Μελέτη πολυμορφισμών ανοσορυθμιστικών κυτοκινών σε ασθενείς με ψωρίαση και άλλες δερματολογικές παθήσεις

Abstract

Introduction: Psoriasis is a chronic autoimmune inflammatory skin disease with varying responses to different treatments, influenced by genetic, immunological, and environmental factors. Advances in the field of pharmacogenomics promise the personalization of treatment by identifying biomarkers that can predict the therapeutic efficacy of each drug for individual patients. Objectives: The primary goal of this study is to identify genetic polymorphisms associated with treatment response to apremilast and secukinumab and evaluate their predictive value in therapeutic outcomes. Specifically, this study aims to investigate the impact of genetic polymorphisms on psoriasis patients treated with apremilast or secukinumab while simultaneously assessing immunological parameters (cellular subpopulations) in peripheral blood as functional biomarkers of treatment response. Additionally, another objective is to detect these polymorphisms in potential treatment candidates using a simple and cost-effective method. Methods: Next-generation sequencing (NGS) protocols to identify polymorphisms associated with response to treatment, and flow cytometry were employed to assess immune cell populations and their functional responses. Furthermore, a specialized PCR protocol was developed for selected polymorphisms, incorporating a dual-primer approach to facilitate future identification in clinical practice. Results: Key loci and specific single nucleotide polymorphisms (SNPs) are associated with responses to apremilast treatment. Specifically, response to apremilast was associated with 64 SNPs with p <0.05 and 10 SNPs with a strongly significant statistical association with p ≤0.01 which were rs322144, rs12745871, rs12118088, rs2815378, rs62128111, rs8108865, rs4808781, rs16887824, rs295943, rs1203844. An additional 15 SNPs were identified within the PDE4B, PDE4D, and CYP3A4 intronic regions. Concerning the patients who responded to secukinumab, two polymorphisms were associated with good response, rs8193036 and rs2275913. Based on this association and after the flow cytometry results, five patients treated with secukinumab were selected to be genotyped with the specific PCR protocol combining 2 primers in a single PCR reaction. This detected the presence of these polymorphisms in patients that have associated with a good response to secukinumab, acting as proof of principle, and highlighted the different reduction in the proportion of Th17 subpopulation among carriers of polymorphisms. Conclusions: Genetic polymorphisms associated with psoriasis treatment responses to apremilast and secukinumab were identified, alongside an evaluation of the functional capacity of cytokine responses. A user-friendly dual-primer PCR protocol was developed for the simultaneous detection of rs8193036 and rs2275913, saving both time and resources. This strategy could be expanded to other genetic polymorphisms, contributing to personalized medicine, and potentially integrating into the therapeutic algorithm for psoriasis, particularly for patients being considered for secukinumab treatment. The findings highlight the potential of using genetic markers and immunological parameters from peripheral blood to predict treatment outcomes and guide personalized therapeutic strategies. The development of a specialized PCR reaction with two primers for rs8193036 and rs2275913 represents a practical and efficient tool for genotype analysis, with direct applications in clinical practice. These methods may improve prognosis and foster individualized treatment approaches for psoriasis, enhancing the ability to tailor therapy based on each patient’s genetic profile.

