Un paradigma emergente para el tratamiento de las enfermedades autoinmunes
Para mantener la defensa del huésped, el sistema inmunitario no sólo debe combatir las infecciones sino también controlar las células inmunitarias autorreactivas que no se eliminaron durante la ontogenia. La incapacidad de suprimir esta última puede dar lugar a una enfermedad autoinmune, para la cual la prevención y la cura representan necesidades importantes no satisfechas. Los tratamientos actuales pueden detener la progresión de la enfermedad autoinmune, pero rara vez son capaces de lograr una remisión a largo plazo. Los autores discuten en este trabajo los desafíos y las nuevas estrategias que pueden tener éxito en la realización de estos objetivos no cumplidos.
El sistema inmune humano está activo de manera constante. En estado estacionario, miles de millones de su medio billón de células T se dividen a diario y se reemplazan por un número igual de células que mueren por apoptosis. Los mecanismos homeostáticos inmunes, donde las citocinas como el TGF β desempeñan un papel esencial, mantienen el grupo de células T en un número constante. De los subconjuntos de células T, la población que se divide más rápido son las Treg CD4+ que suprimen las células patogénicas autorreactivas que escaparon de la eliminación durante la selección tímica. Del mismo modo, las células dendríticas (CD) que presentan antígenos que apoyan el desarrollo, la función y la homeostasis de Treg también se dividen a un ritmo elevado: los progenitores de las CD se expanden alrededor de 174 veces en 7 días en los humanos. En conjunto, estas actividades en estado estacionario contribuyen al mantenimiento de la tolerancia inmune. Sin embargo, en respuesta a una infección microbiana, lesión tisular o vacunación, este equilibrio inmune cambia de un estado tolerogénico a un estado inmunogénico/inflamatorio. Una vez que se eliminó el inmunógeno, los mecanismos reguladores homeostáticos devuelven el sistema a su estado tolerogénico inicial, pero, si fallan, pueden producirse trastornos de la regulación inmune, incluidas enfermedades autoinmunes como la diabetes tipo 1 (DT1) y el lupus eritematoso sistémico (LES).
La mayoría de los enfoques para tratar enfermedades autoinmunes en la actualidad usan agentes que suprimen el sistema inmunitario o las respuestas inflamatorias. Se discutirán a continuación nuevas estrategias emergentes que apuntan a restaurar el predominio de Treg sobre las respuestas inmunes proinflamatorias. Incluyen estrategias que transforman las CD inmunogénicas en CD tolerogénicas, concomitantes con un aumento posterior en el número de Treg o al inducir a las células T vírgenes a convertirse en Treg. Hasta la fecha, ambos enfoques tuvieron éxito en el tratamiento de modelos de ratón de enfermedades autoinmunes, y entraron en ensayos clínicos.. Al mismo tiempo, se desarrollan agentes para convertir los macrófagos de tejido proinflamatorio en células antiinflamatorias. Todos estos enfoques tienen como objetivo inducir la remisión de la enfermedad, así como reducir los efectos secundarios asociados con el uso terapéutico de agentes inmunosupresores.
Este artículo resume los principales componentes e interacciones inmunes celulares que contribuyen al mantenimiento de la homeostasis inmune, incluidos los receptores coestimuladores y las vías de trasmisión de señales que regulan la diferenciación de células T vírgenes en células efectoras o células reguladoras. Se destacan los avances realizados en el reequilibrio de la inmunidad desregulada, y se centran en enfoques emergentes que utilizan nanopartículas (NP) biodegradables para atacar a las células T CD4+ y CD8+ múridas y humanas in vivo, con el objetivo de inducir Treg y suprimir la autoinmunidad.
Homeostasis inmune: mantener un equilibrio entre la tolerancia inmune y la inmunogenicidad
Regulación inmunitaria positiva y negativa
El sistema inmune incluye células que pueden actuar de manera positiva (por ejemplo, eliminar patógenos) o negativa (por ejemplo, proteger al huésped de una activación accidental o excesiva) (Fig. 1). Aunque simplificadas en exceso, y según el contexto, las células inmunes innatas con funciones positivas incluyen macrófagos M1 inmunogénicos e inflamatorios y CD presentadoras de antígeno, así como células citotóxicas asesinas naturales (NK) que producen IFN-γ. Sus contrapartes incluyen macrófagos M2 antiinflamatorios, CD tolerogénicas y células NK que producen TGF-β e IL-10. Las células efectoras incluyen T cooperadoras CD4+ proinflamatorio tipo 1 (Th1), subconjuntos de células Th2 y Th17, células T citotóxicas CD8+, células T NK y células B secretoras de anticuerpos. Las poblaciones inhibidoras correspondientes incluyen subconjuntos de células Treg CD4+ o CD8+, células T NK reguladoras y células B reguladoras.
