Попытка персонализации подходов к лечению пациентов с боковым амиотрофическим склерозом: анализ иммунологических показателей клеток костного мозга и клональный гемопоэз

Введение. Последние достижения в патогенезе нейродегенеративных заболеваний демонстрируют, что воспаление является ключевым фактором прогрессирования. Уровни Т-клеток, NK-клеток, моноцитов и нейтрофилов, как обнаружено, повышены у пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (БАС), что определяет прогрессирование заболевания. Цель — оценить динамику иммунологических показателей клеток костного мозга и клональный гемопоэз у пациентов с БАС. Материалы и методы. Группа БАС включала 10 пациентов (М/Ж 4/6). Средний возраст составил 53,9±9,9 года (95 % ДИ, 28–47). Полноэкзомное секвенирование и иммунофенотипирование субпопуляций CD34+ в клетках костного мозга проводились до начала терапии (точка 1) и в течение первых 6 месяцев наблюдения (точка 2). Группа сравнения включала 10 доноров костного мозга, средний возраст составил 39,5±8,5 года (95 % ДИ, 46–66, p=0,007). Клональный гемопоэз неотделенного потенциала (КГНП) обнаружен в 3 случаях (30 %). Результаты. Сбор мононуклеарных клеток периферической крови (МНК) осуществлялся после четырехдневного введения филграстима. Среднее количество собранных CD34+ составило 184,5±121,5x106 (95 % ДИ, 126,0–444,8). Пациенты получали флударабин 25 мг/м2 /сут в 1-й и 2-й дни. С целью трансдифференцировки осуществлялась инкубация с двухцепочечными фрагментами ДНК человеческой плаценты (Panagen®) ex vivo после размораживания, после чего CD34+ клетки реинфузировали внутривенно через 48 часов после введения флударабина. После иммуномодулирующей терапии и реинфузии трансдифференцированных CD34+ МНК выявлено достоверное увеличение CD34+CD13+ и CD34+CD123+. Уровень CD34+CD44+ в костном мозге достоверно снизился. Уровни CD34+CD7+, CD34+CD2+ и CD34+CD56+ показали тенденцию к увеличению среднего значения и расширению доверительных интервалов по сравнению со значениями до лечения, хотя они не достигли статистической значимости. После терапии в двух случаях продемонстрировано исчезновение КГНП и в одном случае наблюдалось снижение частоты аллельного варианта (VAF). В ходе наблюдения средний балл ALSFRS-R не изменился (40±1 балл (ДИ 95 %, 37,5–40) против 40±2 (ДИ 95 %, 38–42,5), p>0,05). Заключение. Наше исследование является первой попыткой охарактеризовать подгруппы CD34+ клеток костного мозга при БАС. Полученные результаты имеют клиническое значение, хотя они ограничены и предварительны. Во-первых, они демонстрируют, что костный мозг является одним из органов, реагирующих на иммуноопосредованное нейровоспаление. Во-вторых, поднимается вопрос о том, можно ли перезапустить и исправить аномальный иммунный ответ, приводящий к нейродегенерации. Более того, предварительные результаты указывают на возможную связь между КГНП и БАС и указывают путь к устранению аберрантных клонов. 

1. Rowland LP, Shneider NA. Amyotrophic lateral sclerosis. N Eng J Med. 2001;344(22):1688–1700. https://doi.org/10.1056/NEJM200105313442207

2. Zoccolella S, Santamato A, Lamberti P. Current and emerging treatments for amyotrophic lateral sclerosis. Neuropsychiatr Dis Treat. 2009;5(7):577–595. https://doi.org/10.2147/ndt.s7788

3. Morris HR, Waite AJ, Williams NM, et al. Recent advances in the genetics of the ALS-FTLD complex. Curr Neurol Neurosci. 2012;12(3):243–250. https://doi.org/10.1007/s11910-012-0268-5

4. Al-Chalabi A, Fang F, Hanby MF, et al. An estimate of amyotrophic lateral sclerosis heritability using twin data. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2010;81(12):1324– 1326. https://doi.org/10.1136/jnnp.2010.207464

5. Jones PA, Baylin SB. The epigenomics of cancer. Cell. 2007;128(4):683–692. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.01.029

6. Fraga M, Ballestar E, Paz MF, et al. Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins. Proc Nat Acad Sci. 2005;102(30):10604–10609. https://doi.org/10.1073/pnas.0500398102

7. Evans MA, Walsh K. Clonal hematopoiesis, somatic mosaicism, and age-associated disease. Physiol Rev. 2023;103(1):649–716. https://doi.org/10.1152/physrev.00004.2022

