Airway epithelial signatures in respiratory diseases
- Reference number
- ID16-0083
- Start and end dates
- 170101-211230
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- Göteborg University
- Research area
- Life Sciences
Summary
Asthma and COPD are complex and heterogeneous diseases. Two patients with the same diagnosis may have fundamentally different biological disease drivers and as a consequence need to be treated differentially. Thus, means to segment these patients according to biological disease mechanisms are needed to identify patients that will respond to and benefit from treatment, and to develop a new generation of disease modifying therapies for the huge numbers of patients suffering from these diseases. In this context, gene signatures and protein biomarkers induced in airway epithelial cells during a type 2 immune response have been useful in asthma patient segmentation and the introduction of new therapies for this particular group of asthmatics. We aim to expand on this concept by systematically utilizing the unique ability of airway epithelial cells to act as a conduit of key immune responses and other triggers driving respiratory diseases. The approach will be to use state of the “omics” platforms to establish epithelial gene signatures and biomarker profiles in differentiated human primary epithelial cells treated with a range of disease relevant stimuli. Special attention will be paid to biomarkers harboured as cargo in exosomes released from cultured airway epithelium. These signatures will be validated in available patient data bases and samples, and finally used prospectively to stratify asthma and COPD patient populations on basis of disease biology.
Popular science description
Astma och KOL (kronisk obstruktiv lungsjukdom) är vanligt förekommande folksjukdomar i Sverige, såväl runt om i världen. Det är två mycket komplexa inflammatoriska tillstånd som drabbar luftvägarna och leder till livslånga andningsbesvär. På senare år har det framkommit att både astma och KOL är heterogena sjukdomar. Det innebär att patienter med samma diagnos kan ha olika underliggande sjukdomsorsak som kräver olika behandling. I dagsläget saknas tillförlitliga metoder för att sortera astmatiker och KOL-patienter med avseende på de biologiska processer som orsakar tillstånden. Det finns ett stort behov av att ta fram nya verktyg för patientsegmentering för att patienter ska få rätt behandling och som på sikt bidrar till utvecklandet av förbättrade läkemedel. De nya läkemedlen ska adressera grundorsaken till astma respektive KOL och därmed hjälpa fler individer som lever med dessa sjukdomar. Projektet syftar till att upptäcka och utveckla nya biomarkörer; något mätbart som indikerar en biologisk process. Med hjälp av biomarkörer kan man konstatera vilken typ av immunologisk reaktion eller annan biologisk process som är aktiv hos patienten. Då både astma och KOL är luftvägssjukdomar är utgångspunkten i projektet att etablera biomarkörer som har sitt ursprung i lung-epitelceller. Det är lung-epitelcellerna som bildar barriären mellan inandad luft och lungvävnaden. Lung-epitelceller odlas med en specifikt utvecklad metod för att bilda ett skikt av epitelceller som är mycket likt det som finns naturligt i lungan. Nästa steg i processen är att behandla epitelcell-kulturerna med olika stimulerande ämnen som misstänks orsaka astma eller KOL. Dessa kan till exempel utgöras av ämnen som frisätts av olika typer av aktiverade immunceller som är viktiga i immunförsvaret i luftvägarna. Ett viktigt steg är att sedan mäta vilka gener som aktiveras i epitelcellerna vid tillsats av dessa ämnen. Framförallt ska komponenter som kan utgöra viktiga biomarkörer identifieras i denna fas av projektet. Vidare kommer, med hjälp av avancerade bioinformatiska beräkningar, kombinationer av biomarkörer definieras och/eller gener som bäst återspeglar hur cellerna behandlats. Sista steget i projektet är att återfinna identifierade signaturer i luftvägsprover från astmatiker och KOL-patienter. Här ska det även demonstreras att de identifierade biomarkörerna kan användas för att urskilja undergrupper inom astma- och KOL som uppvisar olika underliggande biologiska sjukdomsprocesser.