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Publicação
Exploring the effects of altered glycosylation on the immune response
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Resumo(s)
Glycosylation is involved in a plethora of biological functions, playing a major role in human health and disease. In fact, diseases like cancer and Congenital Disorders of Glycosylation (CDG) are known to have altered glycosylation.
In cancer, aberrant glycosylation, especially hypersialylation, has been associated with tumour immunosuppressive environment, hindering the efficacy of immunotherapies like dendritic cell (DCs)-based vaccines. DCs are antigen-presenting cells essential to T lymphocyte activation and targeted cell death. DCs anti-tumour activity requires the expression of antigen-presenting and co-stimulatory molecules as well as cytokine secretion.
PMM2-CDG, the most frequent CDG-type, is characterized by defective N-glycosylation, leading to multi-systemic clinical manifestations, including immune defects. However, the underlying mechanisms and consequences of glycosylation changes on patients’ immunity is poorly known.
Here we hypothesise that increased sialylation and N-glycosylation defects suppress the proper immune response. The main goal of this work was to understand the impact and consequences of these altered glycosylation features using DCs from healthy individuals and fibroblasts of PMM2-CDG patients. For that, two different approaches were followed: (1) comparison of maturation markers expression in cells with different sialylated content by using sialidase, sialidase inhibitors and the standard maturation cytokine cocktail; (2) characterisation of surface glycosylation and proinflammatory cytokines in PMM2-CDG patients’ cells.
The data obtained indicated that sialidase treated DCs had higher expression of antigen-presenting and co-stimulatory molecules, such as MHC-I, MHC-II and CD40, and increased cytokine production, namely IL-12 and TNF-α, when compared to controls. Furthermore, decreased surface glycosylation and secretion of the proinflammatory cytokine IL-6 were detected in PMM2-CDG fibroblasts.
The results obtained here validate our hypothesis by highlighting how glycosylation affects the immune response. These findings may unravel new strategies that target glycans to potentiate the efficacy of existing cancer immunotherapies, like DC-based vaccines, and eventually explain immune-related manifestations in CDG patients.
A glicosilação está envolvida em diversas funções biológicas, desempenhando um papel preponderante na saúde humana. Doenças como o cancro e Doenças Congénitas da Glicosilação (CDG) são conhecidas por terem glicosilação alterada. No cancro, a glicosilação aberrante, especialmente a hipersialilação, encontra-se associada ao seu ambiente imunossupressor, afetando a eficácia de imunoterapias como vacinas de células dendríticas (DCs). As DCs são células apresentadoras de antigénios essenciais para a ativação de linfócitos T e consequente morte celular dirigida. Para esta função anti-tumoral, é necessária a expressão de moléculas apresentadoras e co-estimulatórias, e secreção de citocinas pelas DCs. PMM2-CDG, a CDG mais frequente, é caracterizada por N-glicosilação defetiva, levando a manifestações clínicas multissistémicas. Contudo, as consequências de alterações na glicosilação no sistema imune destes pacientes encontram-se pouco exploradas. Aqui, partimos da hipótese de que aumento da sialilação, e N-glicosilação defetiva, inibem uma resposta imunológica apropriada. O objetivo principal foi entender o impacto destas mudanças na glicosilação usando DCs de indivíduos saudáveis e fibroblastos de pacientes PMM2-CDG. Assim, duas abordagens foram seguidas: (1) comparação da expressão de marcadores de maturação em células com diferente conteúdo sialilado, usando sialidase, inibidores de sialidase e citocinas de maturação; (2) caracterização da glicosilação e produção de citocinas pro-inflamatórias em fibroblastos de pacientes PMM2-CDG. Os dados obtidos indicaram que DCs tratadas com sialidase apresentaram maior expressão de algumas moléculas apresentadoras e co-estimulatórias, como MHC-I, MHC-II e CD40, e aumento de citocinas, como IL-12 e TNF-α, quando comparadas aos controlos. Além disso, verificou-se menor glicosilação e secreção de IL-6 em fibroblastos de pacientes PMM2-CDG. Os resultados obtidos validam a nossa hipótese, destacando alguns efeitos da glicosilação na resposta imune. Estes dados podem originar novas estratégias, potenciando a eficácia de imunoterapias contra o cancro, como vacinas de DCs, e eventualmente explicar manifestações clínicas relacionadas com o sistema imune em pacientes CDG.
A glicosilação está envolvida em diversas funções biológicas, desempenhando um papel preponderante na saúde humana. Doenças como o cancro e Doenças Congénitas da Glicosilação (CDG) são conhecidas por terem glicosilação alterada. No cancro, a glicosilação aberrante, especialmente a hipersialilação, encontra-se associada ao seu ambiente imunossupressor, afetando a eficácia de imunoterapias como vacinas de células dendríticas (DCs). As DCs são células apresentadoras de antigénios essenciais para a ativação de linfócitos T e consequente morte celular dirigida. Para esta função anti-tumoral, é necessária a expressão de moléculas apresentadoras e co-estimulatórias, e secreção de citocinas pelas DCs. PMM2-CDG, a CDG mais frequente, é caracterizada por N-glicosilação defetiva, levando a manifestações clínicas multissistémicas. Contudo, as consequências de alterações na glicosilação no sistema imune destes pacientes encontram-se pouco exploradas. Aqui, partimos da hipótese de que aumento da sialilação, e N-glicosilação defetiva, inibem uma resposta imunológica apropriada. O objetivo principal foi entender o impacto destas mudanças na glicosilação usando DCs de indivíduos saudáveis e fibroblastos de pacientes PMM2-CDG. Assim, duas abordagens foram seguidas: (1) comparação da expressão de marcadores de maturação em células com diferente conteúdo sialilado, usando sialidase, inibidores de sialidase e citocinas de maturação; (2) caracterização da glicosilação e produção de citocinas pro-inflamatórias em fibroblastos de pacientes PMM2-CDG. Os dados obtidos indicaram que DCs tratadas com sialidase apresentaram maior expressão de algumas moléculas apresentadoras e co-estimulatórias, como MHC-I, MHC-II e CD40, e aumento de citocinas, como IL-12 e TNF-α, quando comparadas aos controlos. Além disso, verificou-se menor glicosilação e secreção de IL-6 em fibroblastos de pacientes PMM2-CDG. Os resultados obtidos validam a nossa hipótese, destacando alguns efeitos da glicosilação na resposta imune. Estes dados podem originar novas estratégias, potenciando a eficácia de imunoterapias contra o cancro, como vacinas de DCs, e eventualmente explicar manifestações clínicas relacionadas com o sistema imune em pacientes CDG.
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Palavras-chave
Glycosylation dendritic cells sialic acids sialidase Congenital Disorders of Glycosylation PMM2-CDG