8. Loh PR, Genovese G, Handsaker RE, et al. Insights into clonal haematopoiesis from 8,342 mosaic chromosomal alterations. Nature. 2018;559:350–355. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0321-x

9. Jaiswal S, Fontanillas P, Flannick J, et al. Agerelated clonal hematopoiesis associated with adverse outcomes. N Engl J Med. 2014;371:2488–2498. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1408617

10. Martin LJ, Wong M. Aberrant regulation of DNA methylation in amyotrophic lateral sclerosis: a new target of disease mechanisms. Neurotherapeutics. 2013;10(4):722– 733. https://doi.org/10.1007/s13311-013-0205-6

11. Yun J, Youn YC, Kim HR. Association between clonal hematopoiesis of indeterminate potential and brain β-Amyloid deposition in korean patients with cognitive impairment. Ann Lab Med. 2024;44(6):576–580. https://doi.org/10.3343/alm.2024.0086

12. Khan AW, Farooq M, Hwang MJ, et al. Autoimmune neuroinflammatory diseases: role of interleukins. Int J Mol Sci. 2023;24(9):60–79. https://doi.org/10.3390/ijms24097960

13. Azad A, Gökmen ÜR, Uysal H, et al. Autophagy dysregulation plays a crucial role in regulatory T-cell loss and neuroinflammation in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener. 2024;25(3–4):336–344. https://doi.org/10.1080/21678421.2023.2273365

14. Gustafson MP, Staff NP, Bornschlegl S, et al. Comprehensive immune profiling reveals substantial immune system alterations in a subset of patients with amyotrophic lateral sclerosis. PLoS One. 2017;12(7):e0182002. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182002

15. Yazdani S, Seitz C, Cui C, et al. T cell responses at diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis predict disease progression. Nat Commun. 2022;13(1):6733. https://doi.org/10.1038/s41467-022-34526-9

16. Shi K, Li H, Chang T, et al. Bone marrow hematopoiesis drives multiple sclerosis progression. Cell. 2022;185(13):2234–2247. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.05.020

17. Bryukhovetskiy AS, Grivtsova LY, Sharma HS. Ultra early molecular biologic diagnosis of malignant and neurodegenerative diseases by the immunospecific profiles of the protein’s markers of the surface of the mobilized autologous hematopoietic stem cells. Prog Brain Res. 2021;266:75–95. https://doi.org/10.1016/bs.pbr.2021.06.002

18. Proskurina AS, Gvozdeva TS, Alyamkina EA. Results of multicenter double-blind placebo-controlled phase II clinical trial of Panagen preparation to evaluate its leukostimulatory activity and formation of the adaptive immune response in patients with stage II-IV breast cancer. BMC Cancer. 2015;15:122. https://doi.org/10.1186/s12885-015-1142-z

19. Cherry JD, Olschowka JA, O’Banion MK. Neuroinflammation and M2 microglia: the good, the bad, and the inflamed. J Neuroinflammation. 2014;11:98. https://doi.org/10.1186/1742-2094-11-98

20. Kempuraj D, Thangavel R, Selvakumar GP. Brain and peripheral atypical inflammatory mediators potentiate neuroinflammation and neurodegeneration. Front Cell Neurosci. 2017;11:216. https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00216

21. Zaccai S, Nemirovsky A, Lerner L, et al. CD4 T-cell aging exacerbates neuroinflammation in a late-onset mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. J Neuroinflammation. 2024;21(1):17. https://doi.org/10.1186/s12974-023-03007-1

22. Béland LC, Markovinovic A, Jakovac H, et al. Immunity in amyotrophic lateral sclerosis: blurred lines between excessive inflammation and inefficient immune responses. Brain Commun. 2020;2(2):1–24. https://doi.org/10.1093/braincomms/fcaa124

23. Liu J, Wang F. Role of neuroinflammation in amyotrophic lateral sclerosis: cellular mechanisms and therapeutic implications. Front Immunol. 2017;8:1005. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01005

24. DiSabato DJ, Quan N, Godbout JP. Neuroinflammation: the devil is in the details. J Neurochem. 2016;139(2):136–153. https://doi.org/10.1111/jnc.13607

25. Murdock BJ, Zhou T, Kashlan SR, et al. Correlation of peripheral immunity with rapid amyotrophic lateral sclerosis progression. Neurol. 2017;74(12):1446–1454. https://doi.org/10.1001/jamaneurol.2017.2255

