One of the challenging clinical complications for people with hemophilia continues to be the development of neutralizing alloantibodies to FVIII that render replacement therapies ineffective. In previous studies, we have shown that in patients with severe hemophilia A, the presence of anti-FVIII antibodies is associated with dysfunctional activation of the tryptophan metabolic enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO1), which is highly expressed by dendritic cells (DCs). DCs are critical immune cells that regulate both innate and adaptive immune responses. They include the conventional subtypes cDC1, cDC2, and plasmacytoid DC (pDC).
Production of antibodies to FVIII can be also induced in preclinical animal models. Using a highly innovative approach in which FVIII was administered to genetically engineered mouse models lacking selected subsets of DCs, we found that the absence of cDCs resulted in complete abrogation of the FVIII antibody response. In contrast, depletion of pDCs or macrophages had no effect on the production of antibodies to FVIII.
Moreover, the production of anti-FVIII antibodies was not affected in mice lacking the cDC1 subset. However, in mice lacking the cDC2 subgroup, there was a strong suppression, suggesting an immunogenic role of this subset in priming follicular T helper cells and humoral immune response to FVIII.
We also showed that the administration of high doses CpG-ODNs prevented antibody development. Notably, CpG-mediated immunoprotective effects were markedly suppressed in mice lacking IDO1+ cDC1, suggesting a division of labor between two subsets of cDCs in promoting tolerance or immunity in hemophilia. Specifically, we have reported that cDC1 cells are an important source of the immunoregulatory metabolite kynurenine (Kyn), an endogenous ligand of the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Accordingly, in vivo administration of Kyn in combination with FVIII in the same animal model, resulted in suppression of FVIII antibody response and follicular T helper cells in germinal centers. Conversely, the absence of AhR in cDC2 prevented the immunoregulatory effect of Kyn in vivo.
These results, used here as a model antigen, support the role of a division of labor of cDC subsets in accelerating tolerance or immunity to FVIII administration in vivo and suggest the possibility of new immunomodulatory technologies based on biologics transfer to provide solutions to one of the outstanding challenges that currently limit the effective use of novel therapies beyond a select group of patients
Efficacia delle terapie sostitutive nell'emofilia: ruolo di specific subsets di cellule dendritiche?
Una delle complicanze cliniche per le persone affette da emofilia continua ad essere lo sviluppo di alloanticorpi neutralizzanti contro il FVIII che rendono inefficaci le terapie sostitutive specialmente dopo un numero specifico di trattamenti. In studi precedenti, il nostro team ha dimostrato che nei pazienti con emofilia A grave, la presenza di anticorpi anti-FVIII è associata alla mancata attivazione dell'enzima indoleamina 2,3-diossigenasi (IDO1), che è altamente espresso dalle cellule dendritiche (DC). Le DC sono importanti cellule che regolano le risposte immunitarie sia innate che adattative. Queste includono i sottotipi convenzionali cDC1, cDC2 e DC plasmacitoidi (pDC).
La produzione di anticorpi contro il FVIII può essere indotta anche in modelli animali preclinici. Per tale motivo, utilizzando un approccio altamente innovativo in cui il FVIII viene somministrato a modelli murini geneticamente modificati privi di specifiche sottopopolazioni di DC, abbiamo scoperto che l'assenza di cDC e soprattutto di un subset deputato al differenziamento delle cellule follicolari nei linfonodi, determina l'abrogazione completa della risposta anticorpale verso il FVIII. Allo stesso tempo, la deplezione di pDC o macrofagi non determina alcun effetto sulla produzione di anticorpi contro il FVIII.
Abbiamo anche dimostrato che la somministrazione di alte dosi di una piccola sequenza di DN ha impedito lo sviluppo di anticorpi e tale effetto protettivo richiede l'attività. di IDO1 i cDC, suggerendo una divisione di lavoro tra sottogruppi di cDC nel promuovere la tolleranza o l'immunità nell'emofilia.
Nello specifico abbiamo scoperto che cDC esprimenti l'enzima IDO1 sono un'importante fonte di un metabolita con funzione immunoregolatoria chiamato chinurenina.
Questi risultati supportano il ruolo di una divisione di compiti fra sottopopolazioni di cDC nell'indurre la tolleranza o l'immunità verso il FVIII in vivo e suggeriscono la possibilità di nuove tecnologie immunomodulatorie basate sul trasferimento di metaboliti endogeni per fornire soluzioni a una delle sfide che attualmente limitano l'uso efficace di nuove terapie.