Global Immunotalks: "Innate Immune Responses in Neurodegeneration - Dr. Marco Colonna.
Na última semana, a série de palestras oferecidas pelo Global ImmunoTalks contou com a participação do doutor Marco Colonna, da Universidade de Washington. Na sua palestra, o pesquisador abordou sua trajetória no campo que explora as respostas imunes inatas no contexto da neurodegeneração.
O modelo de neurodegeneração utilizado pelo pesquisador é o da Doença de Alzheimer (DA). Um aspecto importante da patologia dessa doença é o acúmulo de placas beta amilóides (PBA), causado por um processamento incorreto dos precursores de proteínas amilóides. Análises genéticas mostraram que polimorfismos em diversos genes relacionados à resposta imune estavam indicados como fatores de risco para o desenvolvimento da doença. Entre esses genes, destacavam-se aqueles associados à moléculas altamente expressas em microglias, como por exemplo o TREM2.
O TREM2 é uma molécula com especificidade para proteínas beta amilóides (entre outros). A molécula deve formar um complexo com a proteína DAP12 para poder ser transportada para membrana e ativar sua cascata de sinalização. Estudos anteriores já haviam mostrado que TREM2 estava associado à proliferação e sobrevivência de macrófagos in vitro, no entanto, seus efeitos in vivo ainda eram desconhecidos.
Ao avaliar o impacto da deficiência de TREM2 (TREM2 -/-) em um modelo murino de acúmulo de PBA (uso de camundongos 5XFAD), os resultados obtidos mostraram que em camundongos deficientes para TREM2 não havia co-localização de microglias e PBA, indicando que a ausência dessa molécula afetava a proliferação de microglias associadas às PBAs. A ausência de microglias ao redor dessas placas também trouxe consequências à densidade das PBA: diferentemente dos animais controles que apresentavam placas mais compactas, os camundongos TREM2-/- apresentavam placas mais filamentosas que tendem a se espalhar com maior facilidade pelo parênquima e que são, portanto, mais neurotóxicas e capazes de induzir inchaço dos axônios e distrofia dos neurônios.
Análises genéticas mostraram que os camundongos 5XFAD apresentavam uma população característica de microglias que passou a ser intitulada Microglias Associada à Doenças (MADs). Essa população era caracterizada pela expressão de alguns marcadores de ativação como o TREM2 e o ApoE e não era encontrada nos animais selvagens. De importância, ao analisar as microglias dos animais TREM2-/-, foi possível observar que o perfil de ativação dessas células voltava àquele observado nos animais selvagens, onde a maior parte das microglias estava dentro de um “cluster homeostático”.
Para saber como os dados obtidos usando os modelos murinos poderiam ser comparados à condição humana da DA, os pesquisadores usaram espécimes de cérebro completo de indivíduos com DA e realizaram ensaios de sequenciamento de RNA single nucleus. Esse ensaio mostrou que o cluster das microglias dos pacientes com DA tinha uma assinatura gênica característica com a alta expressão de alguns genes iguais àqueles que foram observados nas MADs murinas como TREM2, APOE, HLA-DRA. No entanto, alguns genes altamente expressos adicionais foram encontrados nesses indivíduos como o A2M e o CHI3L1 por exemplo. O mais interessante é que, nos camundongos, as MADs apresentam uma baixa expressão de alguns marcadores que indicam homeostasia, mas isso não foi encontrado nas microglias humanas. Nestas, esses genes se encontram “up-regulated”.
O sequenciamento de RNA single nucleus permite que outras células do cérebro também sejam avaliadas. Sabe-se que ao longo do curso da DA ocorre uma intensa atividade de astrogliose na tentativa de reparar o neurônio. Ao analisar a assinatura gênica dos astrócitos nos indivíduos com DA, foi observado um enriquecimento na expressão de moléculas de matriz em comparação aos indivíduos controle, indicando que durante a DA os astrócitos se tornam mais eficientes na produção de moléculas de reparo tecidual. Considerando a importância da interação entre neurônios e astrócitos para o metabolismo, os pesquisadores também observaram que nos indivíduos com DA havia uma depleção no cluster de astrócitos caracterizados pela expressão dos genes relacionados ao metabolismo, indicando que por conta da perda neuronal causada pela doença, os astrócitos não se mostravam mais tão necessários para a eliminação dos resíduos metabólicos neuronais.
Algo semelhante foi observado para os oligodendrócitos: os clusters que se mostravam depletados nos indivíduos com AD eram justamente aqueles caracterizados pela expressão de genes essenciais para o diferenciamento dessas células, indicando que a perda neuronal característica da doença também refletiu na perda da necessidade do revestimento do axônio desempenhado pelos oligodendrócitos. Finalmente, quanto aos neurônios, foi possível observar nos indivíduos com AD uma menor expressão de genes relacionados com neuroplasticidade, fatores neurotróficos, neurotransmissores e vesículas sinápticas, indicando uma possível ocorrência de morte celular.
Depois de ter pontuado as assinaturas gênicas dentre diversos tipos celulares e como elas podem diferir entre camundongos e humanos, o pesquisador abordou os dados obtidos quanto o impacto de diferentes variantes do TREM2 nas microglias e no curso da DA humana. Ao analisar as amostras de indivíduos que “carregam” diferentes variantes do gene, foi observado que a variante R47H induzia uma notável redução na ativação das microglias e na sua associação às PBA.
Uma vez constatado que o TREM2 podia atuar retardando o dano neuronal e a progressão da doença, o pesquisador concluiu o seminário trazendo dados importantes sobre o uso de anticorpos anti-TREM2 como uma alternativa terapêutica para os casos de DA. O anticorpo anti-TREM2 (humano) utilizado foi o AL002c, que mostrou se ligar de maneira eficiente tanto à variante R47H quanto à uma variante comum do TREM2. O anticorpo também se mostrou capaz de ativar a cascata de sinalização e a fosforilação do DAP12 in vitro nas duas variantes. Mais interessante, a administração do AL002c também foi capaz de promover a sobrevivência de macrófagos após a depleção de fluido cerebroespinhal in vivo e de expandir as populações de microglias no estágio de transição e proliferação, com alta ativação metabólica.
Quanto ao efeito do tratamento com o anticorpo no curso da doença, foi observado que a administração de AL002c era capaz de reduzir a quantidade de placas filamentosas neurotóxicas ao mesmo tempo que aumentava a quantidade de placar inertes (não neurotóxicas). Outro efeito notável foi a redução na distrofia dos neuritos. No campo comportamental, o tratamento com o anticorpo também trouxe mudanças no comportamento. Os camundongos se mostraram menos “exploradores” e mais “cautelosos”.
Sumarizando, o dr. Marco Colonna mostrou dados importantes sobre a ativação diferencial de células do sistema nervoso central frente à DA em humanos e em camundongos e da importância do TREM2 no processo de patogênese. De importância, também mostrou os efeitos da administração de um anticorpo monoclonal anti-TREM2 humano na expansão de microglias metabolicamente ativas e como esse administração foi capaz de reduzir placas filamentosas e danos nos neuritos, mostrando-se portanto benéfico para o controle da DA.
Assista o vídeo completo no link https://www.youtube.com/watch?v=Ym3LR_uXdE8 e acompanhe a série de vídeos postados todas às quarta feiras no canal Global Immunotalks!