Los tipos de células efectoras y reguladoras expresan receptores característicos y citocinas relacionadas con su actividad funcional. Muchos tipos de células pueden compartir la expresión de un receptor o citocina dado. Por ejemplo, además de las células T que expresan el receptor para el coestimulador negativo antígeno de linfocitos T citotóxicos 4 (CTLA-4), el receptor de muerte programada 1 (PD-1) y los receptores del dominio 1 de inmunoglobulina de células T (TIM-1) después de la activación, se describen células NK que también expresan estos mismos receptores.. Aunque existe un Yin/Yang entre efectores y reguladores (Fig. 1), es importante enfatizar que estos no son fenotipos celulares que son excluyentes entre ellos, y las funciones con frecuencia se superponen. Esto significa que tanto las células proinflamatorias como las células antiinflamatorias contrarrestantes se pueden activar al mismo tiempo con la estimulación del sistema inmunitario. El equilibrio entre la activación positiva y negativa depende del contexto y determina la magnitud resultante de una respuesta inmune. Por ejemplo, la expresión celular de moléculas coestimuladoras negativas como CTLA-4 y PD-1 es crucial para prevenir la linfoproliferación y la autoinmunidad. Además, algunos medicamentos dirigidos a las células proinflamatorias también pueden contrarrestar las células reguladoras y/o las vías que sostienen la remisión de la enfermedad; esto puede provocar la progresión de la enfermedad, pero por desgracia, cuando se suspende el tratamiento, la enfermedad puede estallar.
Respuestas inmunitarias tolerogénicas e inmunogénicas
Tanto en el timo como en la periferia, la presentación del antígeno por parte de las células epiteliales mieloides y las CD puede conducir a la eliminación clonal de las células T autorreactivas con potencial patogénico, o la generación de Treg específicas hacia péptidos propios. Por un lado, las células T autorreactivas que expresan afinidad baja por los péptidos propios pueden escapar de la eliminación tímica y convertirse en parte del repertorio de células T periféricas. Por otro lado, además de su papel en la producción de anticuerpos, las células B en la periferia pueden presentar péptidos crípticos o de afinidad baja a las células T, lo que las hace tolerantes. Incluso las células B activadas pueden adquirir efectos tolerogénicos mediados por TGF-β, y pueden inducir Treg. De manera similar a las Treg, las células B activadas también pueden expresar la proteína GARP de unión a TGF-β que permite a las células convertir TGF-β latente en su forma activa, y promueven a su vez la inmunosupresión local. Sin embargo, las células B activadas también pueden convertirse en células accesorias para la activación de las células T. Cuando la tolerancia autorreactiva de las células B se rompe en una variedad de enfermedades autoinmunes, las células B pueden adquirir propiedades inmunogénicas y presentar péptidos de afinidad baja a las células T que, junto con las citocinas/quimiocinas y las moléculas coestimuladoras, pueden estimular las células T auxiliares y conducir la enfermedad de manera significativa. Esta capacidad de presentación de antígeno de las células B puede contribuir a explicar por qué la terapia de reducción de células B con anticuerpos (Ac) anti-CD20 es efectiva en enfermedades autoinmunes dependientes de células T como LES, artritis reumatoide (AR) y vasculitis por anticuerpo citoplasmático antineutrofílico (ANCA).
Células dendríticas
Las CD de ratones y humanos se clasifican según su estado de maduración. Aunque se consideró que las CD inmaduras/semimaduras eran células tolerogénicas, y las CD maduras se consideraban inmunogénicas, la evidencia creciente demuestra que las CD inmaduras pueden adquirir un fenotipo tolerogénico o inmunogénico con maduración, cada una caracterizada por la producción específica de citocinas y receptores de superficie celular. Aunque tanto las CD inmunogénicas como las tolerogénicas expresan MHC clase II y las moléculas coestimuladoras CD40, CD80 y CD86, las CD inmunogénicas expresan mayores cantidades de estos receptores. Esto les permite proporcionar fuertes señales coestimuladoras requeridas para las respuestas inmunogénicas. Además, para contrarrestar los receptores inhibidores, las CD inmunogénicas también expresan CD70 que se une a CD27 en las células T (por ejemplo, en ratones).
Cabe destacar que, aunque las CD tolerogénicas e inmunogénicas expresan el ligando ICOS (ICOS L), la transmisión de señales de ICOS por las CD es en su mayoría tolerogénica. Sin embargo, las CD tolerogénicas expresan de manera típica las moléculas coestimuladoras negativas del ligando PD-1 (PD-L1) y CD70. Las CD tolerogénicas también expresan la integrina ανβ8 que permite la activación del TGF-β latente con la producción posterior de la enzima inmunorreguladora indoleamina 2,3 dioxigenasa (IDO) que puede promover la tolerancia inmune en la autoinmunidad y la inflamación alérgica en ratones al suprimir las respuestas de las células T, mediante la inducción de Treg (Fig. I en Cuadro 1).