Εισαγωγή: Η ψωρίαση είναι μια χρόνια αυτοάνοση φλεγμονώδης δερματοπάθεια που παρουσιάζει διαφορετική ανταπόκριση στις εκάστοτε θεραπείες και επηρεάζεται από γενετικούς, ανοσολογικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Η προόδος στον τομέα της φαρμακογονιδιωματικής υπόσχεται την εξατομίκευση της θεραπείας μέσω της εύρεσης βιοδεικτών, οι οποίοι θα προβλέπουν τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα κάθε φαρμάκου για κάθε ασθενή. Στόχοι: Κύριο στόχο αποτελεί ο εντοπισμός γενετικών πολυμορφισμών που σχετίζονται με την ανταπόκριση στις θεραπείες με απρεμιλάστη και σεκουκινουμάμπη, καθώς και η αξιολόγηση της προγνωστικής αξίας αυτών των γενετικών δεικτών στα αποτελέσματα της θεραπείας. Συγκεκριμένα, να διερευνηθεί η επίδραση των γενετικών πολυμορφισμών στους ασθενείς με ψωρίαση υπό θεραπεία με απρεμιλάστη ή σεκουκινουμάμπη και ταυτόχρονα να αξιολογηθούν ανοσολογικοί παράμετροι (κυτταρικοί υποπληθυσμοί) στο περιφερικό αίμα (βιοδείκτης λειτουργικής ανταπόκρισης) στη θεραπεία. Επιπρόσθετα, στόχο αποτελεί η ανεύρεση των εν λόγω πολυμορφισμών στους ασθενείς που πρόκειται να λάβουν την εκάστοτε θεραπεία μέσω μιας εύχρηστης και οικονομικής μεθόδου. Μέθοδοι: Χρησιμοποιήθηκαν πρωτόκολλα αλληλούχισης νέας γενιάς (NGS) για την εντόπιση πολυμορφισμών που σχετίζονται με την ανταπόκριση στη θεραπεία, καθώς και κυτταρομετρίας ροής για την αξιολόγηση των πληθυσμών ανοσοκυττάρων και των λειτουργικών τους αποκρίσεων. Τέλος, δημιουργήθηκε για επιλεγμένους πολυμορφισμούς εξειδικευμένη PCR με συνδυασμό δύο εκκινητών για τον μελλοντικό εντοπισμό τους σε ασθενείς στην κλινική πράξη. Αποτελέσματα: Βασικοί γενετικοί τόποι και συγκεκριμένοι μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί (SNPs) συνδέονται με ανταποκρίσεις στη θεραπεία με απρεμιλάστη. Συγκεκριμένα, αυτή συσχετίστηκε με 64 SNPs με p <0.05 και 10 SNPs με ισχυρά σημαντική στατιστική συσχέτιση με p ≤0,01 οι οποίοι ήταν οι rs322144, rs12745871, rs12118088, rs2815378, rs62128111, rs8108865, rs4808781, rs16887824, rs295943, rs1203844. Επιπλέον 15 SNPs εντοπίστηκαν εντός των intronic περιοχών PDE4B, PDE4D και CYP3A4. Όσο αφορά τους ασθενείς που ανταποκρίθηκαν στη σεκουκινουμάμπη, εντοπίστηκαν 2 πολυμορφισμοί που σχετίστηκαν με καλή ανταπόκριση οι rs8193036 και rs2275913. Με βάση αυτό τον προσδιορισμό και με βάση τα αποτελέσματα της κυτταρομετρία ροής επιλέχθηκαν πέντε ασθενείς με ψωρίαση που έλαβαν θεραπεία με σεκουκινουμάμπη στους οποίους εφαρμόστηκε πρωτόκολλο εξειδικευμένης PCR η οποία συνδυάζει 2 εκκινητές σε μία PCR αντίδραση. Έτσι, ανιχνεύτηκε η παρουσία των εν λόγω πολυμορφισμών στους ασθενείς που συσχετίστηκαν με την καλή ανταπόκριση στη σεκουκινουμάμπη, λειτουργώντας ως απόδειξη αρχής (proof of principle). Με αυτό τον τρόπο, αναδείχθηκε η διαφορετική μείωση του ποσοστού του υποπληθυσμού Th17 μεταξύ των φορέων των πολυμορφισμών. Συμπεράσματα: Εντοπίστηκαν γενετικoί πολυμορφισμοί που σχετίζονται με τις απαντήσεις στη θεραπεία της ψωρίασης με απρεμιλάστη και σεκουκινουμάμπη και ταυτόχρονα εξετάστηκε και η λειτουργική επάρκεια των κυτταροκινών. Σχεδιάστηκε ένα εύχρηστο πρωτόκολλο PCR για ταυτόχρονη ανίχνευση των rs8193036 και rs2275913, με δυνατότητα εξοικονόμησης χρόνου και πόρων. Αυτή η στρατηγική μπορεί να επεκταθεί σε άλλα γονιδιακά πολυμορφικά μοτίβα, συμβάλλοντας στην εξατομικευμένη ιατρική και ενδεχομένως να ενσωματωθεί στον θεραπευτικό αλγόριθμο της ψωρίασης για ασθενείς που είναι υποψήφιοι για θεραπεία με σεκουκινουμάμπη. Τα ευρήματα υπογραμμίζουν τη δυνατότητα χρήσης γενετικών δεικτών και ανοσολογικών παραμέτρων στο περιφερικό αίμα, για την πρόβλεψη θεραπευτικών αποτελεσμάτων και την καθοδήγηση εξατομικευμένων στρατηγικών θεραπείας. Η ανάπτυξη μιας εξειδικευμένης PCR αντίδρασης με δύο εκκινητές για την ανίχνευση των rs8193036 και rs2275913 αποτελεί ένα πρακτικό και αποδοτικό εργαλείο για τη γονοτυπική ανάλυση, με άμεσες εφαρμογές στην κλινική πράξη. Οι μέθοδοι αυτοί, μπορούν να συμβάλλουν στη βελτίωση της πρόγνωσης και της εξατομικευμένης θεραπείας της ψωρίασης, ενισχύοντας τη δυνατότητα προσαρμογής της θεραπείας βάσει του γενετικού προφίλ κάθε ασθενούς.