I "peacekeepers" immunitari insegnano all'organismo quali alimenti sono sicuri da mangiare
La ricerca apre nuove strade per prevenire e trattare le allergie alimentari
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Le allergie alimentari sono gravi e, per alcuni, potenzialmente mortali. Eppure, nonostante decenni di ricerche sulle allergie e sulle loro cause, si sa molto poco sul perché la stragrande maggioranza delle persone sia in grado di tollerare alimenti che possono ammalare o addirittura uccidere altre persone.
"Sappiamo molto su ciò che il sistema immunitario vede e fa se un paziente ha un'allergia, ma sappiamo molto poco su ciò che accade quando le cose vanno bene", ha dichiarato Elizabeth "Beth" Sattely, professore associato di ingegneria chimica presso la Scuola di Ingegneria dell'Università di Stanford e autore senior di un nuovo studio che affronta questa questione sulla rivista Science Immunology.
Sattely e i suoi coautori hanno rivelato che la tolleranza orale - una funzione attiva del sistema immunitario - implica il riconoscimento di proteine specifiche in fonti alimentari comuni come mais, soia e grano, che segnalano al sistema immunitario che sono sicure da mangiare. Questi risultati aprono nuove strade terapeutiche per prevenire o annullare pericolose allergie alimentari.
Indagine attiva
"Per molto tempo abbiamo pensato che la tolleranza alimentare significasse semplicemente che il sistema immunitario ignora gli alimenti che mangiamo, ovvero che la tolleranza fosse l'assenza di allergia", ha spiegato Sattely. "Ma ora sappiamo che la tolleranza è un comportamento attivo e adattivo. Alcune cellule del nostro intestino esaminano gli alimenti che mangiamo, alla ricerca di proteine specifiche. Quando le trovano, le cellule segnalano al sistema immunitario che l'alimento è sicuro".
I ricercatori sono noti come cellule T regolatorie o Tregs. Sono i guardiani della pace del sistema immunitario, scrutano gli alimenti alla ricerca di queste proteine chiave e calmano il sistema immunitario quando le trovano, impedendo una reazione allergica eccessiva a un alimento altrimenti sicuro.
Sattely e il suo team, tra cui i coautori Jamie Blum, ex borsista post-dottorato nel laboratorio di Sattely, e Ryan Kong, studente laureato in ingegneria chimica a Stanford, hanno colmato la lacuna nella comprensione identificando frammenti specifici di proteine alimentari - brevi sequenze chimiche note come epitopi - che vengono presentati alle cellule Treg nell'intestino e stimolano preferibilmente una risposta regolatoria calmante, piuttosto che le cellule T infiammatorie che producono allergie.
I ricercatori sottolineano che al momento hanno dimostrato il lavoro nei topi di laboratorio, ma ritengono di poter mappare questi e altri input molecolari simili che potrebbero portare alla tolleranza orale negli esseri umani.
Insegnare la tolleranza
Blum, Kong e il coautore Kazuki Nagashima hanno condotto esperimenti e analisi che hanno permesso al team di individuare questi epitopi legati alla tolleranza all'interno di diete complesse, esaminando il cibo dei topi alla ricerca di ingredienti che si sovrappongono a quelli della dieta umana, in particolare mais, grano e soia. I ricercatori ritengono che la tolleranza si basi su alcuni epitopi distinti - sezioni più brevi di proteine più grandi - che innescano la risposta regolatoria.
"Abbiamo scoperto che i linfociti T regolatori sono più orientati verso alcuni peptidi che verso altri", ha spiegato Sattely. "Non tutto il cibo viene visto allo stesso modo dal sistema immunitario. Le cellule T cercano queste proteine specifiche".
Questa scoperta implica che il sistema immunitario impara la tolleranza orale da un insieme limitato di spunti molecolari. I ricercatori prevedono di costruire una libreria di epitopi basati sulla tolleranza che potrebbero essere utilizzati per progettare interventi che indirizzino il sistema immunitario verso la tolleranza anziché verso l'allergia.
"Ciò che mi ha davvero sorpreso è la concentrazione del meccanismo. Nel caso del mais, le cellule Treg si concentrano su un singolo epitopo che fa parte di una molecola più grande, la zeina, una proteina presente all'interno del chicco di mais", ha osservato Kong. "Considerando l'enorme numero di potenziali antigeni intestinali, è stato sorprendente vedere una risposta così mirata".
Comprendere perché il sistema immunitario selezioni questo particolare peptide e non altri potrebbe insegnarci di più su come l'organismo sviluppa naturalmente la tolleranza agli alimenti, ha aggiunto Kong. Questa conoscenza, a sua volta, potrebbe essere utilizzata per aiutare a riprogrammare il sistema immunitario per prevenire o addirittura trattare le allergie alimentari.
Cibi del futuro
"Una delle scoperte più interessanti è che lo sviluppo delle cellule T specifiche per la zeina dipende dal formato della proteina negli alimenti e dalla comunità microbica intestinale", ha spiegato Blum, che ora dirige il suo laboratorio al Salk Institute for Biological Studies. "Stiamo ora lavorando per determinare gli esatti meccanismi biologici coinvolti".
I potenziali percorsi di ricerca potrebbero portare in diverse direzioni. Sattely può prevedere la compilazione di una mappa molecolare degli epitopi legati alla tolleranza per guidare il trattamento e le strategie terapeutiche che riducono le allergie alimentari. In questa veste, i peptidi che favoriscono la tolleranza potrebbero servire come strumenti di precisione in grado di indurre l'azione delle cellule T regolatorie calmanti per i pazienti con allergie alimentari esistenti. L'autrice immagina anche la possibilità di un "vaccino" preventivo contro la tolleranza per i soggetti ad alto rischio.
"Potremmo essere in grado di trattare un paziente che attualmente ha un'allergia alimentare e indurre queste cellule T regolatorie che gli permetterebbero di superare l'allergia", ha detto. "Oppure, potremmo progettare esposizioni infantili in fase iniziale che guidino i pazienti allergici verso la tolleranza, prima che si sviluppino le allergie".
Il background di ricerca della Sattely è lo studio della chimica delle piante e dei suoi effetti sulla salute umana. Secondo l'esperta, la sua ricerca futura si occuperà di approfondire la chimica e l'ingegneria delle proteine alimentari - in particolare le proteine dei semi, che costituiscono un'ampia porzione delle fonti proteiche umane - e di verificare come la loro messa a punto influisca sui risultati immunitari. Lungo questa traiettoria, il team prevede di esplorare specifiche proteine vegetali e di sintetizzare versioni con epitopi chiave disattivati o rimossi per testare le risposte immunitarie, prima nei topi e, infine, nell'uomo.
"Per ora abbiamo imparato che la tolleranza è definita come qualcosa di più della semplice assenza di allergia", ha riassunto Sattely. "È un programma di addestramento immunitario specifico, guidato da peptidi, che un giorno potremo sfruttare per aiutare le persone a mangiare senza paura".
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