Un enfoque alternativo interesante podría ser inducir CD tolerogénicas específicas a antígeno in vivo. Una proteína de fusión entre anti-CDIR2 (para detectar CD) y un péptido encefalítico indujo CD tolerogénicas. Estas, a su vez, indujeron Treg CD4+in vivo en el modelo experimental de encefalomielitis autoinmune (EAE) de ratón de esclerosis múltiple (EM) y disminuyeron los síntomas neurológicos de manera notable en relación con los controles.
Treg
Las Treg son poblaciones de células heterogéneas que incluyen células T CD4+, CD8+, células T doble negativas CD4- CD8-y células T NK. Las Treg CD4+ incluyen células tipo 1 (Tr1) que producen principalmente IL-10 y células Th3 que producen TGF-β. Sin embargo, los mediadores cruciales de la autotolerancia periférica y la homeostasis inmune son las Treg CD4+ que expresan CD25, la cadena α del receptor de la IL-2 y el factor de transcripción que especifica el linaje de la proteína caja de la cabeza del tenedor P3 (Foxp3). Las Treg tienen características plásticas notables y pueden adaptarse a su entorno específico para optimizar sus efectos supresores, pero también pueden diferenciarse en células efectoras como las células Th1 o Th17 en un entorno inflamatorio. Las Treg también pueden suprimir las células T, las células B, las células NK e incluso las células no linfoides en el tejido adiposo.
Las Treg de ratones utilizan múltiples modos de supresión, incluidos los mecanismos dependientes del contacto, independientes de las citocinas, y las citocinas solubles como IL- 10, TGF-β e IL-35. Pueden modular la actividad de las CD mediante receptores inhibitorios dependientes del contacto como CTLA-4, PD-1 y el gen 3 de activación de linfocitos (LAG3). Mediante la expresión de las ectoenzimas CD39 y CD73, las Treg de ratón también pueden descomponer el ATP en adenosina, lo que puede tener efectos antiinflamatorios marcados. Por el contrario, los mecanismos de acción específicos de tejido conocidos de las Treg en los humanos parecen ser más limitados, por ejemplo, para el receptor coestimulador negativo CTLA4, TGF-β o 15-ceto-prostaglandina E2.
Se requieren interacciones de células CD/T para el mantenimiento de la homeostasis inmune
En estado estacionario, las células T móviles hacen contactos frecuentes con las CD y estas interacciones tienen efectos cruciales en la regulación inmune. Las células T de ratón recirculan a través de los tejidos linfoides, y 500 a 5,000 células T pueden interactuar con una sola CD en 1 hora. La transmisión de señales resultante de estas interacciones mejora de manera significativa la capacidad de respuesta de las células T CD4+ y CD8+ a los estímulos antigénicos extraños, que se pierden tras el agotamiento de las CD en los ratones. De manera similar, se requieren interacciones continuas Treg/CD para las CD funcionales tolerogénicas, y las CD se vuelven inmunogénicas cuando las Treg se agotan en los ratones. Estos efectos tolerogénicos dependen de las moléculas coestimuladoras negativas PD-1 y CTLA-4, como se evidencia por la pérdida de estos efectos cuando estas moléculas se agotan en los ratones. Se sabe que el reconocimiento de MHC/autopéptido de afinidad baja/intermedia mantiene la capacidad de respuesta continua de las células T, mientras que el reconocimiento de MHC/autopéptido puede conducir a la anergia de las células T o la inducción de Treg (dependiente de la afinidad/avidez).
Papel clave para IL-2 y TGF-β en la homeostasis inmune mediada por Treg
La IL-2 y el TGF-β son las dos citocinas más importantes involucradas en la generación, la función y la expansión de las Treg CD4+, en especial las Treg periféricas y las Treg inducidas. Estas dos citocinas son necesarias para inducir Treg CD4+ y CD8+ humanos ex vivo. La disminución de la producción de IL-2 o la hiporeactividad a IL-2 en enfermedades autoinmunes como LES o DT1 pueden resultar en una función deteriorada de las Treg. Se requiere CD25 para que la Treg responda a IL-2, y con IL-2 inadecuada, disminuye la expresión de CD25, con el consiguiente descenso de la expresión de Foxp3 y la actividad supresora de las Treg. Además de mantener la expresión de Foxp3, la IL-2 también regula de manera positiva la molécula coestimuladora negativa PD-1 que, como CTLA-4, se expresa por las Treg de ratón. La otra citocina crucial para la tolerancia inmune, el TGF-β, regula de manera directa tanto las células T efectoras (Tef) como las Treg naturales. Las Treg son una fuente importante de TGF-β, pero otras células T deben proporcionar IL-2 para apoyar su función, supervivencia y expansión. Además de la IL-2 y el TGF-β, las Treg CD4+ humanas y de ratón requieren estimulación continua de antígeno para mantener sus propiedades. Sin embargo, se demostró que la combinación de la IL-6 y el TGF-β en ratones induce la citocina proinflamatoria IL-17 (aunque la IL-2 y el ácido retinoico pueden superar este efecto) y conducen la inducción de las Treg mediada por el TGF-β.
