L'immunologia dei sistemi potrebbe fornire informazioni sulla sepsi e prevenire malattie future / Systems Immunology Could Provide Insights into Sepsis and Prevent Future Illnesses

L'immunologia dei sistemi potrebbe fornire informazioni sulla sepsi e prevenire malattie future / Systems Immunology Could Provide Insights into Sepsis and Prevent Future Illnesses

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

Illustrazione tridimensionale che mostra un'infezione del sangue dovuta a sepsi. / Three-D illustration showing a sepsis blood infection.

Il 20% dei decessi nel mondo è causato dalla sepsi ed attualmente non ci sono trattamenti che la affrontino direttamente. Ora, i ricercatori dell'Università della British Columbia dimostrano come l'immunologia dei sistemi può aiutare a fornire spunti per comprendere e trattare la sepsi e come questo potrebbe ridurre il numero di morti delle future pandemie.

I risultati sono pubblicati su Frontiers in Science  in un articolo intitolato “ Decifrare la sepsi: trasformare diagnosi e trattamento attraverso l’immunologia sistemica ”.

"Dobbiamo adottare un approccio concertato per affrontare la sepsi", ha affermato Robert Hancock, PhD, professore presso l'Università della British Columbia e autore principale dell'articolo. "Solo una piccola quantità di finanziamenti viene attualmente investita nella ricerca sulla sepsi e nello sviluppo di prodotti, e tuttavia la sepsi è una causa di morte tanto importante quanto le malattie cardiache ed il cancro, e la principale causa di morte nelle pandemie".

Uno dei motivi per cui è così difficile comprendere e curare la sepsi è che è multiforme. La sepsi si verifica quando il sistema immunitario non riesce a controllare un'infezione e funziona male, causando un'insufficienza multiorgano.

L'immunologia dei sistemi potrebbe offrire una potenziale soluzione per diagnosticare la sepsi utilizzando modelli matematici e computazionali per studiare il sistema immunitario nel contesto di tutti gli altri sistemi del corpo. Lo fa utilizzando diversi tipi di analisi di clustering per identificare modelli in grandi volumi di dati omici, che vanno dai dati trascrittomici (quali geni mostrano un'espressione alterata) ai dati proteomici e metabolomici.

Questi modelli ci aiutano ad elaborare i modelli e le basi della disregolazione immunitaria che guida la sepsi, ad elaborare nuove ipotesi che possiamo ricercare ed utilizzare per sviluppare nuovi trattamenti ed ad identificare marcatori diagnostici che possiamo utilizzare per rilevare la sepsi in fase precoce, hanno osservato i ricercatori. In futuro, i ricercatori ritengono che potremmo basarci su questi progressi per diagnosticare prima diversi sottotipi di sepsi e trattarli con i farmaci giusti quando lo faremo.

Tuttavia, l'analisi immunologica dei sistemi non è ancora ampiamente utilizzata perché è costosa e richiede volumi di dati significativi.

"Nella sepsi, ci manca la profondità di informazioni richiesta per abilitare approcci più efficaci di immunologia dei sistemi ed apprendimento automatico", ha esortato Hancock. "Speriamo di incoraggiare lo sviluppo di studi sui pazienti ampi ed approfonditi orientati all'omica che innescheranno una nuova generazione di intuizioni".

Trattare con successo la sepsi sarebbe un salvavita multiuso, prevenendo la mortalità indipendentemente dalla malattia che l'ha scatenata. La sepsi virale è una delle principali cause di morte innescata da COVID-19 grave, mentre si pensa che molti decessi in pandemie storiche come la pandemia di influenza del 1919 e la peste bubbonica siano stati causati dalla sepsi. Se riusciamo a contrastare la sepsi, potremmo essere in grado di proteggerci dalle peggiori conseguenze e dai più alti tassi di mortalità nelle future pandemie, indipendentemente dal tipo di infezione che le causa. Poiché la disregolazione immunitaria legata alla sepsi può persistere, causando sintomi simili a sindromi post-virali come il COVID-19 lungo, imparare a trattarla potrebbe anche essere utile ad alcuni pazienti con malattie croniche.

