DESCIFRANDO LOS ENIGMAS DE NUESTRAS DEFENSAS: NUEVOS HORIZONTES EN LA RESPUESTA INMUNE FRENTE A MICROBIOS Y TUMORES

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María Soledad Cano del Río
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1 DESCIFRANDO LOS ENIGMAS DE NUESTRAS DEFENSAS: NUEVOS HORIZONTES EN LA RESPUESTA INMUNE FRENTE A MICROBIOS Y TUMORES Conferencia Taller Latinoamericano de Enseñanza de las Ciencias Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 30 septiembre 2009 Gabriel Rabinovich Laboratorio de Inmunopatología- IBYME- CONICET

Enseñanza de las Ciencias Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y

2 La misión del sistema inmunológico

3 Células dendríticas: la clave de nuestras defensas

4 Timo: la Escuela del Linfocito T

8 Diferenciación de células T efectoras: Entrenando y especializando las fuerzas para la batalla! CD8 Killer

9 FUNCIONES DE LAS DIFERENTES SUBPOBLACIONES DE CELULAS T CD4+

10 GLICO-INMUNOLOGÍA

11 Glicómica de la respuesta inmune GENÓMICA PROTEÓMICA GLICÓMICA CONOCIMIENTO COMPLEJIDAD 4 bases 1 tipo de enlace 20 amino ácidos 1 tipo de enlace Diversos tipos de enlaces y ramificaciones

12 El glicoma es capaz de codificar unas 100 millones de veces más información que el genoma

13 MAQUINARIA DEL GLICOMA *Glicosiltransferasas: catalizan la transferencia secuencial de residuos sacarídicos. *Glicosidasas: catalizan la hidrólisis de uniones glicosídicas. *Lectinas: Proteínas de unión a carbohidratos

14 CUÁL L ES LA RELEVANCIA DE LA GLICOSILACIÓN N EN EL SISTEMA INMUNE? Glicosilación: Proceso de adición de carbohidratos a otra molécula (proteína o lípido)

15 La glicosilación diferencial de proteínas de superficie puede controlar procesos inmunológicos claves Maduración de timocitos Activación de células T Moody, et al. Cell (2001)107; 501 Daniels et al, Immunity (2001) 5,1051 Reclutamiento de células T a sitios inflamatorios Demetriou, et al. Nature (2001) 409:733. Morgan, et al J. Immunol. (2004) 173:7200 Efectos pro- ó anti-inflamatorios de inmunoglobulinas Underhill, et al. Blood (2005) 106, Mitoma, et al. Nature Immunol. (2007) 8, Kaneko, et al. Science (2006) 313,

Cell (2001)107; 501 Daniels et al, Immunity (2001) 5,1051 Reclutamiento de células T a sitios inflamatorios Demetriou, et al.

16 La responsabilidad de descifrar la información codificada por glicanos es asignada fundamentalmente a PROTEÍNAS DE UNIÓN A CARBOHIDRATOS O LECTINAS LECTINAS TIPO C SIGLECS -MGL -DC-SIGN -Dectin-1 GALECTINAS

17 Galectinas Familia de lectinas animales con afinidad por azúcares β- galactósidos. Extremadamente conservadas a través de la evolución. Se unen a un amplio rango de glicoproteínas y glicolípidos en la superficie celular y la matriz extracelular. A través del entrecruzamiento de glicoconjugados formando complejos multimoleculares, las galectinas son capaces de gatillar señales intracelulares y mediar interacciones entre células.