La interrupción de la homeostasis inmune puede desencadenar una enfermedad autoinmune en huéspedes susceptibles
En estado estacionario, cuando el sistema inmune está preparado para un estado tolerogénico, los agentes infecciosos o la inmunización antígeno/adyuvante activan el sistema inmune innato. Esto da como resultado un cambio de CD convencionales (CDc) inmaduras de fenotipos tolerogénicos a inmunogénicos (Fig. 3). Las CD inmunogénicas producen citocinas proinflamatorias que son necesarias para la expansión clonal de las células T y B y la eliminación del patógeno. Una vez que se elimina el patógeno, los mecanismos homeostáticos restauran el número de células a la línea basal−que incluyen a un subconjunto de células de memoria. Las células T activadas que expresan moléculas coestimuladoras negativas como CTLA-4 y/o PD-1 pueden sufrir apoptosis inducida por activación y son fagocitadas por CD inmaduras que pueden volverse tolerogénicas debido a la producción de TGF-β (Fig. 4). Esto puede restaurar el equilibrio homeostático inicial del estado estacionario, pero, si el agente microbiano no se puede eliminar, la infección puede volverse crónica.
Los factores que pueden evitar que el sistema inmune regrese al estado estacionario incluyen elementos genéticos, epigenéticos y ambientales. La estimulación fuerte de una infección aguda no sólo puede dar como resultado la expansión de las células T específicas al antígeno, sino también proporcionar una activación espectadora que recluta células inmunes con especificidades antigénicas adicionales, incluidas las células autorreactivas (por ejemplo, autoanticuerpos anti-ADN y factor reumatoide−que se detectan de manera común durante las infecciones). La falta de apoptosis de estos espectadores autorreactivos puede conducir de manera potencial al desarrollo de respuestas autoinmunes (Fig. 5). Además, la estimulación antigénica persistente por CD inmunogénicas puede mantener la actividad de células Tef; la liberación de citocinas proinflamatorias de estas células podría contribuir a establecer un circuito de retroalimentación continua para estimular las CD inmunogénicas. Además, en algunos casos, las infecciones agudas se asocian con el desarrollo posterior de enfermedades autoinmunes por medio de mecanismos de mimetismo molecular, como en el caso de una conexión reportada entre la infección por citomegalovirus y la DT1.
En tales casos, la interrupción de la homeostasis inmunológica inducida por la infección podría convertir el estado prodrómico de una enfermedad autoinmune en una enfermedad activa en toda regla. Por lo tanto, las células autorreactivas patológicas latentes originales podrían convertirse en células de memoria que albergan un umbral de activación más bajo que las células vírgenes, en cuyo caso podría ser más difícil lograr un tratamiento exitoso para la autoinmunidad.
Estrategias terapéuticas para el tratamiento de enfermedades autoinmunes
Terapias basadas en citocinas, identificación de objetivos de transmisión de señales y modificación de microbiomas
Durante muchos años, los corticoesteroides y los fármacos inmunosupresores fueron los medicamentos predominantes utilizados para tratar una variedad de enfermedades autoinmunes. Sin embargo, por sus amplios efectos no específicos y efectos secundarios tóxicos, surgieron enfoques alternativos. Una estrategia utilizada con cierto grado de éxito es bloquear las citocinas proinflamatorias, por ejemplo mediante el uso de anticuerpos anti-TNF-α para tratar la artritis reumatoide (AR), la artritis psoriásica y la enfermedad inflamatoria intestinal, así como los antagonistas de la IL-1 para tratar enfermedad de Still del adulto; se conoce bien que, para muchos sujetos con estas enfermedades, este enfoque tiene éxito. Sin embargo, aunque la IL-10 y el TGF-β tienen efectos antiinflamatorios fuertes, son demasiado tóxicos para uso clínico, en especial el TGF-β. Un problema importante con las citocinas es que su efecto depende del contexto. Por ejemplo, aunque la IL-2 y el TGF-β inducen Treg, la IL-17 y el TGF-β inducen células Th17 proinflamatorias. En entornos inflamatorios con abundante IL-17 e IFN-γ, las células T CD4+ activadas y Treg pueden convertirse en células proinflamatorias. Incluso el TNF-α puede tener efectos opuestos; además de sus fuertes acciones proinflamatorias cuando está presente junto con la IL-1 y la IL-6, el receptor 2 del TNF (TNFR2) es esencial para la supervivencia de las Treg, y se reportó que los agonistas del TNFR2 previenen la enfermedad de injerto contra huésped (EICH) y aumentan las Treg y corrigen defectos de las Treg asociados con DT1 en ratones en relación con los controles.