26. Zhang R, Gascon R, Miller RG, et al. Evidence for systemic immune system alterations in sporadic amyotrophic lateral sclerosis (sALS). J Neuroimmunol. 2005;159:215–224. https://doi.org/10.1016/j.jneuroim. 2004.10.009

27. McCauley ME, Baloh RH. Inflammation in ALS/ FTD pathogenesis. Acta Neuropathol. 2019;137(5):715– 730. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1933-9

28. Lu CH, Allen K, Oei F, et al. Systemic inflammatory response and neuromuscular involvement in amyotrophic lateral sclerosis. Neurol Neuroimmunol Neuroinflam. 2016;3:e244. https://doi.org/10.1212/NXI.0000000000000244

29. Ren H, Liu Q. Skull and vertebral bone marrow in central nervous system inflammation. Fundam Res. 2023;4(2): 246–250. https://doi.org/10.1016/j.fmre. 2023.01.012

30. Hassanein NM, Alcancia F, Perkinson KR, et al. Distinct expression patterns of CD123 and CD34 on normal bone marrow B-cell precursors («hematogones») and B lymphoblastic leukemia blasts. Am J Clin Pathol. 2009;132(4):573– 580. https://doi.org/10.1309/AJCPO4DS0GTLSOEI

31. Mani R, Goswami S, Gopalakrishnan B, et al. The interleukin-3 receptor CD123 targeted SL-401 mediates potent cytotoxic activity against CD34+CD123+ cells from acute myeloid leukemia/myelodysplastic syndrome patients and healthy donors. Haematologica. 2018;103(8):1288–1297. https://doi.org/10.3324/haematol.2018.188193

32. Villadangos JA, Young L. Antigen-presentation properties of plasmacytoid dendritic cells. Immunity. 2008;29(3):352–361. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2008.09.002

33. Grouard G, Rissoan MC, Filgueira L, et al. The enigmatic plasmacytoid T cells develop into dendritic cells with interleukin (IL)-3 and CD40-ligand. J Exp Med. 1997;185(6):1101–1111. https://doi.org/10.1084/jem.185.6.1101

34. Rani L, Kumar A, Karhade J, et al. IL-3 regulates the differentiation of pathogenic Th17 cells. Eur J Immunol. 2022;52(11):1842–1858. https://doi.org/10.1002/eji. 202149674

35. Ullrich KA, Derdau J, Baltes C, et al. IL-3 receptor signalling suppresses chronic intestinal inflammation by controlling mechanobiology and tissue egress of regulatory T cells. Gut. 2023;72(11):2081–2094. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2023-329818

36. McAlpine CS, Park J, Griciuc A, et al. Astrocytic interleukin-3 programs microglia and limits Alzheimer’s disease. Nature. 2021;595(7869):701–706. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03734-6

37. Kiss MG, Mindur JE, Yates AG, et al. Interleukin-3 coordinates glial-peripheral immune crosstalk to incite multiple sclerosis. Immunity. 2023;56(7):1502– 1514. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.04.013

38. Look AT, Ashmun RA, Shapiro LH, Peiper SC. Human myeloid plasma membrane glycoprotein CD13 (gp150) is identical to aminopeptidase. N J Clin Invest. 1989;83(4): 1299–1307. https://doi.org/10.1172/JCI114015

39. Gaipa G, Coustan-Smith E, Todisco E, et al. Characterization of CD34+, CD13+, CD33- cells, a rare subset of immature human hematopoietic cells. Haematologica. 2002;87(4):347–356.

40. Avigdor A, Goichberg P, Shivtiel S, et al. CD44 and hyaluronic acid cooperate with SDF-1 in the trafficking of human CD34+ stem/progenitor cells to bone marrow. Blood. 2004;103(8):2981–2989. https://doi.org/10.1182/blood-2003-10-3611

41. Zöller M. CD44, hyaluronan, the hematopoietic stem cell, and leukemia-initiating cells. Front Immunol. 2015;6:235. https://doi.org/10.3389/fimmu.2015.00235

42. Liu X, Xue H, Wirdefeldt K, et al. Clonal hematopoiesis of indeterminate potential and risk of neurodegenerative diseases. J Intern Med. 2024;296(4):327–335. https://doi.org/10.1111/joim.20001

43. Bouzid H, Belk JA, Jan M, et al. Clonal hematopoiesis is associated with protection from Alzheimer’s disease. Nat Med. 2023;29(7):1662–1670. https://doi.org/10.1038/ s41591-023-02397-2