Ma affinché ciò accada, avvertono i ricercatori, saranno necessari maggiori finanziamenti e studi più ampi.

"I metodi omici che stanno alla base dell'immunologia dei sistemi sono relativamente costosi su base per paziente", ha affermato Hancock. "Ci vorrà una spinta concertata da parte delle parti interessate per generare i dati necessari per ulteriori approfondimenti. Dobbiamo investire in studi omici più ampi sui pazienti, sviluppare nuovi modelli animali ed organoidi che riflettano l'eterogeneità della sepsi ed investire in diagnosi precoci per la sepsi e trattamenti che correggano od integrino l'immunità difettosa nei pazienti con sepsi".

ENGLISH

Twenty percent of deaths worldwide are caused by sepsis, and there are currently no treatments that tackle it directly. Now, researchers at the University of British Columbia demonstrate how systems immunology can help provide insights into understanding and treating sepsis, and how this could cut the death toll of future pandemics.

The findings are published in Frontiers in Science in an article titled, “Deciphering sepsis: transforming diagnosis and treatment through systems immunology.”

“We need to adopt a concerted approach to tackle sepsis,” said Robert Hancock, PhD, professor at the University of British Columbia and lead author of the article. “Only a very small amount of funding is currently invested in sepsis research and product development—and yet sepsis is as prominent a cause of death as heart disease and cancer, and the major cause of death in pandemics.”

One of the reasons it’s so hard to understand and treat sepsis is that it is multifaceted. Sepsis arises when the immune system fails to control an infection and malfunctions, causing multi-organ failure.

Systems immunology could offer a potential solution to diagnosing sepsis by using mathematical and computational modeling to study the immune system in the context of all the body’s other systems. It does this by using different types of clustering analysis to identify patterns in large volumes of omics data, ranging from transcriptomic data (what genes show altered expression) to proteomic and metabolomic data.

These patterns help us work out the patterns and basis for the immune dysregulation that drives sepsis, come up with new hypotheses that we can research and use to develop new treatments, and identify diagnostic markers that we can use to catch sepsis early, the researchers noted. In the future, the researchers believe we could build on these advances to diagnose different subtypes of sepsis earlier and treat them with the right drugs when we do.

However, systems immunology analysis is not yet in widespread use because it is expensive and demands significant volumes of data.

“In sepsis, we lack the depth of information required to enable more effective systems immunology and machine learning approaches,” urged Hancock. “We hope to encourage the development of large, in-depth omics-oriented patient studies that will trigger a new generation of insights.”

Successfully treating sepsis would be a multipurpose life-saver, preventing mortality regardless of the illness that triggered it. Viral sepsis is a major cause of death triggered by severe COVID-19, while many deaths in historical pandemics like the 1919 influenza pandemic and the bubonic plague are thought to have resulted from sepsis. If we can tackle sepsis, we might be able to protect ourselves against the worst consequences and the highest death tolls in future pandemics, no matter what kind of infection causes them. Since immune dysregulation linked to sepsis can linger, causing symptoms similar to post-viral syndromes like long COVID-19, learning to treat this could also benefit some chronic illness patients.

But to make this happen, the researchers caution, more funding and larger studies will be needed.

“The omics methods that underlie systems immunology are relatively expensive on a per-patient basis,” said Hancock. “It will require a concerted drive from stakeholders to generate the data needed for further insights. We need to invest in larger omics studies of patients, develop new animal and organoid models that reflect sepsis heterogeneity, and invest in early diagnostics for sepsis and treatments that correct or supplement defective immunity in sepsis patients.”

Da:

https://www.genengnews.com/topics/infectious-diseases/systems-immunology-could-provide-insights-into-sepsis-and-prevent-future-illnesses/