a largo plazo contra estos. Además, dispone de diferentes mecanismos de selección y tolerancia para controlar a los linfocitos autorreactivos. Defectos en la regulación de estos mecanismos pueden dar lugar a la aparición de enfermedades autoinmunes como la Diabetes Tipo 1 (T1D), que se caracteriza por la destrucción selectiva de las células β pancreáticas. A pesar de que éstas son la principal diana del ataque autoinmunitario, no son la única. Alteraciones en las neuronas sensoriales aferentes que inervan el páncreas y que tienen sus cuerpos celulares en los ganglios dorsales raquídeos (DRG), se han relacionado con el desarrollo de la T1D. En el presente trabajo, se realizó un análisis de la expresión de ARNm en células de los DRG que demuestra la presencia de alteraciones funcionales en este tipo celular, avalando la hipótesis de que la T1D es una enfermedad multisistémica y que, entre el conjunto de células afectadas por el ataque autoinmunitario, se podrían encontrar también las células de los DRG. Estas presentan un conjunto de alteraciones en la expresión de varias proteínas que podrían generar una respuesta autoinmune contra autoantígenos tanto del Sistema Nervioso Periférico como de las células β. Algunas de estas alteraciones se observaron también en leucocitos de sangre periférica, convirtiéndose en posibles biomarcadores de susceptibilidad a desarrollar T1D. Sin embargo, habría que hacer más estudios para comprender el papel de esta neurodegeneración en el desarrollo de la T1D así como para determinar qué genes podrían ser buenos biomarcadores para detectar pacientes susceptibles a desarrollar T1D. Paralelamente a los estudios de las células de los DRG, en el transcurso del estudio del papel de la periferina como autoantígeno en la T1D, se vió que uno de los péptidos derivados de esta molécula (DIF-P) estimulaba la producción de citoquinas proinflamatorias por parte de los monocitos e inducía la muerte de distintos tipos celulares. Además, estas propiedades funcionales estaban alteradas cuando se modificaba el péptido con una cola de 3 lisinas (DIF-P3K) o de 8 argininas (DIF-P8R), probablemente debido a que estas colas de aminoácidos los convertían en péptidos penetrantes celulares (CPPs) y permitían su mejor internalización. Dadas las propiedades citotóxicas y inmunoestimuladoras de DIF-P, DIF-P3K y DIF-P8R, se decidió dar un salto a los estudios in vivo para estudiar su potencial como agentes immunterapéuticos contra el cáncer. Los diferentes estudios in vivo realizados hasta el momento demuestran la actividad antitumoral de los péptidos DIF en los modelos de melanoma y mastocitoma, indicando su uso potencial en el tratamiento de cáncer humano, ya sea como agentes citostáticos y/o inmunoterapéuticos, y de este modo pasar a formar parte del arsenal terapéutico de esta enfermedad.

The main function of the immune system is to eliminate any infectious agents or damaged cells, providing long-term protection against them. Moreover, it has different selection and tolerance mechanisms in order to control self-reactive lymphocytes. Defects in the regulation of these mechanisms can lead to the onset of autoimmune diseases such as Type 1 Diabetes (T1D), which is characterized by the selective destruction of pancreatic β cells. Although these cells are the main target of the autoimmune attack, they are not the only one. Alterations in the afferent sensory neurons innervating the pancreas and having their cell bodies in the Dorsal Root Ganglia (DRG) have been linked to T1D development. In the present study, we performed an analysis of mRNA expression in DRG that demonstrates the presence of functional alterations in this cell type, supporting the hypothesis that T1D is a multisystemic disease and that DRG cells can be found among the set of cells affected by the autoimmune attack. These cells present a set of alterations in the expression of various proteins that could generate an autoimmune response against autoantigens of both the Peripheral Nervous System and β cells. Some of these alterations were also found in peripheral blood leukocytes, suggesting their possible role as biomarkers of susceptibility to develope T1D. However, further studies are needed to better understand the role of this neurodegeneration in the development of T1D as well as to determine which genes could be good biomarkers for detecting patients susceptible to develope T1D. In parallel with the DRG cells studies, in the course of the study of the role of peripherin as an autoantigen in T1D, it was seen that one of the peptides derived from this molecule (DIF-P) stimulated the production of proinflammatory cytokines by monocytes as well as inducing the death of various cell types. In addition, these functional properties were altered when the peptide was modified with a 3-lysine (DIF-P3K) or 8-arginine (DIF-P8R) tail, probably because these amino acid tails turn them into Cell Penetrating Peptides (CPPs) allowing for better internalization. Given the cytotoxic and immunostimulatory properties of DIF-P, DIF-P3K, and DIF-P8R, it was decided to make a leap into in vivo studies to study their potential as immunotherapeutic agents against cancer. The different in vivo studies performed so far demonstrate the antitumor activity of DIF peptides in the models of melanoma and mastocytoma, indicating their potential use in the treatment of human cancer, either as cytostatic and/or immunotherapeutic agents, and this way become part of the therapeutic arsenal of this disease.