Otra estrategia fue bloquear la secreción de citocinas proinflamatorias al bloquear la activación celular. El inhibidor de la cinasa de Janus/transductor e activador de la transcripción de señales (JAK/STAT) tofacitinib tiene efectos clínicos demostrables y la FDA de los Estados Unidos lo aprobó para el tratamiento de la AR en 2012. A diferencia de otros antagonistas de citocinas, los inhibidores JAK pueden administrarse por vía oral. Desde otro ángulo, hubo un interés considerable en el tratamiento de algunas enfermedades autoinmunes con dosis bajas de IL-2, pero aún se deben obtener resultados concluyentes.
Los anticuerpos anti-CD3 se utilizaron con éxito para tratar la DT1 humana y de ratón; indujeron la remisión permanente de DT1 en ratones NOD al expandir Treg CD4+ Foxp3+ dependientes del TGF-β. En humanos, el Ac no agotador (Fab´)2 anti-CD3 tuvo efectos beneficiosos en sujetos con DT1, con retraso de manera significativa la enfermedad en niños susceptibles. Además de expandir las Treg CD4+, esta terapia puede inducir una población de Treg CD8+ CD25+ Foxp3+ TNFR2+ no citotóxicas in vivo. Se introdujeron Treg CD8+ humanas similares ex vivo con perlas anti-CD3/28.
Los anticuerpos anti-CD2 también puede tener efectos tolerogénicos, en especial en combinación con anticuerpos anti-CD3, al inducir TGF-β supresor. Alefacept (una proteína de fusión y ligando de CD2) se utilizó con cierto éxito en pacientes con DT1. Por último, la administración de inmunoglobulina intravenosa (IGIV) se utilizó para tratar enfermedades inmunomediadas como el síndrome de Guillain Barré, la enfermedad de Kawasaki, la miositis, la púrpura de trombocitopenia inmune y la polirradiculoneuropatía desmielinizante inflamatoria crónica. La IGIV tiene muchos efectos beneficiosos, incluido la expansión de Treg CD4+, y puede incluir el uso de IgG sialilada que induce CD tolerogénicas.
Por último, la composición del microbioma intestinal puede influir mucho en la susceptibilidad a las enfermedades autoinmunes. Los polisacáridos específicos de la superficie microbiana pueden inducir la generación de Treg Foxp3+ o tener efectos antiinflamatorios, como se muestra en el intestino de los modelos de colitis experimental en ratones.
Los ejemplos incluyen polisacáridos de la superficie celular de Bifidobacterium y Lactobacillus spp que interactúan con el receptor tipo Toll 2 para inducir este tipo de efectos. La inflamación sistémica asociada a la obesidad es impulsada por la disbiosis del microbioma intestinal. La oligofructosa, una fibra prebiótica no digerible, restaura el microbioma al fenotipo del intestino magro y, por lo tanto, inhibe la artritis inflamatoria relacionada con la obesidad en comparación con los controles.
Inmunosupresión a dosis altas y trasplante autólogo de células madre hematopoyéticas
La primera demostración de que un sistema inmune desregulado podía reiniciarse fue cuando se descubrió que la disminución de las células T y B mediante la administración de ciclofosfamida en dosis altas seguido de un trasplante autólogo de células madre hematopoyéticas (TCMH) producía una remisión completa de la esclerodermia de forma rápida progresiva y remisión a largo plazo de enfermedades autoinmunes, incluidas la EM y el LES. Debido a que el sistema inmune se reconstituye con células T vírgenes nuevas derivadas del timo, tiene un repertorio muy diversificado de células T. Las células T autorreactivas patógenas y los autoanticuerpos preexistentes se erradican y se reemplazan por un compartimento renovado de células T. En este escenario, se podría especular que las CD inmunogénicas se desplazan hacia un fenotipo tolerogénico, y las Treg resultantes podrían predominar sobre las células T patógenas. La persistencia de este tipo de efecto podría ser responsable de los beneficios terapéuticos que se observaron a largo plazo.
Los estudios de células mononucleares de sangre periférica de sujetos con LES recolectados antes y después del TCMH proporcionan un fuerte apoyo para el concepto del restablecimiento inmune. En un estudio, se observó un mayor número de Treg CD4+ y CD8+ funcionales dependientes del TGF-β después del TCMH en relación con el valor basal. Aunque los Ac antinucleosómicos en el LES ya no eran detectables después del TCMH, cuando las células T CD8+ se agotaron, estos Ac reaparecieron, lo que sugiere que las Treg CD8+ podrían desempeñar un papel importante en el control de la autoinmunidad del LES. Otros estudios deberían aclarar aún más este punto.
Aunque los beneficios del TCMH sugieren que un sistema inmunitario desregulado podría restablecerse, en cierta medida, la toxicidad asociada con este procedimiento fue considerable en pacientes con enfermedades autoinmunes. En pacientes con esclerodermia, se documentó una mortalidad de 3 a 10%, por lo general debido a complicaciones cardíacas. La mortalidad también aumentó en los pacientes con LES en 2.4%, en especial en aquellos con compromiso importante de órganos. Estos resultados se suman a las preocupaciones con respecto a los posibles efectos secundarios de administrar ciclofosfamida en dosis altas (por ejemplo, infertilidad y disminución de la defensa del huésped contra la infección).
