Wiskott-Aldrich syndrome (WAS) is a rare immune deficiency caused by mutations in Wiskott-Aldrich syndrome protein (WASp). WASp induces branched actin polymerization via the Arp2/3 complex in hematopoietic cells. Multiple immune processes rely on WASp functions, ranging from phagocytosis in innate cells to B and T cell activation, which together explain defective responses to pathogens in WAS. Nowadays, hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) represents the only option to correct immune defects. Still, patients show frequent autoimmune phenomena that persist or rush back even after HSCT. A major gap precluding development of tailored therapeutic intervention is our lack of knowledge on precise mechanisms underlying WAS autoimmunity. Mounting data suggest that chronic induction of type-I interferon by WASp null myeloid cells (WKO) is key in WAS autoimmunity and our team uncovered self-DNA sensing by the cGAS-STING pathway as critical to start this inflammatory cascade. Our major goal now is to identify the origin of self-DNA and mechanisms that allow its cytosolic release and cGAS-STING activation in WAS. Based on emerging links between actin and nuclear stability, our main hypothesis is that WASp in myeloid cells may protect nuclear integrity and limit DNA leakage upon mechanical stress. To test this, we are adopting tools such as microchannels and confiners to expose myeloid cells to graded levels of mechanical insults and identify transcriptional changes induced by compression in control and WKO. In parallel, we plan to leverafe reporter cell lines to track nuclear rupture, cGAS activation and IFN-I induction at the single cell level. Initial data show an altered nuclear morphology in WKO cells on 2D surfaces, with increased invagination and loss of lamin A/C intensity as compared to control. Also, we noted that mechanical compression induces higher nuclear deformation in WKO, supporting our idea that WASp controls nuclear responses to mechanical insult.

Stabilità del nucleo cellulare e attivazione immunitaria in cellule mutanti per la proteina WASp La sindrome di Wiskott-Aldrich (WAS) è una rara immunodeficienza primaria che presenta anche caratteristiche autoimmuni ed è causata da mutazioni nella proteina della sindrome di Wiskott-Aldrich (WASp). La proteina WASp promuove la polimerizzazione del citoscheletro di actina tramite il complesso Arp2/3 nelle cellule ematopoietiche. Le cellule immunitarie dipendono dalla funzione di questa proteina per portare a termine processi specifici quali la fagocitosi o l'attivazione immunitaria. Mutazioni in WASp e difetti nella polimerizzazione dell'actina spiegano quindi lo sviluppo di immunodeficienza in WAS. Gli aspetti autoimmunitari di questa patologia sono invece meno compresi, ma estremamente importanti in ottica terapeutica. Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche (HSCT) rappresenta ad oggi l'unica opzione per correggere i difetti immunitari in WAS, ma non sempre è in grado di risolvere la componente autoimmune e diversi pazienti presentano queste complicanze anche dopo HSCT. Ciò che preclude lo sviluppo di terapie mirate per risolvere l'autoimmunità in WAS è la nostra mancanza di conoscenza sui meccanismi precisi alla base di tale fenomeno. Dati dal nostro laboratorio suggeriscono che una produzione anomala di interferone di tipo 1 da parte delle cellule mieloidi (es. macrofagi) in assenza di WASp (WKO) è critica per scatenare l'autoimmunità. Il nostro gruppo ha scoperto che il riconoscimento di molecole di DNA circolante da parte della via cGAS-STING è fondamentale per avviare questa cascata infiammatoria in WAS. Il nostro obiettivo principale è ora quello di identificare l'origine del DNA circolante e dei meccanismi che permettono il suo rilascio nel citoplasma e l'attivazione di cGAS-STING in WAS. Sulla base di recenti studi riguardo le funzioni di WASp dell'actina sulla stabilità nucleare, la nostra ipotesi principale è che WASp nei macrofagi possa proteggere l'integrità nucleare e limitare la fuoriuscita di DNA in caso di stress meccanico. Per testare questo, stiamo adottando strumenti come microcanali e altri dispositivi di microfabbricazione per esporre i nostri macrofagi a vari livelli di insulti meccanici e identificare i cambiamenti trascrizionali indotti dalla compressione. In parallelo, abbiamo intenzione di sfruttare linee cellulari contenenti dei geni reporter fluorescenti per monitorare la rottura nucleare, l'attivazione di cGAS e l'induzione di interferone. I dati iniziali indicano che la morfologia del nucleo in WKO è alterata, presenta una maggiore invaginazione della membrana nucleare e minor espressione della proteina Lamina A. Inoltre, abbiamo notato che la compressione meccanica induce una maggiore deformazione nucleare in WKO, osservazione che supporta la nostra idea che WASp controlli la stabilità nucleare in risposta agli insulti meccanici.

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Wikott-Aldrich Syndrome

Sindrome di Wiskott-Aldrich