RICERCA ITALIANA     

Meccanismi cellulari e molecolari coinvolti nella regolazione della risposta immune adattiva

Università degli Studi di Firenze

Abstract

L’immunoregolazione è un network complesso che comprende un numero sempre maggiore di cellule e segnali in grado di modulare fino ad inibire la risposta immunologica rivolta verso antigeni ‘self’ e ‘nonself’. Le cellule coinvolte non sono solo i linfociti T regolatori (Treg) che stimolati da particolari sottopopolazioni di cellule dendritiche (DC) sono in grado di sopprimere la risposta effettrice, ma anche altre cellule (NK, T g/d e Cellule Mesenchimali Staminali, MSC). Dati recenti, dimostrano che cellule T helper dei tre bracci della immunità adattiva (Th1/Th2/Th17) hanno una diversa suscettibilità all’azione delle cellule Treg tradizionali. Infine esistono dati discordanti tra l’attività in vitro e quella in vivo delle cellule Treg. Il progetto sviluppa linee di ricerca parallele utilizzando diversi sistemi cellulari coinvolti nell’immunoregolazione (specie incentrati sulle DC e sulla risposta adattiva) al fine di acquisire nuove conoscenze sui meccanismi e di valutare le possibili connessioni tra di loro. Si svilupperanno infine modelli murini che mimano patologie umane per confermare in vivo l’attività di tali cellule. Questo consentirà di poter integrare le conoscenze acquisite e sviluppare collaborazioni tra le Unità di Ricerca (UR) del progetto.
La UR1 ottimizzerà le condizioni in vitro per polarizzare la risposta in senso Th1, Th2, Th17 e Treg sia da cellule T naive che T memoria. Inoltre svilupperà modelli in vivo di infiammazione cronica del polmone (asma >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Sergio Romagnani Università degli Studi di FIRENZE

Obiettivo del Programma di Ricerca

I meccanismi della cosiddetta tolleranza periferica verso antigeni esogeni comprendono la delezione clonale e l’induzione di anergia nelle cellule T effettrici antigene-specifiche. Inoltre molte evidenze indicano che un’attiva immunosoppressiva da parte di particolari sottopopolazioni di linfociti T regolatori (Treg CD4+CD25+, Tr1, Th3, ecc) è essenziale per l’induzione della tolleranza sia verso antigeni ‘self’ che ‘nonself’. In questo contesto un ruolo centrale viene svolto dalle cosiddette cellule dendritiche (DC) regolatorie, subsets funzionali di DC capaci di attivare alcune sottopopolazioni T regolatorie. Negli ultimi anni sono stati individuati altri meccanismi che coinvolgono anche cellule non-T (Cellule NK e Tg/d, Cellule mesenchimali staminali, MCS) che possono contribuire alla regolazione della risposta immune sia innata che adattiva. Infine sempre molto recentemente è stato descritto una terzo braccio dell’immunità adattiva dovuta ad nuova sottopopolazione di cellule T helper (Th17) diversa dalle classiche cellule Th1 e Th2, e coinvolta nelle alterazioni della flogosi cronica, legata alla presenza di neutrofili. Le cellule Th17 richiedono RORgt come fattore di trascrizione chiave per la differenziazione, il loro sviluppo è indotto dalla combinazione di TGF-beta e IL-6 (la IL-23 e IL-1b forse nell’uomo) e vengono prevalentemente reclutate nella cute e nelle mucose e non risultano suscettibili all’azione delle Treg. Le cellule Th17 possono giuocare un ruolo >>>

Risultati parziali attesi

RISULTATI FINALI ATTESI
UR1.
- Ottimizzazione delle condizioni di coltura per polarizzare cellule T naive o cellule T memoria verso differenti sottopopolazioni T effettrici o T regolatorie
- Ruolo della interazione tra i ligandi Jagged1/Delta4 su DC e Notch1 sulle T per la polarizzazione in vitro verso cellule effettrici o regolatorie
- Protocollo di espansione in vitro di cellule T effettrici e T regolatorie con la stessa specificità antigenica.
- Differente capacità regolatoria delle Treg sulle popolazioni Th1, Th2 o Th17
- Isolamento ed espansione di cellule Th2 o Th17 da BAL di pazienti allergici o da frammenti bioptici di pazienti con malattia di Crohn
- Modelli murini di asma e di flogosi cronica polmonare.
- Modelli murini di flogosi cronica intestinale
- Nuovi adiuvanti (TLR-L) capaci di deviare le risposte Th2 e Th17 in vitro ed in vivo
- Effetto in vivo della attività di cellule Treg (o Tr1) o citochine regolatorie in modelli murini di asma e di IBD
- Effetti in vivo di cellule Treg umane in topi SCID sensibilizzati con cellule Th2 o Th17 umane.

UR2.
- Profili trascrizionali di DC murine mieloidi attivate con batteri di varia origine
- Nuovi bersagli molecolari e ‘pathways’ rilevanti nella attivazione delle DC e quindi nella polarizzazione della risposta immunitaria adattiva.
- Clusters di geni coinvolti nella polarizzazione Th1, Th2, Th17 e Treg
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Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La regolazione delle risposte immuni verso antigeni self e non-self è un processo complesso che prevede lo sviluppo di un adeguate bilanciamento tra immunità e tolleranza.
Sulla base di studi negli animali, sono state proposte due sottopopolazioni di cellule T regolatorie (Treg) che differiscono per specificità e meccanismi effettori: le cosiddette Treg naturali (CD3+CD4+CD25high) che si sviluppano nel timo e danno vita ad una popolazione circolante di cellule specifiche per antigeni ‘self’ deputate a prevenire potenziali reazioni autoimmuni. La seconda è quella delle Treg adattive (Tr1 e Th3) che si sviluppano come conseguenza di qualsiasi risposta adattiva in particolari condizioni di esposizione di antigene e/o di costimolo da parte di cellule dendritiche (DC) (1). Sono state dimostrate nel topo e nell’uomo cellule Treg CD4+CD25+ specifiche per antigeni esogeni (2, 3, 4).
Le origini, le caratteristiche di riconoscimento e le basi molecolari della funzione soppressiva di cellule Treg umane appaiono dunque controverse, così come il loro rapporto con altre popolazioni di cellule regolatorie o di cellule effettrici.
La differenziazione delle cellule T helper nei “lineages” Th1 e Th2 è stata lungamente studiata nell’ultima decade, dimostrando che la polarizzazione verso un lineage è determinato dalle citochine microambientali prevalentemente prodotte dalle DC. Il paradigma Th1/Th2 è stato usato per spiegare le funzioni delle cellule T durante la risposta >>>