Il diabete di tipo 1 (T1D) è una malattia autoimmune in cui il sistema immunitario distrugge erroneamente le cellule betamuni che producono l'insulina nelle isolotti pancreatici. Ciò porta ad una carenza assoluta di insulina, iperglicemia cronica, e una dipendenza per tutta la vita dalla terapia di insulina esogene.

Cosa sono Peptidi Sintetici?

I peptidi sintetici sono brevi, artificialmente fabbricati catene di aminoacidi — che vanno da 8 a 30 residui di lunghezza — che corrispondono a specifiche epitopi di proteine naturali che si verificano.

Tipi di peptidi sintetici utilizzati in immunoterapia

I ricercatori hanno sviluppato diverse classi di peptidi sintetici per l'induzione della tolleranza in T1D:

  • Liganti peptidi altered (APLs): Questi sono peptidi con una o più sostituzioni aminoacidi rispetto alla sequenza autoantigen nativo. Gli APL sono progettati per cambiare il modo in cui il peptide viene presentato alle cellule T, spesso spostando la risposta immunitaria da un pro-infiammatorio (Th1/Th17) a una normativa (Tho2/Tre.
  • Piptidi lunghi (15-30 aminoacidi): I peptidi più lunghi richiedono l'assorbimento e l'elaborazione da cellule di rappresentazione antigene (APC), che portano alla presentazione su entrambe le molecole della classe MHC I e della classe II. Questa presentazione più ampia può coinvolgere sia le cellule CD4+ che quelle CD8+ T, che è importante perché la distruzione beta-cell coinvolge sia i linfociti citossici che i citonici.
  • Peptidi multi-epitopici: Questi costrutti incorporano epitopi multipli da diversi autoantigeni o dallo stesso antigene, mirando a indurre la tolleranza attraverso l'intero repertorio autoreattivo. Possono essere somministrati come un unico polipeptide o come miscela di singoli peptidi.
  • Piptidi coniugati:[] I peptidi sono talvolta legati chimicamente ai vettori immunomodulanti (ad esempio, nanoparticelle, anticorpi o frammenti Fc) per indirizzarli a specifici sottoinsiemi di cellule immunitarie o per alterare la loro farmacocinetica.

L'immunopatia del diabete di tipo 1: Perché le sostanze di induzione di tolleranza

Per apprezzare come i peptidi sintetici possono ristabilire la tolleranza, si deve prima capire la cronologia della distruzione automatica delle cellule beta-cellule. T1D è caratterizzato da una ripartizione dei meccanismi di tolleranza centrale e periferica.

L'immunoterapia peptide sintetica mira a intervenire sul palco della tolleranza periferica, prima che la perdita di beta-cell è irreversibile.

Meccanismi di Induzione della Tolleranza Autoimmune da Peptidi Sintetici

Presentazione di Antigene e coinvolgimento di T-Cell

Il TP-P-P-P-F-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-A-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-

Induzione delle celle T regolamentari

Un obiettivo importante della terapia peptide sintetica è l'espansione dei Treg antigeni-specifici. Queste cellule possono traffico al pancreas e creare un ambiente tolerogenico che protegge le cellule beta rimanenti.

Riduzione delle citochine pro-infiammatorie

L'esposizione a peptidi sintetici appropriati può spostare il profilo di citochina da una risposta Th1/Th17-dominata verso una risposta Th2/Treg. Ad esempio, i peptidi che preferibilmente si legano alla classe II di MHC con bassa affinità o hanno alterato i residui di contatto TCR possono innescare la produzione di IL-4, IL-5, e IL-13 (Th2) o IL-10 (Treg)

Deviazione immunitaria e Ignoranza immunitaria

In alcuni modelli sperimentali, l'amministrazione di alte dosi di peptide sintetico può portare a "ignoranza immunitaria" o " tolleranza di alta zona", dove la presenza costante del peptide provoca le cellule T a diventare refrattarie alla stimolazione. Anche se questo meccanismo è meno specifico e può essere difficile da sostenere negli esseri umani, suggerisce che la dose e la programmazione sono parametri critici.

Vantaggi della terapia del peptide sintetico per T1D

L'approccio peptide sintetico offre diversi vantaggi convincenti rispetto ad altre strategie di immunoterapia attualmente in corso di indagine (ad esempio, anticorpi monoclonali anti-CD3, anti-CD20, trapianto di cellule staminali o vaccini interi proteici).

  • Alta specificità per gli antigeni bersaglio: Poiché i peptidi sono derivati dagli autoantigeni effettivi coinvolti nella distruzione delle cellule beta, la modulazione immunitaria è diretta proprio alla risposta patogenica.
  • Rischio minimo di infezione o trasmissione delle malattie:[ A differenza delle terapie derivate dai prodotti del sangue umano o dagli organismi viventi, i peptidi sintetici sono prodotti chimicamente e non portano rischi di contaminazione virale, trasmissione prioni, o oncogenicità.
  • Potential for custom Treatment: T1D è geneticamente eterogeneo, e gli epitopi autoantigeni dominanti variano tra gli individui in base al loro tipo HLA. I peptidi sintetici possono essere personalizzati per abbinare il profilo HLA e autoantibody di un paziente, consentendo l'immunoterapia di precisione.
  • La sintesi del peptide solido-fase è una tecnologia matura, scalabile e economica. I peptidi possono essere facilmente modificati per migliorare la stabilità (ad esempio, tramite ciclizzazione, sostituzione D-aminoacido, pegylation) o per incorporare i tag di rilevamento per studi farmacocinetici.
  • Profilo di sicurezza favorevole:[] Le sperimentazioni cliniche di prima fase dei peptidi sintetici in T1D hanno mostrato eventi negativi minimi, con reazioni del sito di iniezione sono le più comuni.

