SVILUPPO DI UN BIOSENSORE E ANALISI GENOMICHE PER LO STUDIO DELLA RISPOSTA ALL'INFLIXIMAB IN PAZIENTI PEDIATRICI CON MALATTIE INFIAMMATORIE CRONICHE INTESTINALI

Pharmacological therapy of inflammatory bowel disease (IBD), and in particular the use of antibodies against tumor necrosis factor alpha (TNFα), such as infliximab and adalimumab, has led to a revolution in the treatment of IBD thanks to their capability to induce and maintain clinical remission. Treatment with anti-TNFα agents is successful in a majority of patients with IBD, yet it can fail in a proportion of patients leading to loss of response during the induction phase (10-20%) or over time (up to 45%) and to the development of adverse drug reactions (20%). There is increasing evidence suggesting that treatment failure may be associated with inadequate blood drug levels, the appearance of anti-drug antibodies and/or the presence of genetic variants. Studying the mechanism underlying this inter-individual variability becomes an important research goal to improve clinical practice. In this context, this thesis has demonstrated: - the utility of point of care as reliable option for real-time therapeutic drug monitoring of infliximab in children, showing a good agreement with traditional ELISA assays; - encouraging preliminary results of AFM methodology for infliximab monitoring in sera of pediatric IBD patients. A good correlation was found between signal height variation and infliximab concentration and this technique can be exploited in the future, thanks to its multiplexing capability, to dose infliximab and anti-drug antibodies at the same time; - the use of therapeutic drug monitoring to predict the efficacy of anti–TNFα agents in order to optimize treatment and minimize side effects. Early treatment modification can avoid complications: higher adalimumab levels during early treatment obtained from non–trough level serum samples predict long-term remission in children with IBD; - the role of FCGR3A SNP in pediatric IBD patients: this SNP seems to affect infliximab response and influence anti-drug antibodies production susceptibility; these data support the utility of genotyping candidate genes to predict infliximab response in children with IBD, resulting in more cost-effective and safe therapies; - the validity of Jurkat CD4+ T cells in vitro model for the study infliximab mechanism of action; - the role of CD69 as marker of infliximab response.

La terapia farmacologica delle malattie infiammatorie croniche intestinali (MICI), ed in particolare l'uso di anticorpi monoclonali contro il fattore di necrosi tumorale alfa (TNFα), come ad esempio l’infliximab e l’adalimumab, ha completamente rivoluzionato il trattamento delle MICI, grazie alla loro capacità di indurre e mantenere la remissione clinica. Il trattamento con agenti anti-TNFα ha successo nella maggior parte dei pazienti affetti da MICI, ma una percentuale di pazienti va incontro ad una perdita di risposta durante l’induzione (10-20%) o nelle fasi più tardive del trattamento (fino al 45%) e allo sviluppo di reazioni avverse al farmaco (20%). Vi sono prove crescenti che suggeriscono che il fallimento del trattamento possa essere associato a livelli di farmaco nel sangue inadeguati, alla comparsa di anticorpi anti-farmaco e/o alla presenza di varianti genetiche. Lo studio dei meccanismi alla base di questa variabilità interindividuale diventa quindi un obiettivo importante nella pratica clinica, con lo scopo di migliorare gli outcomes clinici e ottenere una terapia personalizzata, ad hoc per il paziente. In questo contesto, questa tesi ha dimostrato: - l'utilità del point of care come alternativa ai saggi ELISA, per il monitoraggio terapeutico dell’infliximab nei pazienti pediatrici affetti da MICI; - incoraggianti risultati preliminari nell’utilizzo dell’AFM come metodica innovativa per il monitoraggio dell’infliximab nei sieri di pazienti pediatrici con MICI. È stata infatti dimostrata una buona correlazione tra la variazione di altezza e la concentrazione di infliximab permettendo così di sfruttare in futuro questa tecnica, grazie alla sua capacità di analisi multiplexing, per dosare contemporaneamente infliximab e anticorpi anti-farmaco; - una correlazione tra livelli più elevati di adalimumab durante l’induzione e la risposta clinica a lungo termine nei pazienti pediatrici affetti da MICI; - il ruolo del polimorfismo nel gene FCGR3A (rs396991) nei pazienti pediatrici con MICI: questo polimorfismo sembra influenzare la risposta all’infliximab e la suscettibilità alla produzione di anticorpi anti-farmaco. Questi dati supportano l'utilità della genotipizzazione di geni candidati per predire la risposta all’infliximab, riducendo i costi delle terapie ed aumentando l’efficacia del trattamento; - la validità del modello in vitro di linfociti T CD4+ (Jurkat) per lo studio del meccanismo d'azione dell’infliximab; - il ruolo del CD69 come marker di risposta all’infliximab.