Toxicities in Infectious Disease: Cellular & Cytokine Level Monitoring for Toxicities Related to Cytokine Storms / Tossicità nelle malattie infettive: monitoraggio del livello cellulare e delle citochine per le tossicità correlate alle tempeste di citochine

Toxicities in Infectious Disease: Cellular & Cytokine Level Monitoring for Toxicities Related to Cytokine Storms / Tossicità nelle malattie infettive: monitoraggio del livello cellulare e delle citochine per le tossicità correlate alle tempeste di citochine

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

"There are two kinds of macrophages in the lung, M1 vs M2 macrophages. M1 type macrophages seem to be resident in the lung. Alveolar macrophages seem to be activated by this coronavirus and induce pro-inflammatory cytokines, that does damage to the lung tissue and causes mortality."

IsoPlexis spoke to Dr. Moriya Tsuji about his research and experience, where he discussed what he has learned about the cytokine storm response in relation to infectious diseases, such as COVID, the most severe cases of which are usually due to pneumonitis.

 "This is the main cause of mortality. 

So, in the context of this using humanized mice, or even humanized mice data, you’d be able to— let’s say you challenge coronavirus in humanized mice and you get a time course experiment, and you isolate the whole liver and extract macrophages and see the cytokine production of the M1 macrophage and at the single-cell level using your cutting edge technology, to see which type of macrophage induces which kind of cytokine/chemokine at a time course time-dependent fashion from the mouse.

 That’s the advantage. You can take the macrophage from the blood from the patient, but this may not have any key immune information, because tissueresident macrophages are very important, to my knowledge.

 And you can only do that using small animals, rather than using conventional mice, because conventional mice measure mouse macrophages.

 Humanized mice can isolate human macrophages from the lung of humanized mice and measure human cytokines and chemokines at the single-cell level. 

That may provide very important information. 

You can go back to the patient and see the cytokine/ chemokine level in the serum plasma of the patient, and you will be able to identify also at the same time using the humanized mouse model and challenge. 

You can give a certain drug or antiinflammatory drugs to see which kind of drug would suppress the inflammatory response, that ultimately prevents cause of death in a small animal model…

If we are able to vaccinate candidate COVID-19 vaccines in a humanized mouse model and measure the human T cells that secrete cytokines/chemokines at the single-cell level, and followed by challenging the humanized mice with coronavirus, SARS-CoV-2 virus, then I think we will be able to gain important information in regards to which vaccine can elicit protective human protective T cells against SARS-CoV-2 virus in a humanized mice model. 

I think that really can provide key information for clinical, patient, and pre-clinical settings.” IsoPlexis’ technology can uniquely measure the multiplexed cytokine-based functionality of monocytes at the single-cell level, which Tsuji mentioned above as being critical. 

Recent studies further reveal the crucial roles of dysfunctional immune cells such as CD4+ and CD8+ T cells as well as monocytes/macrophages in the inflammation cascades and subsequent cytokine storm in the patients infected with COVID-19. 

For example, the data shows hyperactivated CD4+ and CD8+ T cells with marked increases of IL-17 secretion and cytotoxic granules respectively in blood. 

In addition, these aberrant CD4+ T cells upon activation can become more pathogenic and release a large amount of GM-CSF, which therefore promotes activation of CD14+CD16+ monocytes. 

These inflammatory monocytes released high amounts of cytokines and chemokines such as IL-6 and GM-CSF, thus subsequently accelerates the inflammation leading to immune damages of organs." 

 Highlights of Prognostic Response with Single Monocyte Function

• Mechanisms displayed by the IsoPlexis platform, and in particular the innate immune panel, show monocyte functionality plays a key role in progression of disease 

• The inhibitory mechanism of enhanced IL-10 in single-cell polyfunctional CD14+SIRPαhi subsets or T cell proliferation revealed by IsoPlexis’ platform, provides the functional insight into Mo/MΦ subsets, which were implicated in inferior survival of patients. In this case, the cellular IL-10 level shows critical mechanistic importance of monocyte function in the interaction with T cell functional response, which correlated with patients who had inferior survival.

ITALIANO

"Ci sono due tipi di macrofagi nel polmone, i macrofagi M1 vs M2. I macrofagi di tipo M1 sembrano risiedere nel polmone. I macrofagi alveolari sembrano essere attivati ​​da questo coronavirus e inducono citochine pro-infiammatorie, che danneggiano il tessuto polmonare e causa la mortalità ".

