Cell signaling aberrations in primary immunodeficiencies

Abstract

Primární imunodeficience (PID) jsou charakterizovány zvýšenou náchylností k infekcím a různě závažnými imunologickými poruchami. S rozvojem masivně paralelního sekvenování je ve skupině PID identifikováno stále více poruch v genech asociovaných s imunitním systémem. Biologická podstata mnoha nalezených mutací je ale často neznámá. Je proto nezbytné vyvíjet metodické nástroje, které pomohou objasnit kauzalitu daných mutací a mohou pomoci nalézt optimální terapii. Jedněmi z nově objevených mutací jsou aktivační, tzv. gain-of-function, mutace v genu pro STAT1 způsobující chronickou mukokutánní kandidózu. Kandidózu mohou zmírňovat antimykotika nebo cílený JAK-STAT inhibitor, ruxolitinib. Pro našeho pacienta s nově nalezenou mutací ve STAT1 jsme vyvinuli jednoduchý test pro detekci fosforylace STAT molekul v lymfocytech plné periferní krve. Tímto testem jsme potvrdili aktivační charakter dané mutace a použili jej i pro monitorování cílené léčby ruxolitinibem. U druhého pacienta, který trpí lymfadenopatií a imunodeficitem, byla identifikována dosud nepopsaná mutace v genu pro kaspázu-8. Prokázali jsme inhibiční, tzv. loss-of-function character dané mutace projevující se sníženým štěpením samotné kaspázy-8 i jejího substrátu kaspázy-3, poruchou v buněčné apoptóze a sníženou signalizací NFB. U třetí...

Primary immunodeficiencies (PID) are genetic disorders characterized by increased susceptibility to infections and various degrees of immune dysregulation. With the expansion of massive parallel sequencing, an increasing number of defects in immune-related genes is being identified in PID. However, the biological impact of the found mutations is often unknown. It is necessary to devise methods to clarify their causality for disease development, which may also aid therapeutic decisions. One of the novel discoveries are gain-of-function mutations in STAT1 gene, resulting in chronic mucocutaneous candidiasis. Candidiasis may be ameliorated with antimycotics or with targeted JAK-STAT inhibitor, ruxolitinib. For our patient with a novel mutation in STAT1, we developed a simple test for the detection of phospho-STAT molecules in peripheral blood lymphocytes. The test confirmed the gain-of-function character of the identified mutation and was used to monitor ruxolitinib treatment efficacy. In the second patient, who presented with lymphadenopathy and immunodeficiency, the as yet undescribed mutation in CASP8 was found. We proved its loss-of-function property expressed as reduced caspase-8 and caspase-3 cleavage, impaired cellular apoptosis, and decreased NFB-related signaling. The third patient who...