Durante l’infezione polmonare, il batterio Pseudomonas aeruginosa (Pa) va incontro a un processo evolutivo che determina una maggior capacità di persistere all’interno delle vie aeree, scatenando di conseguenza una continua e incontrollata attivazione del sistema immunitario delle persone con fibrosi cistica (FC). Questo fenomeno è di grande rilevanza poiché suggerisce che, negli stadi più avanzati della malattia, la causa principale del declino polmonare non sia la virulenza del batterio, ma piuttosto l’eccessiva attivazione del sistema immunitario. Un grosso passo avanti in questo contesto è stata l’identificazione di una nuova classe di linfociti T (definiti Th1/17) in grado di produrre molecole pro-infiammatorie (IFN-γ e IL-17), i cui livelli risultano fortemente arricchiti nelle persone con FC, correlando con la severità della malattia e suggerendone quindi un probabile ruolo patogenico. In questo progetto è stato studiato il ruolo dei linfociti Th1/17 nella FC e i meccanismi immunologici che portano alla loro attivazione durante le infezioni croniche polmonari di Pa. I risultati hanno dimostrato l’arricchimento selettivo di specifici linfociti Th1/17 nei polmoni FC con infezione cronica di Pa rispetto a persone senza FC. Inoltre, l’analisi dell’interazione tra ceppi clinici di Pa, isolati dai polmoni FC a diversi stadi dell’infezione cronica, e il sistema immunitario ha dimostrato una maggior capacità dei ceppi clinici di Pa isolati negli stadi tardivi della malattia di innescare il processo di attivazione dei linfociti Th1/17 patogenici. Infine, mediante approcci immunologici funzionali e tecniche avanzate di biologia molecolare quali il sequenziamento massivo di RNA, sono stati identificati sia i geni selettivamente espressi dai ceppi clinici di Pa in grado di attivare le Th1/17 polmonari patogeniche, sia i geni selettivamente espressi da queste cellule nelle persone con FC. Grazie ai risultati ottenuti, sono stati individuati nuovi potenziali bersagli terapeutici che, mediante ulteriori studi atti alla loro validazione funzionale, porteranno allo sviluppo di nuove strategie terapeutiche in grado di contrastare l’infiammazione patogenica agendo sugli stimoli che la innescano, in un approccio di medicina di precisione nella FC.
During lung infection Psudomonas aeruginosa (Pa) undergoes a characteristic evolutionary adaptation that leads to a greater ability to persist within CF airways, triggering a continuous and dysregulated activation of the immune system. These important Pa adaptation mechanisms suggest that in the late stages of the disease an overly activation of the immune system, rather than the Pa virulence, is the main cause of lung function decline in CF. In this respect, the recent identification of a new subset of T lymphocytes (Th1/17) has represented a crucial turning point. These cells produce pro-inflammatory molecules (cytokines IFN-γ and IL-17) that have been found highly enriched in CF patients and that strongly correlated with disease severity and lung injury, thus suggesting a potential pathogenic role for these Th1/17 cells in CF. In this project, we investigated the role of Th1/17 cells in CF and the immunological mechanisms that lead to their activation during chronic Pa lung infections. Our results demonstrated a selective enrichment of specific Th1/17 subsets in the lungs of CF patients with Pa chronic infection compared to non-CF patients. Moreover, the analysis of interaction between immune cells and clinical Pa strains, isolated from CF lungs at different time points during chronic infection, revealed a significant higher ability of Pa strains isolated during late stage of the disease to trigger the activation of pathogenic Th1/17 cells. Finally, using a combination of functional-immunological approaches and cutting-edge technologies (RNA sequencing) we identified both genes exclusively expressed in lung-infiltrating Th1/17 cells activated by Pa, and also Pa genes selectively expressed in clinical strains that induce release of pro-inflammatory cytokines involved in pathogenic Th1/17 activation in the CF lungs. Thanks to this project we identified new potential therapeutic targets that, after further characterization and functional validation, will pave the way for totally new pharmaceutical strategies able to counteract the pathogenic inflammation, possibly also by targeting Pa virulence determinants, thus providing a new precision medicine approach that might have an unprecedented impact on future CF treatments.
Abstract presentati a congressi scientifici