Se unen a un amplio rango de glicoproteínas y glicolípidos en la superficie celular y la matriz

18 Estructura Bioquímica y Clasificación Rabinovich & Toscano, Nature Rev Immunol 2009

19 Galectina-1 Homodímero (subunidades de 14.5 kd) Regula la producción de citoquinas Modula la sobrevida de células T Se oxida facilmente en el medio extracelular lo cual limita su actividad regulatoria Expresada en sitios de activación T y sitios privilegiados del organismo, particularmente en tumores Rabinovich & Toscano; Nature Rev Immunol 2009;

facilmente en el medio extracelular lo cual limita su actividad regulatoria Expresada

20 Primer desafío: Por qué los tumores crecen, invaden tejidos y se escapan del reconocimiento inmunológico?

21 VIGILANCIA INMUNOLÓGICA DE TUMORES Lisis tumoral IL-5 Th2 CD4 + Th2 Tumor Eosinófilos B IL-4 Estroma IFN-γ, perforinas, granzimas/ Fas T CD8 + IL-12 Apoptosis IFN-γ B7 MHC CD40 DC Señales de peligro IL-17 Th17 Th1 CD4 + Th1 IL-12

22 Las tres E de la inmunoedición de tumores Nature Immunol 2002; 3:991.

23 HIPOTESIS DEL CONTRA-ATAQUE ATAQUE TUMORAL Célula tumoral Linfocito T B7-H1/PDL-1 Fas? FasL RCAS1 TCR MHC

24 Rubinstein et al, Cancer Cell 2004.

25 Células de melanoma humanas y de ratón expresan altos niveles de galectina-1 Cancer Cell 2004; 5:

26 Galectina-1 contribuye a la actividad inmunosupresora de células de melanoma humano y de ratón. Human Mouse Lag-1 CMV pcdna6 Lag-1 Blasticidina

27 La inhibición de la expresión génica de galectina-1 en células tumorales genera resistencia al crecimiento tumoral

28 El rechazo tumoral inducido por bloqueo de galectina-1 requiere la presencia de células c CD4 + y CD8 +

29 El bloqueo de la expresión de galectina-1 en el microambiente tumoral permite el despliegue de una respuesta de tipo Th1 en ganglios drenantes

30 El bloqueo de la síntesis s de galectina-1 1 incrementa la sobrevida de linfocitos T in situ

31 La expresión de Gal-1 dependiente de AP-1 en Linfoma Hodgkin favorece el desarrollo de un microambiente inmunosupresor Gal-1 se halla representada en forma particular en Linfoma Hodgkin respecto a otros tipos de linfomas como DLBCL (difuso) y MLBCL (mediastinal). La expresión de galectina-1 en CHL es dependiente de un enhancer de AP1. El silenciamiento de Gal-1 en CHL utilizando estrategias de RNA de interferencia promueve un incremento de respuestas Th1. Juszczynski et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2007) 104:13134.

32 Desafío o 2: 2 Por qué tu madre no te rechaza? MECANISMOS DE TOLERANCIA QUE IMPIDEN EL RECHAZO MATERNO SIMILARES A MECANISMOS DE ESCAPE TUMORAL.. LA PLACENTA ES UN SITIO INMUNOPRIVILEGIADO

33 La progesterona a través de la inducción de Gal-1 juega un papel fundamental en la inducción de privilegio inmunologico en la interfase materno-fetal Modelo de Pérdida Fetal Inducido por Estrés Estrés sónico Rodent repellent device at 300Hz Gd DBA/2J x CBA/J males females Análisis histopatológico e inmunológico Análisis macroscópico de pérdida fetal Blois et al, Nature Medicine 2007

34 EN BÚSQUEDA DE INMUNOSUPRESORES ESPECIFICOS Desafío 3: Es posible bloquear en forma selectiva la respuesta inmunológica sin causar inmunosupresión generalizada?

35 Desvía la respuesta inmune hacia un perfil Th2 en diversos modelos de inflamación crónica y autoinmunidad El bloqueo de la expresión génica de Gal-1 en el microambiente tumoral genera una respuesta de Th1 previamente reprimida Rabinovich et al, J Exp Med 1999;190 Santucci et al, Gastroenterology 2003;124 Toscano et al, J. Immunol. 2006; 176 Perone et al, J. Immunol. 2006; 177 Rubinstein et al, Cancer Cell 2004; 5 Juszczynski et al, PNAS 2007;104 Efecto selectivo de Gal-1 sobre células T diferenciadas?

