Identification of IFN-beta therapy related biomarkers in CD4+ T cells of multiple sclerosis patients

Abstract

Multipl skleroz (MS), merkezi sinir sisteminde (MSS) gözlenen otoimmün demiyelizasyonuyla karakterize edilen nörodejeneratif bir hastalıktır. İnsan interferon (IFN-β) ilacı genellikle MS'in ataklarla seyreden formunun tedavisinde kullanılmaktadır. Ancak IFN-β, bazı MS hastalarında yeterince etki gösterememektedir. Bu çalışmanın amacı, IFN-β tedavisiyle ilişkili biyobelirteçlerin belirlenmesidir. 42 RRMS hastası (32 kadın, 10 erkek) McDonald 2017 kriterlerine göre çalışmaya dahil edilmiştir. Bu hastalar en az 3 ay boyunca herhangi bir immünoregülatör ilaç kullanmamış olup EDSS skorları iki buçuğun altındadır. Hastalar cinsiyetlerine göre iki gruba ayrılmıştır. Hasta bireylerden periferik kan örneği alındıktan sonra CD4+ T hücreleri izole edilmiştir. CD4+ T hücre popülasyonundan spesifik olarak CD4+ CD25+ düzenleyici T hücreleri (Treg) ise floresan-aktifleştirilmiş hücre ayırma sistemi (FACS) kullanılarak ayrıştırılmıştır. Hücre popülasyonunun canlılığını etkileyen optimum ilaç konsantrasyonunun belirlenebilmesi için sitotoksisite deneyleri gerçekleştirilmiştir. Optimum ilaç konsantrasyonu ile muamele edilen Treg ve CD4+ T hücreleri ve herhangi bir ilaç uygulaması yapılmamış kontrol hücrelerinde IL-6, IL-10, IL-17, IL-23 ve FOXP3 genlerinin anlatımlarında meydana gelen değişiklikler Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu (GZ-PZR) kullanılarak incelenmiştir. Çalışma sonunda CD4+ T hücrelerinde FOXP3 geninin kontrol grubuna göre gen anlatımında özellikle 16 saat sonunda yaklaşık bir nokta yedi katlık bir azalma görülmüştür. Treg hücreleri ise ilaç uygulamasına cevap olarak FOXP3 gen anlatımında zamana bağlı bir artış göstermiştir. Treg hücrelerinin IL-10 gen anlatım düzeyleri ise kontrol grubu ile kıyaslandığında ilaç uygulanan saatlere göre anlamlı düzeyde kademeli olarak azaldığı tespit edilmiştir (p<0.0001). Çalışmamızın sonuçları FOXP3 ve IL-10 genlerinin CD25+ T hücreleri için biyobelirteç olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçların ileride kişiye özgü bir tedavi yöntemi geliştirilmesine yardımcı olabileceği düşünülmektedir.

Multiple sclerosis (MS) is neurodegenerative disease characterized by autoimmune demyelination of the central nervous system (CNS). Human interferon-β (IFN-β) treatment is generally used for relapsing-remitting form of MS (RRMS). Nevertheless, IFN-β does not show expected effects in some MS patients. This study aims to identify specific biomarkers related with IFN-β therapy. Forty-two RRMS patients (32 female, 10 male) were included in the study according to the McDonald 2017 criteria. These patients did not take any immunoregulatory drugs for at least three months and their EDSS score was below two point five. Patients were separated into two groups as female and male. After obtaining the blood samples from each patient, CD4+ T cells were isolated. CD4+ CD25+ regulatory T cells (Treg cells) were isolated from CD4+ T cells populations by fluorescence-activated cell sorting system (FACS). Cytotoxicity assays were performed to optimize drug concentrations which can affect viability of cell. Treg and CD4+ T cells treated with optimum drug concentration and control cells with no drug supplementation were used for investigation of IL-6, IL-10, IL-17, IL-23 and FOXP3 gene expressions by using Real-Time Polymerase Chain Reaction (RT-PCR). At the end of the study, it was observed that FOXP3 gene expression level was found to decrease approximately one point seven fold after 16 hours drug treatment in CD4+ T cells. In Treg cells, FOXP3 gene expression levels were observed to increase depending on time. The IL-10 gene expression levels were found lower in Treg cells in comparison to the control group as a response to drug administration in depending on time (p<0.0001). The results of our study show that FOXP3 and IL-10 genes could be used as biomarkers for CD25 + T cells. It is thought that the results obtained from this study may help to develop a personalized treatment method in the future.