IsoPlexis ha parlato con il dottor Moriya Tsuji della sua ricerca ed esperienza, dove ha discusso di ciò che ha appreso sulla risposta alla tempesta di citochine in relazione a malattie infettive, come COVID, i cui casi più gravi sono solitamente dovuti a polmonite.

 "Questa è la principale causa di mortalità.

Quindi, nel contesto di questo utilizzo di topi umanizzati, o anche dati di topi umanizzati, saresti in grado di - diciamo che sfidi il coronavirus in topi umanizzati e ottieni un esperimento nel corso del tempo, e isoli l'intero fegato ed estrai macrofagi e guarda la produzione di citochine del macrofago M1 ed a livello di singola cellula utilizzando la tua tecnologia all'avanguardia, per vedere quale tipo di macrofago induce quale tipo di citochina / chemochina in un modo dipendente dal tempo dal topo.

Questo è il vantaggio. Puoi prelevare il macrofago dal sangue del paziente, ma questo potrebbe non avere alcuna informazione immunitaria chiave, perché i macrofagi residenti nei tessuti sono molto importanti, per quanto ne so.

E puoi farlo solo usando piccoli animali, piuttosto che usando topi convenzionali, perché i topi convenzionali misurano i macrofagi di topo.

I topi umanizzati possono isolare i macrofagi umani dal polmone dei topi umanizzati e misurare le citochine e le chemochine umane a livello di singola cellula.

Ciò potrebbe fornire informazioni molto importanti.

Puoi tornare dal paziente e vedere il livello di citochine / chemochine nel plasma sierico del paziente e sarai in grado di identificare anche allo stesso tempo usando il modello di topo umanizzato e superare la sfida.

Puoi somministrare un determinato farmaco o farmaci antinfiammatori per vedere quale tipo di farmaco sopprimerebbe la risposta infiammatoria, che alla fine previene la causa della morte in un piccolo modello animale ...

Se siamo in grado di vaccinare con i vaccini COVID-19 candidati in un modello murino umanizzato e misurare le cellule T umane che secernono citochine / chemochine a livello di singola cellula, e successivamente sfidare i topi umanizzati con coronavirus, virus da SARS-CoV-2 , quindi penso che saremo in grado di ottenere importanti informazioni riguardo a quale vaccino può suscitare cellule T protettive umane contro il virus SARS-CoV-2 in un modello di topo umanizzato.

Penso che possa davvero fornire informazioni chiave per le impostazioni cliniche, pazienti e pre-cliniche. " La tecnologia IsoPlexis può misurare in modo univoco la funzionalità basata su citochine multiplex dei monociti a livello di singola cellula, che Tsuji ha menzionato sopra come critica.

Studi recenti rivelano ulteriormente i ruoli cruciali delle cellule immunitarie disfunzionali come le cellule T CD4 + e CD8 + nonché dei monociti / macrofagi nelle cascate infiammatorie e nella successiva tempesta di citochine nei pazienti infetti da COVID-19.

Ad esempio, i dati mostrano cellule T CD4 + e CD8 + iperattivate con marcato aumento della secrezione di IL-17 e dei granuli citotossici rispettivamente nel sangue.

Inoltre, queste cellule T CD4 + aberranti all'attivazione possono diventare più patogene e rilasciare una grande quantità di GM-CSF, che quindi promuove l'attivazione dei monociti CD14 + CD16 +.

Questi monociti infiammatori hanno rilasciato elevate quantità di citochine e chemochine come IL-6 e GM-CSF, accelerando quindi l'infiammazione portando a danni immunitari degli organi ".

 Punti salienti della risposta prognostica con la funzione di monocita singolo

• I meccanismi visualizzati dalla piattaforma IsoPlexis, e in particolare il pannello immunitario innato, mostrano che la funzionalità dei monociti gioca un ruolo chiave nella progressione della malattia

• Il meccanismo inibitorio della IL-10 potenziata nei sottoinsiemi CD14 + SIRPαhi polifunzionali a cellula singola o nella proliferazione delle cellule T rivelato dalla piattaforma IsoPlexis, fornisce la visione funzionale dei sottoinsiemi Mo / MΦ, che erano implicati nella sopravvivenza inferiore dei pazienti. In questo caso, il livello di IL-10 cellulare mostra l'importanza meccanicistica critica della funzione dei monociti nell'interazione con la risposta funzionale delle cellule T, che è correlata con i pazienti che avevano una sopravvivenza inferiore.

Da:

https://f.hubspotusercontent00.net/hubfs/6481658/Website%20Assets/eBook_Infectious%20Disease_IsoPlexis.pdf