36 Estrategia experimental: Polarización in vitro de células T CD4 + humanas PHA + IL 2 PHA + IL 2 Toscano et al, Nature Immunol 2007; 8:825

37 Los linfocitos Th1 y Th17 son sensibles a galectina1 Ratones deficientes en Gal-1 son mas susceptibles a desarrollar autoinmunidad La sialilación en la posición α2,6 protege a las células Th2 de la apoptosis inducida por galectina-1. Toscano et al, Nature Immunol 2007

38 Desafío 4: Las células que encienden la respuesta inmunológica Pueden ser también capaces a su vez de apagarla?

39 Células dendríticas CD43 CD45 Ilarregui et al, Nature Immunology 2009

40 Circuito Tolerogénico

41 La administración n terapéutica de DC Gal1 suprime la esclerosis múltiple en un modelo experimental en ratón. MOG MOG DC ON DC Gal1 MOG DC MOG DC Gal1 MOG DC MOG DC Gal1 días 0 Score 1 30

42 Conclusiones: Para llevarnos a casa! La administración n terapéutica de galectina-1, por terapia génica g o proteica, suprime procesos inflamatorios Rabinovich et al. J Exp Med 1999; Santucci et al. Gastroenterology 2003; Toscano et al, J. Immunol 2006 Células tumorales eluden el reconocimiento inmunológico y crean un microambiente inmunosupresor a través s de la secreción n de galectina-1. Rubinstein et al, Cancer Cell 2004; J Juszczynski et al, PNAS 2006 Los azúcares que decoran la superficie de células c T efectoras y regulatoras determinan la susceptibilidad diferencial de dichas células a la muerte inducida por galectina-1 Toscano et al, Nature Immunol 2007 La progesterona, a través s de la expresión n de galectina-1, cumple un papel jerárquico rquico en la interfase materno fetal protegiendo al feto del sistema inmune materno. Blois et al, Nature Medicine 2007 Un nuevo circuito tolerogénico mediado por galectina-1, IL-27 e IL-10 propagado de células c dendríticas a células c T es clave en el silenciamiento de la respuesta inmune. Ilarregui et al, Nature Immunology 2009

43 Hacia dónde d vamos? Modular procesos inflamatorios, infecciosos y tumorales interfiriendo en: Control de la expresión n de galectinas o su interacción n con carbohidratos Glicosilación n diferencial de células c T efectoras y regulatorias Diseño o de composiciones farmacéuticas adecuadas (proyecto interdisciplinario) de Super-Gal GLICÓMICA DE LA RESPUESTA INMUNE

44 2007 Lab. Inmunopatología (IBYME)

45 Agradecimientos y colaboradores Academia Nacional de Medicina Jorge Geffner Mirta Giordano Mirta Schattner IBYME Eduardo Charreau Patricia Cuasnicu Damasia Becú Gabriela Meresman/ Inés Barañao UBA Gianina Pasquini Inmunogenética Leonardo Fainboim LIIDO Marta Romero UNC Carlos Landa Clelia Riera Silvia Correa Adriana Gruppi Susana Gea Pablo Iribarren Claudia Sotomayor Claudia Pellizas UNR Graciela Scharovsky Diego de Mendoza UNSL Silvia Di Genaro Dana Farber Cancer Institute (Harvard) Margaret Shipp J. Monod Institute (Paris) Francoise Poirier Charité University (Berlin) Petra Arck

46 Agencias que financiaron o financian nuestro proyecto Agencia Promoción Científica y Tecnológica *Universidad de Buenos Aires *CONICET *Fundación Sales *Cancer Research Institute (USA) *Mizutani Foundation for Glycosciences (Japón) *John Simon Guggenheim Foundation (USA) *Fundación Florencio Fiorini Prostate Cancer Research Foundation (UK)

47 Tened ideales elevados y pensad en alcanzar grandes cosas, porque si la vida rebaja siempre y no se logra si no una parte de los que se ansía, soñando muy alto alcanzaréis mucho más. No olvidéis que todas las grandes conquistas del presente son sólo sueños juveniles realizados (Bernardo Houssay) Muchas gracias!!!!

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