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Estudios sobre la inducción de tolerancia inmunológica mediante la expresión de antígenos en células hematopoyéticas murinas. Aplicación a un modelo experimental de enfermedad autoinmune

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Universitat de Barcelona. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular (Farmàcia)

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[spa] La terapia génica nació a principios de los años 90 como una estrategia para la sustitución de genes defectuosos en determinadas células o tejidos en el ámbito de las enfermedades hereditarias, aunque desde entonces se han desarrollado múltiples estrategias para tratar enfermedades adquiridas, que incluyen diferentes tipos de cáncer o enfermedades autoinmunes como la esclerosis múltiple (EM). La EM es una enfermedad crónica, inflamatoria y desmielinizante del sistema nervioso central (SNC), mediada por células T CD4+, que produce parálisis y discapacidad. La encefalomielitis autoinmune experimental (EAE) es el modelo animal de la EM, con la que comparte múltiples características clínicas e histopatológicas. La creación de quimerismos moleculares mediante la expresión de transgenes en el sistema hematopoyético se ha asociado a la tolerización por parte del sistema inmune frente a estos transgenes. En este trabajo proponemos expresar un autoantígeno candidato de la EM (el péptido 40-55 de la glicoproteína mielínica de los oligodendrocitos) en el sistema hematopoyético murino con la finalidad de inducir tolerancia frente a éste. Utilizando procedimientos lo más cercanos posible a la clínica humana, hemos comprobado que la creación de quimerismo molecular utilizando el autoantígeno previene muy eficazmente la enfermedad, mientras que en animales con EAE establecida, la transferencia de células hematopoyéticas expresando el autoantígeno mejora significactivamente la enfermedad, si bien en este caso observamos que no se producía quimerismo molecular estable ya que las celulas infundidas que expresaban el autoantígeno eran rechazadas, probablemente debido a la inmunización previa. Esto nos indujo a hipotetizar que la mieloablación no es necesaria y que el efecto terapéutico no era debido a células con capacidad de repoblación sino a células mieloides que expresan el autoantígeno y que tendrían capacidad tolerogénica in vivo. Así, comprobamos experimentalmente que el beneficio terapéutico se producía también en ratones con EAE no sometidos a mieloablación alguna, lo que permitiría obviar por completo el uso de tratamientos de acondicionamiento y haría más factible la aplicabilidad clínica de este tipo de estrategia terapéutica. Para investigar los mecanismos por los cuales se induce tolerancia específica en este modelo, se estudió el patrón de citocinas de los ratones tratados terapéuticamente. Se hallaron niveles más elevados de IL-10 e IL-5 en los cultivos de esplenocitos de los ratones tratados con el autoantígeno, dos citocinas que, entre otras, son secretadas por células T reguladoras de tipo 1 (Tr1). Estos resultados nos sugieren una posible implicación de este tipo celular en la inducción de tolerancia conseguida en este modelo. Además, a raíz de estos experimentos hemos descubierto que el nivel de expresión de un transgén potencialmente inmunogénico (EGFP) en el contexto del trasplante hematopoyético en ratones sometidos a mieloablación parcial en condiciones parcialmente mieloablativas pero en ausencia de inmunosupresion, puede ser determinante en la induccion de una respuesta inmune frente a las células transducidas. También hemos demostrado que la respuesta celular in vitro frente a células transducidas es igualmente dependiente del nivel de expresión del transgén.

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[eng] Hematopoietic gene therapy is a promising strategy to treat hereditary diseases. In addition, many strategies have been developed to induce tolerance in autoimmune diseases such as multiple sclerosis (MS). MS is a chronic, inflamatory and demyelinating disease of the central nervous system (CNS) mediated mainly by CD4+T cells, that produces discapacity and paralysis. Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), the animal model for MS, shares clinical and histopathological features with the human disease. Molecular chimerism using hematopoietic cells expressing transgenes is usually associated with tolerance induction to transgene products. In this work we hypothesized that the expression of a candidate autoantigen (the MOG40-55 peptide) in the murine hematopoietic system would induce specific tolerance in the EAE model. We found that EAE was strongly prevented when molecular chimerism was established prior to EAE induction. On the other hand, when EAE was already established, the transfer of BMC expressing the autoantigen ameliorated EAE clinical outcome and the CNS histopathological lesions. In this therapeutic approach, molecular chimerism was not detected, probably because cells expressing the MOG40-55 peptide were rejected due to the pre-established immune response to this antigen. These results suggested that myeloablation was not necessary to induce specific tolerance. Indeed, clinical amelioration was also observed in mice with EAE infused with BMC expressing the MOG peptide in the absence of any conditioning treatment. This approach is more feasible for human clinical application, it circumvents the risks of myeloablation and those of insertional mutagenesis since the transduced cells do not survive in vivo. Regarding the potential mechanisms involved, we analyzed the cytokine pattern upon antigen exposure in the treated mice. Higher levels of IL-10 and IL-5 were found in mice treated with bone marrow cells expressing the autoantigen. Both cytokines are secreted by many cell types, including type 1 regulatory T cells (Tr1). These results suggest a role of transduced cells inducing Tr1 cells in vivo as a potential mechanism of tolerance induction in our model. In the second part of this work we demonstrated that the level of expression of a potentially immunogenic transgene such as EGFP in the context of bone marow transplantation into partially myeloablated mice in the absence of immnuosupression is determinant to induce immune responses towards the transduced cells.

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Tesis Doctorals - Departament - Bioquímica i Biologia Molecular (Farmàcia)

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Estudios sobre la inducción de tolerancia inmunológica mediante la expresión de antígenos en células hematopoyéticas murinas. Aplicación a un modelo experimental de enfermedad autoinmune