Proteínas y péptidos solubles tolerogénicos
Las autoproteínas, los péptidos solubles y los complejos peptídicos se utilizaron como antígenos para prevenir y tratar enfermedades autoinmunes que inducen Treg específicas a antígeno. Las proteínas como la insulina y el colágeno tipo 2 pueden ser tolerogénicas cuando se administran por vía oral y se reportó que previenen la diabetes y la artritis en ratones. Por desgracia, los ensayos clínicos para tratar la diabetes tipo 1 y la artritis reumatoide no tuvieron éxito. Además, en ratones f1 propensos al lupus (SWR 3NZB), la administración de dosis bajas de péptidos de histona indujo frecuencias terapéuticas de Treg CD4+ y CD8+ que produjeron TGF-β, pero dosis altas de estos péptidos fueron patógenas. En otro estudio que utilizó el modelo de ratón de EAE, la infusión subcutánea de péptidos de mielina durante 14 días aumentó las Treg CD4+ Foxp3+específicas al antígeno (y probablemente células Tr1 productoras de IL-10) en los ganglios linfáticos drenantes, que disminuyeron las CD inmunogénicas en relación con los controles.
Se demostró que el acoplamiento de péptidos con esplenocitos tratados de manera química da como resultado una tolerancia específica al antígeno y la elaboración de este enfoque se utilizó para prevenir y tratar modelos animales de enfermedades autoinmunes, incluidos LES, DT1, EM y miastenia gravis. Además, se incluyeron Treg específicas al antígeno en EAE y DT1 al usar métodos que recapitulan la respuesta compensatoria homeostática de las CD inmunogénicas a células presentadoras de antígeno (CPA) tolerogénicas. En específico, las células apoptóticas captadas por los macrófagos y las CD inmaduras producen el TGF-β que induce CPA tolerogénicas maduras. Los investigadores aprovecharon esta propiedad para desarrollar una nueva estrategia para tratar enfermedades autoinmunes. Después del agotamiento masivo de células B y células T CD8+en ratones mediante irradiación o Ac monoclonal, los animales se inmunizan con autopéptidos; después, el TGF-β liberado de los macrófagos que envuelven las células apoptóticas puede conducir a la generación de Treg terapéuticas CD4+ específicas al antígeno y la supresión inmune concomitante en modelos de ratón con EM y diabetes. Similar a otros estudios, se demostró que este efecto tolerogénico es dependiente del TGF-β. Aunque éste es un uso elegante de los mecanismos fisiológicos normales para restablecer la tolerancia, el agotamiento masivo de las células inmunes es posible que limitará su utilidad clínica.
Otro ejemplo incluye el ácido retinoico, que se utiliza para estabilizar la expresión de Foxp3; junto con la IL-2 y el TGF-β, puede inducir Treg CD4+ Foxp3+ estables ex vivo que albergan efectos protectores in vivo en ratones. De manera reciente, el ácido retinoico se usó en combinación con antígeno e inmunización con la IL-2 para generar células Tr1 que pudieron proteger a los ratones de EAE.
Terapias basadas en Treg
Un enfoque para restaurar el predominio de Treg sobre las células patogénicas Tef en enfermedades autoinmunes podría incluir la transferencia adoptiva de grandes cantidades de Treg autólogas expandidas ex vivo. De manera ideal, la población supresora debe ser específica al antígeno, estable en entornos inflamatorios y no causar inmunosupresión global. Por desgracia, las Treg específicas al antígeno son raras y son difíciles de aislar y expandir. Los obstáculos que deben superarse para la terapia basada en Treg son numerosos. El énfasis hasta la fecha fue aislar de 2 a 10% de las células T CD4+ CD25+Foxp3+ de sangre mediante la clasificación de células, y luego expandirlas ex vivo. De manera alternativa, para obtener una población inicial más grande, se podría comenzar con células T CD4+ vírgenes totales e inducirlas a convertirse en Treg policlonales inducibles (iTreg) ex vivo. Esto sería menos difícil, pero, debido a algunos problemas, los ensayos clínicos actuales avanzan mediante la expansión de Treg CD4+ endógenas autólogas.
Los ensayos clínicos con Treg comenzaron en los últimos 10 años al utilizar Treg CD4+ autólogas y Treg del cordón umbilical para prevenir la EICH. Los primeros resultados sugirieron que eran seguras y no perjudicaban la defensa del huésped. Sin embargo, debido a problemas técnicos, los ensayos posteriores en sujetos con enfermedades autoinmunes se mueven muy lento. En 2015, un estudio abierto de Fase I de DT1 de inicio reciente (NCT02691247I) reveló que las Treg transferidas eran seguras y que las Treg marcadas con deuterio eran detectables después de 1 año. Se realizan ensayos clínicos adicionales.
