Un grupos de investigadores Belgas del VIB, la Universidad de Ghent, el Hospital Universitario de Ghent y la compañía de biotecnología Argenx resolvieron un rompecabezas de un siglo de duración sobre la presencia de cristales de proteínas en el asma. Normalmente, las proteínas no cristalizan en el cuerpo, pero hay algunos casos en que ocurre este proceso. Los cristales de Charcot-Leyden están hechos de la proteína galectina-10 y se descubrieron en las vías respiratorias de los asmáticos a partir de 1853.
Sin embargo, los cristales han sido ignorados en gran medida por los científicos, y su vínculo real con la enfermedad sigue siendo desconocido. Los grupos de investigación belgas han establecido ahora que los cristales son muy abundantes en el moco de las vías respiratorias, estimulan el sistema inmunológico y promueven la inflamación y la producción alterada de moco que se ve a menudo en las vías respiratorias de los asmáticos.
Juntos, los científicos académicos y de la compañía también desarrollaron anticuerpos que pueden disolver estos cristales para reducir las características clave del asma. Dichos anticuerpos podrían ser terapias de primera clase que invierten los cristales de proteínas y tratan el asma y otras enfermedades inflamatorias crónicas de las vías respiratorias.
Cristales y enfermedad.
En 1853, Jean-Martin Charcot, en el renombrado Hospital Salpêtrière de París, informó sobre bocetos detallados de cristales bipiramidales que había observado en el esputo de pacientes con asma, una observación también realizada por Ernst von Leyden en 1872. Estos depósitos cristalinos se hicieron ampliamente conocidos. como los cristales de Charcot-Leyden (CLC) en el mundo médico.
Desde entonces, se han descrito en enfermedades alérgicas e inflamatorias crónicas generalizadas, como asma, bronquitis, rinitis alérgica y rinosinusitis. Sin embargo, fue solo durante las últimas dos décadas que los científicos confirmaron que el contenido de los CLC estaba compuesto por galectina-10, que finalmente resolvió los debates que duraron casi un siglo y medio.
La galectina-10 es una de las proteínas más abundantes en los eosinófilos, que ayudan a montar una respuesta inflamatoria en los humanos. Sorprendentemente, Gal10 permanece en gran parte soluble en eosinófilos y solo forma cristales una vez que se ha liberado como parte de una defensa inmunológica. La función de Gal10 también se mantuvo esquiva.
¿Estos cristales causan daño?
Encabezado por Emma Persson, Kenneth Verstraete e Ines Heyndrickx, el equipo de investigadores se propuso probar una hipótesis no resuelta de larga data: ¿Las CLC estimulan la inmunidad en los pulmones y contribuyen a las respuestas inflamatorias excesivas que conducen a la enfermedad?
El Prof. Bart Lambrecht (VIB-UGent) dijo: “Cada médico aprende sobre los cristales de Charcot-Leyden durante la capacitación médica y todos asocian estos cristales con la presencia de eosinófilos. Se encuentran muy a menudo en el esputo de los pacientes con asma, particularmente en aquellos pacientes con enfermedad severa.
Sin embargo, nadie sabía realmente qué estaban haciendo estos cristales y por qué están allí en primer lugar. Por analogía con la gota, donde los cristales de ácido úrico causan un ataque muy doloroso de inflamación articular, razonamos que los cristales de Charcot-Leyden podrían También causan daño en los pulmones de los pacientes con asma”.
Cristales versus solución.
Los científicos superaron muchos desafíos técnicos para probar esta idea. Tuvieron que encontrar una manera de producir millones de cristales de Gal10 en el laboratorio para fines de investigación y establecer que estos eran idénticos a los CLC encontrados en los pacientes.
Los investigadores utilizaron cristales derivados de pacientes para determinar la estructura tridimensional de Gal10 hasta la escala atómica. Esto proporcionó una respuesta largamente buscada que confirma que las CLC producidas experimentalmente son idénticas a las CLC derivadas del paciente.
Los investigadores descubrieron que Gal10 indujo una respuesta inmune completamente soplada solo cuando estaba en el estado cristalino. En solución, Gal10 era inofensivo. Lo más importante es que el cristalino Gal10 en forma de cristales de Charcot-Leyden indujo características clave del asma, incluida la producción de moco alterado, que es un gran problema para la mayoría de los asmáticos. Por lo tanto, el estudio ya ofreció un gran avance con conclusiones claras.
Buscando una solución.
El grupo luego estudió si interferir con la formación de CLC sería una opción terapéutica para los asmáticos. Aquí es donde Argenx, una compañía de biotecnología con sede en Gante, intervino. Los equipos combinados desarrollaron anticuerpos que pueden reaccionar específicamente contra la CLC.
Notablemente, los anticuerpos fueron capaces de disolver la CLC en minutos en una placa de Petri en el laboratorio y en pocas horas en el moco de los pacientes (también in vitro). El uso de estos anticuerpos en modelos de asma en ratones condujo a una fuerte reducción de la inflamación pulmonar, alteraciones de la función pulmonar y producción de moco.
El Prof. Savvides dijo: “Era como un ‘ahora lo ves, ahora no’ muestra la magia molecular. He pasado 25 años aprendiendo y agonizando sobre cómo cultivar cristales de proteínas para biología estructural, y de repente “Estaba viendo que los cristales de proteínas se disuelven en tiempo real. Y para rematar, también pudimos visualizar cómo estos anticuerpos hacen su magia al determinar su estructura cristalina en complejo con su antígeno”.
El profesor Bart Lambrecht dijo: “Nuestros resultados de investigación fueron inesperados y muy claros al mismo tiempo. Me sorprendió completamente el hecho de que los anticuerpos pueden disolver rápidamente las CLC que están tan abundantemente presentes en el moco nativo de los pacientes.
Aunque hay más pruebas los datos en los modelos de ratones sugieren que el uso de estos anticuerpos podría ser una forma muy efectiva de reducir la inflamación excesiva y la acumulación de moco en los pulmones de los pacientes con asma. Dado que actualmente no hay medicamentos dirigidos a la acumulación de moco en las vías respiratorias, esto podría ser Un cambio de juego para el tratamiento de esta enfermedad”.
Mayor información: Emma K. Persson, Kenneth Verstraete, Ines Heyndrickx, et al. «Protein crystallization promotes type 2 immunity and is reversible by antibody treatment». Science, Published: 24 May 2019.