Studio della via di segnale PI3K/Akt/mTOR nelle Cellule Dendritiche

Il trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche è spesso l’unica soluzione per la cura di diverse malattie ematologiche. La aGVHD è la complicanza più importante che si può avere a seguito del trapianto allogenico ed è causata dai linfociti T del donatore che riconoscono gli antigeni del ricevente presentati dalle APC. Eliminare o inattivare la APC del ricevente prima del trapianto potrebbe prevenire la aGVHD. Ad oggi non esistono farmaci specifici diretti contro le APC, sono però noti i meccanismi molecolari coinvolti nella sopravvivenza cellulare come la via di segnale di PI3K. In questo lavoro abbiamo testato l’attività di due farmaci, che colpiscono target molecolari della via di PI3K, la rapamicina e la perifosina, sul differenziamento dei monociti a differenti popolazioni di cellule dendritiche (DC), in vitro. La rapamicina riduceva il recupero cellulare delle DC derivate da monociti coltivate in presenza di IL-4 aumentando l’apoptosi, mentre i monociti coltivati in presenza di GM-CSF con o senza IFN-α risultavano resistenti alla rapamicina. Inoltre la rapamicina riduceva l’espressione della molecola costimolatoria CD86 e incrementava l’espressione della molecola CD1a solo nei monociti coltivati con GM-CSF e IL-4. Nelle DC derivate dai monociti in presenza di IL-4 la rapamicina bloccava la produzione di IL-12 e TNF-α e ne alterava la capacità allostimolatoria. La rapamicina non alterava la sopravvivenza e la funzione delle DC circolanti. Il trattamento con perifosina provocava un incremento di apoptosi nei monociti coltivati sia con GM-CSF che con GM-CSF e IL-4. La perifosina bloccava la produzione di TNF-α nelle DC derivate da monociti coltivati nelle diverse condizioni. Questi risultati dimostrano che l’azione della rapamicina è strettamente dipendente dalla presenza dell’IL-4 nel terreno di coltura, in vitro, rispetto alla perifosina e suggeriscono un possibile ruolo della perifosina nella prevenzione della GVHD prima del trapianto allogenico di cellule staminali.

Allogeneic transplantation of hematopoietic stem cells (HTSC) is the most effective curative option for many neoplastic hematological disease. Acute graft versus host disease (aGVHD) is the most feared complication following HTSC and is caused by donor lymphocytes recognizing recipient histocompatibility antigen presented by antigen-presenting cells (APC). Removal or inactivation of APC before transplantation prevents GVHD. Nowadays there are no drugs specifically targeting APC. The molecular mechanisms involved in cell growth of these cells are well known and mostly involve the activation of the PI3K signaling pathway. In this study we tested the effects of two drugs targeting the PI3K pathway, rapamycin and perifosine on the differentiation of monocytes to distinct DC subtypes in vitro. Rapamycin decreased the recovery of monocyte-derived DC cultured in presence of IL-4 due to increased apoptosis, while monocytes cultured in GM-CSF with or without IFN-α were not affected. Rapamycin decreased the expression of the costimulatory molecules CD86 and increased the expression of CD1a in monocyte-derived DC, only in presence of IL-4. Moreover, rapamycin blocked the secretion of IL-12 and TNF-α and altered the allostimulatory capacity only in monocytes cultured with IL-4. Rapamycin didn’t alter the survival and function of circulating DC. Treatment with perifosine was associated with increased apoptosis of monocytes cultured both with GM-CSF only or with GM-CSF and IL-4. Perifosine blocked the secretion of TNF-α by monocytes cultured with GM-CSF only and with GM-CSF and IL-4 after 3 days of culture. These results suggest that the action of rapamycin is more strictly dependent on IL-4 than perifosine, suggesting a possible use of perifosine in the prevention of GVHD before HSCT.