En la actualidad, los ensayos clínicos autoinmunes ponen énfasis en las células CD4+ Foxp3+; sin embargo, las células Tr1, NK, NKT y otras células reciben cada vez más atención para tratar la EICH. De hecho, la combinación de la transferencia adoptiva de tTreg e iTreg para mantener la tolerancia específica de antígeno puede ser ventajosa para administrar sola. Las células Treg CD8+, NK o NKT adicionales podrían potenciar aún más el efecto terapéutico, pero esto aún no se prueba.
Para generar Treg, otra estrategia se basa en el uso de receptores quiméricos de antígeno (RQA). Por ejemplo, las Treg aisladas de pacientes que padecen enfermedades autoinmunes o inflamatorias se diseñaron con éxito con un RQA modificado (que lleva un dominio de transmisión de señales CD137-CD3ζ) y se reportó que suprimen las células Tef derivadas de pacientes con EM. Por último, el uso reciente de modificadores alostéricos de proteínas de unión a Foxp3 como TIP60−una histona actetiltransferasa−proporcionó evidencia de una función mejorada de las Treg, que corrige el defecto funcional de las Treg derivado de pacientes con IPEX. Por lo tanto, se podrían prever “adyuvantes de Treg” similares y mejorados en terapias futuras basadas en células Treg.
Nanopartículas inmunoterapéuticas
Una estrategia más nueva que facilita la inmunomodulación utiliza partículas diseñadas a partir de materiales naturales o sintéticos con un historial de seguridad bien establecido. La durabilidad del concepto es una indicación de su atractivo: el potencial para ensamblar dichos materiales a nanoescala, al facilitar la circulación en la sangre, la biodistribución a los ganglios linfáticos, la interacción con receptores extracelulares específicos y la acumulación intracelular sin comprometer la función fisiológica normal presenta nuevas oportunidades en el desarrollo de tecnologías inmunomoduladoras. La aplicación de NP en el rango de tamaño de 100 a 500 nm fue un enfoque para ese propósito, y la motivación para usar tales sistemas deriva del hecho de que los virus y patógenos que provocan o subvierten las respuestas inmunes son, en esencia, partículas pequeñas dotadas de la capacidad de interactuar o evitar las células del sistema inmunitario.
En la actualidad se prueban las NP para el tratamiento de enfermedades autoinmunes ya que pueden diseñarse para tres usos distintos: pueden hacerse antiinflamatorias, tolerogénicas o funcionar como portadoras de agentes biológicos y fármacos de molécula pequeña. Debido a que las NP pueden dirigirse a células inmunes específicas, la concentración alta del agente en el entorno local después de la liberación puede aumentar la potencia de la forma encapsulada de 10 a 1,000 veces en relación con el agente libre administrado por vía sistémica; esto se demostró para la IL-2 en NP usadas para inducir Treg CD4+ y para el micofenilato en NP usadas para tratar un modelo animal de lupus. Por lo tanto, cuando se carga dentro de las NP, la dosis de muchos agentes biológicos (como agentes terapéuticos) podría reducirse de forma marcada y conducir de manera ideal a un aumento correspondiente en la seguridad y disminuir los costos.
Los materiales utilizados para la preparación de NP pueden incluir metales, liposomas y polímeros sintéticos y naturales. En específico, los polímeros fabricados a partir de polilactidas (PLA) y copolímeros de lactida y glicólido (PLGA) establecieron un uso comercial en humanos y tienen un largo historial de seguridad. Se consideran otros materiales como PN de óxido de metal, que pueden conjugarse con antígenos, para atacar ligandos e inmunomoduladores en las superficies celulares; sin embargo, estos no facilitan la liberación sostenida y se limitan a aplicaciones que requieren biodegradabilidad.
Los liposomas que transportan antígenos, los inhibidores del NF-κB o los medicamentos inmunosupresores a menudo son opciones más seguras y no requieren criterios estrictos de ingeniería de tamaño. Estos se utilizaron para suprimir la artritis y el lupus en modelos de ratón; además, se desarrollaron variantes de liposomas con un interior de hidrogel para facilitar la liberación sostenida, y se prueban para la entrega de fármacos biológicos y de moléculas pequeñas para la terapia de lupus en modelos animales.
El atractivo de la biodegradabilidad de las NP para la liberación controlada de encapsulante junto con los requisitos de seguridad llevó al uso amplio de biopolímeros sintéticos (por ejemplo, PLA y PLGA) como materiales para la construcción de NP biodegradables. A diferencia de los liposomas−que se liberan en ráfagas a menos que los lípidos se reticulen o el interior se modifique con un hidrogel−estas partículas sólidas de polímeros biodegradables son estables en el tiempo en medios acuosos. Liberan encapsulante de manera lenta y pueden fabricarse mediante varias metodologías, lo que facilita la encapsulación de restos hidrofóbicos como la rapamicina, el ácido micofenólico, la vitamina D3 y la dexametasona por medio del entrelazamiento con el núcleo de polímero hidrofóbico.
