A Crohn-betegség két eltérő kezelést igénylő altípusát különítették el
Organoidok segítségével azonosították a kutatók az IDICD és az S2FCD altípust, amelyek tünetei és kezelési lehetőségeik is eltérőek.
A Cell Reports Medicine folyóiratban szeptember 26-án jelent meg a University of California, San Diego kutatóinak cikke, amelyben betegek biopsziás mintáinak kitenyésztésével nyert organoidok mélyreható multiomikai elemzése során a Crohn-betegség két altípusát különböztették meg, amelyek eltérő kezelést igényelnek. A Crohn-betegség (CD; Crohn’s disease) egy krónikus emésztőrendszeri betegség, amelynek kezelését megnehezíti, hogy tünetei az egyes betegeknél is eltérőek. Jelenleg nincs tökéletes módszer a betegség tanulmányozására, mielőtt a potenciális terápiákat embereken tesztelnék, és nincs gyógymód sem. Jelentős kihívást jelent, hogy nincs megbízható preklinikai modell, amely reprodukálná az emberi betegség komplexitását.
Ennek a problémának a megoldását szerették volna elérni a mostani vizsgálatot végző kutatók, akik humán betegekből származó organoidokat (PDO-k; patient-derived organoids) növesztettek a laboratóriumban, majd molekuláris szintű elemzésület végezték el annak érdekében, hogy azonosíthassák a Crohn-betegség patofiziológiájának alapjául szolgáló szignalizációs útvonalakat, és ezek feltárását követően hatékony terápiákat fejlesszenek ki.
Az organoidok kiindulópontjának számító biopsziás mintákat 34 Crohn-beteg, 10 colitis ulcerosában szenvedő beteg és 9 egészséges kontroll személy szervezetéből gyűjtötték be. A kitenyésztett organoidok ezen gyűjteménye tulajdonképpen egy biobank, amelynek segítségével a kutatók elemezték az organoidok klinikai jellemzőit, fenotipizálták őket multiomikai megközelítésekkel, beleértve a transzkriptom- és genomelemzést, valamint az organoidok különböző gyógyszerekre adott reakcióit is értékelték. A kutatók nagy áteresztőképességű technikák segítségével a Crohn-betegséggel vagy az IBD-vel összefüggésbe hozható 154 ezer genetikai variáns egyetlensejt-elemzését és RNS-szekvenálását végezték el, ezen felül fenotipikus osztályozást készítettek és a barrier integritását is vizsgálták.
A kutatók az organoidokban a Crohn-betegség két altípusát azonosították: az immunhiányos fertőző típust (IDICD; immune-deficient infectious Crohn’s disease) és a stressz és szeneszcencia által kiváltott fibrosztenotikus típust (S2FCD; stress and senescence-induced fibrostenotic Crohn’s disease). Az IDICD-t a baktériumokkal szembeni csökkent immunaktivitás jellemzi, míg az S2FCD az oxidatív stressz és a sejtek öregedésének jeleit mutatja, ami a belek megvastagodásához és szűküléséhez vezet. Az IDICD altípusba tartoztak a Crohn-betegség penetráló és perianális organoidjai, amelyekben a polimer immunglobulinreceptor gén (PIGR) upregulációját figyelték meg, amelyről ismert, hogy növeli a gyulladásos bélbetegség kockázatát. Az IDICD altípusnál ezen felül csökkent mikrobiális clearance, továbbá elégtelen citokinválasz, a Paneth-sejtek hibái, valamint fokozott sejtproliferáció volt kimutatható. Az altípus gyakran hordozta a NOD2 (nucleotide-binding oligomerization domain containing 2) és az autofágiával kapcsolatos 16-like 1 (ATG16L1; autophagy-related 16-like 1) allélokat, amelyek növelik a CD kockázatát.
Az S2FCD altípust ezzel szemben elsősorban genotoxikus stressz, oxidatív károsodás és profibrotikus változások jellemezték. Ez a típus főként a gyulladáshoz kapcsolódó Yes-associated protein-interleukin-18 (YAP1-IL-18) mutációkat mutatott. Az S2FCD organoidok súlyos szerkezeti hibákat is mutattak, például diszmorf növekedési mintázatot és megszakadt hámkapcsolatot, amelyek hozzájárulhatnak a károsodott bélműködéshez. Az S2FCD altípus esetében a Janus kinázt (JAK) gátló pakritinib (PAC) alkalmazása képes volt visszafordítani a sejtek szeneszcenciáját. Ezekben a kísérletekben kontrollként metformint, egy ismert szeneszcenciaellenes gyógyszert használtak.
Az IDICD altípus kezelése során a PAR5359 (egy erős PPARα/γ agonista) képes volt helyreállítani a bakteriális clearence-et, a probiotikus E. coli Nissle 1917 és a posztbiotikus Hylak Forte pedig regenerálta és funkcionálissá tette a barriert.
És itt jöttek elő a különböző altípusok esetében alkalmazott kezelések eltérései: míg a pakritinib hatékonyan fordította vissza az S2FCD organoidokban a szeneszcenciát, a PAR5359 nem. Hasonlóképpen, a PAR5359 javította a mikrobiális clearance-t az IDICD organoidokban, de a PAC nem. Ezek az eredmények rávilágítanak a személyre szabott terápiás stratégiák lehetőségére, mivel a különböző kezelések csak bizonyos CD altípusok esetében bizonyultak hatékonynak.
A tanulmány célja pontosan ez volt: rávilágítani a Crohn-betegség altípusainak molekuláris és fenotípusos heterogenitására, ami magyarázatot adhat a CD tüneteinek egyénenként eltérő súlyosságára. Az eredmények azt is bemutatják, hogy a PDO-k hasznosak a terápiákra adott betegspecifikus válaszok tanulmányozásában, valamint olyan gének és gyógyszerek azonosításában, amelyek javíthatják a CD diagnózisát és kezelését. Az adott CD altípus patogenezisének hátterében álló molekuláris útvonalak azonosítása megkönnyítheti a személyre szabott kezelések fejlesztését az egyéni gyógyászati igények kielégítése és a betegség terhének csökkentése érdekében.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Irodalmi hivatkozás:
Courtney Tindle et al., A living organoid biobank of patients with Crohn’s disease reveals molecular subtypes for personalized therapeutics. Cell Reports Medicine, 2024, 5, 101748, DOI: 10.1016/j.xcrm.2024.101748, https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(24)00478-6