Ricerca e sperimentazione clinica

Un numero crescente di studi preclinici e studi clinici di primo stadio hanno valutato peptidi sintetici per l'induzione della tolleranza T1D. Uno dei candidati più avanzati è una miscela di peptidi corti derivati dalla proinsulina e dal GAD, noto come "immunoterapia di combinazione peptide" o semplicemente il "mix" sviluppato dal consorzio di tipo 1 Diabetes TrialNet.

Un'altra piattaforma promettente prevede l'uso di leganti peptidi alterati. Ad esempio, il peptide NBI-6024 (un analogo dell'insulina immunodominante B9-23 epitope) è stato testato in una fase 2 di prova ma non ha soddisfatto il suo punto di fine primario. Tuttavia, studi successivi hanno affinato il design utilizzando costrutti multivalenti e regimi di dosaggio ottimizzati.

Al di fuori degli Stati Uniti, il peptide DiaPep277 (una sequenza modificata da proteina di shock termico 60) è stato testato in più prove per T1D. Mentre alcuni studi hanno mostrato una modesta conservazione della funzione beta-cell, altri non lo hanno fatto, e una recente meta-analisi ha messo in discussione l'efficacia generale.

Per ulteriori informazioni sulle prove cliniche in corso, i lettori sono diretti a ClinicalTrials.gov liste per la tolleranza del peptide sintetico in T1D[] e TrialNet pagina su immunoterapia peptide]]. Inoltre, il JDRF sommario di terapie immunitarie accessibili][F]

Preclinical Advances: Congiunti Nanoparticle-Peptide

Uno sviluppo particolarmente emozionante è l'uso di peptidi sintetici accoppiati a nanoparticelle biodegradabili. I modelli preclinici del mouse hanno dimostrato che l'infusione endovenosa di nanoparticelle rivestite con i piedidi di classe MHC II-presented possono espandere una popolazione di Tregs antigene-specifici da diverse pieghe, arrestando la progressione di T1D anche dopo l'insorgenza di ipergly Pittsburgh-cemia.

Sfide e limitazioni

Nonostante la sua promessa, immunoterapia peptide sintetica per T1D affronta diversi ostacoli significativi.

  • HLA diversità:[] L'HHC umano (HLA) è estremamente polimorfico, con migliaia di alleli tra le popolazioni. Una singola sequenza di peptide sarà efficace solo per un sottoinsieme di pazienti che portano la specifica molecola HLA che può legarlo.
  • Immunogenicità del peptide stesso: In alcuni individui, il peptide sintetico può essere riconosciuto come straniero e suscitare una risposta anticorpo o T-cell contro il peptide, che potrebbe neutralizzare la sua efficacia o, in casi peggiori, causare reazioni allergiche locali.
  • Delivery and dosing: La dose ottimale, il percorso (sottocutaneo, intradermico, endovenoso, orale) e la frequenza di somministrazione rimangono non definite. Troppo bassa una dose può non indurre la tolleranza; troppo alta una dose potrebbe innescare l'attivazione immunitaria. Inoltre, i peptidi sono rapidamente degradati nel tratto gastrointestinale, rendendo la consegna orale difficile senza rivestimenti enterici.
  • Intervention time:] Quando viene diagnosticata clinicamente la T1D, la maggior parte delle cellule beta sono già distrutte. Per essere più efficace, la terapia peptide può essere somministrata durante la fase “preclinica”, identificata dalla proiezione di autoanticorpi nei parenti a rischio.
  • Gli ostacoli regolamentari e di fabbricazione:[ I peptidi sintetici sono classificati come biologici nella maggior parte delle giurisdizioni, richiedendo una vasta caratterizzazione, test di stabilità e costosi studi clinici.

Le direzioni future in Induzione di tolleranza basata sul peptide

Il campo si sta muovendo rapidamente verso strategie di combinazione che sfruttano i peptidi sintetici come un componente di un regime di tolleranza multi-prong. Per esempio, combinando la terapia peptide con un breve corso di methotrexate a basso dosaggio o un antagonista CD20 (rituximab) ha mostrato effetti sinergici nei modelli animali.

I progressi nella bioinformatica e la sequenziazione di prossima generazione permettono ora l'identificazione di cloni T-cell autoreattivi del paziente-specifici da un piccolo campione di sangue. Utilizzando questi dati, i ricercatori possono progettare peptidi "neo-antigene" che sono unici al repertorio T-cell dell'individuo, aumentando la possibilità di induzione di tolleranza veramente personalizzata. Inoltre, lo sviluppo di peptidi modificati che resistano al degrado enzimatico (e).

Infine, l'applicazione di peptidi sintetici non à ̈ limitata a T1D stabilito. Diversi studi stanno ora iscrivendo individui a rischio (quelli con due o piÃ1 autoanticorpi e tolleranza al glucosio anormale) per verificare se la terapia peptide puÃ2 impedire o ritardare l'insorgenza clinica della malattia.

Conclusioni

L'uso di peptidi sintetici per indurre la tolleranza autoimmune nel diabete di tipo 1 sta ad un incrocio emozionante. Le decadi di immunologia fondamentale hanno illuminato i meccanismi con cui il sistema immunitario può essere insegnato a tollerare i self-tissue, e i peptidi sintetici forniscono un preciso, scalabile e strumento sicuro per applicare questi principi nei pazienti.