Si bien son prometedores, los hallazgos terapéuticos que utilizan NP deben tener en cuenta que incluso los vehículos de nanoentrega perfectos de manera hipotética es probable que enfrentarán problemas futuros. La cuestión de la toxicología de las NP es crucial y requerirá una gama exhaustiva de ensayos y métricas. Esto será necesario para abordar por completo la probabilidad alta o baja de efectos tóxicos mediados por NP in vivo, las dosis y las vías de administración. También será crucial comprender las posibles sinergias o antagonismos del tratamiento con NP con otros medicamentos en combinación con las terapias en curso. La prueba de sus efectos terapéuticos está en marcha en varias patologías y modelos autoinmunes, y las investigaciones actuales tienen como objetivo proporcionar una entrega controlada y ajustada de NP de nueva generación cargadas con productos biológicos a dosis más bajas que cuando se administran de manera sistémica.
Observaciones finales
El sistema inmune es muy activo y utiliza precursores de CD y Treg de división rápida para el mantenimiento de la autotolerancia inmune. Después de la infección microbiana, el fracaso para restaurar la homeostasis y las respuestas tolerogénicas en individuos susceptibles puede conducir al desarrollo de una enfermedad autoinmune. Una contribución importante a la tolerogenicidad proviene de los efectos de la IL-2, la IL-10, y en especial el TGF-β. El TGF-β facilita la inducción de CD tolerogénicas y Treg que, a su vez, al liberar TGF-β, inducen aún más CD tolerogénicas. La producción del TGF-β también se puede inducir tras la estimulación con Ac anti-CD3 y por Ac anti-CD2, en células T convencionales y células NK, de manera respectiva. Sin embargo, la naturaleza pleiotrópica del TGF-β (que en combinación con la IL-1 y la IL-6 induce células Th17 proinflamatorias) puede requerir el uso de la IL-2 o la administración del ácido retinoico para estabilizar las respuestas tolerogénicas con fines terapéuticos.
Las nuevas estrategias para el tratamiento de enfermedades autoinmunes tienen como objetivo activar de manera selectiva los reguladores de las respuestas inmunes e inflamatorias, en lugar de suprimirlas. Los ejemplos de inducción de Treg CD4+pueden incluir el uso de proteínas de fusión que llevan un autopéptido, Ac anti-CDIR2 (que inducen CD tolerogénicas), agonistas de PPARγ y agonistas de TNFR2. En ratones, la inmunización con la IL-2 y el ácido retinoico puede aumentar el número de células protectoras Tr1 CD4+. Los efectos protectores tanto tolerogénicos como antiinflamatorios también pueden lograrse mediante agentes que alteran la composición del microbioma intestinal. Además, varios ensayos clínicos con dosis bajas o IL-2 modificada de manera genética para potenciar Treg (números y función) están en la actualidad en curso.
Desde un punto de vista práctico, los problemas técnicos y los costos altos retrasaron los ensayos clínicos que utilizan CD tolerogénicas generadas ex vivo o Treg autólogas expandidas in vitro. En la actualidad, surgen nuevas estrategias que usan NP, por ejemplo, NP de PLGA cargadas con rapamicina para la inducción in vivo de CD tolerogénicas por medio de una transmisión de señales de mTOR (objetivo de rapamicina en mamíferos) disminuido, y ya llegaron a la clínica. Los estudios preclínicos también demostraron que las NP que transportan IL-2 y TGF-β, y se dirigen a las células T CD4+ y CD8+, pueden inducir a las Treg a prevenir el desarrollo de manifestaciones de lupus múrido. Las NP cargadas con estatinas, los agonistas de PPARγ o los antagonistas de los receptores de la angiotensina pueden convertir los macrófagos proinflamatorios en células antiinflamatorias. Las ventajas de estos enfoques incluyen la cantidad limitada de medicamentos/agentes necesarios para lograr efectos terapéuticos, lo que resulta en efectos secundarios minimizados y costos bajos.
Quedan por responder numerosas preguntas con respecto a la seguridad de estos nuevos enfoques con el objetivo de “restablecer” el sistema inmunitario. Sin embargo, se anticipa que muchos de los enfoques descritos en este artículo pueden conducir a protocolos optimizados para la inducción/mantenimiento de la tolerancia y la remisión a largo plazo de algunas enfermedades inflamatorias autoinmunes y crónicas mediadas por el sistema inmune. Dichas estrategias pueden de hecho representar alternativas valiosas a los enfoques inmunosupresores que en la actualidad se utilizan de manera amplia.
David A Horwitz 1, Tarek M Fahmy 2, Ciriaco A Piccirillo 3, Antonio La Cava 4.
Rebalancing Immune Homeostasis to Treat Autoimmune Diseases
Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC, Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México
Dra. Med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dra. med. Carmen Zárate Hernández Profesor
Dr. Rodrigo Alejandro de la Cruz Cruz Residente 1er Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor
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