The role of the nuclear receptor REV-ERBα in Immunometabolism

Abstract

[ES] Los linfocitos productores de interleucina (IL) 17 (TH17) son una subpoblación de linfocitos CD4+ que están involucrados en autoinmunidad y otras enfermedades inflamatorias (como la esclerosis múltiple, la psoriasis, y la enfermedad intestinal inflamatoria). También participan en el combate de infecciones extracelulares y el mantenimiento de la microbiota. Asimismo, las células TH17 tienen mayor expresión de REV-ERBα en comparación con otras subpoblaciones de linfocitos T cooperadores. REV-ERBα es un factor de transcripción, miembro de la subfamilia 1 de receptores nucleares (por tanto, también se conoce como NR1D1). Se ha visto que actúa como represor transcripcional de RORγt, RORα, e IL-23R, involucrados en inflamación. Además, este factor de transcripción también tiene potencial terapéutico, tal y como han mostrado experimentos usando un agonista de REV-ERBα. Estudios a la espera de ser publicados realizados en células tumorales, han demostrado que REV-ERBα juega un papel fundamental en la regulación de la expresión de genes mitocondriales. Este proyecto tiene como objetivo poner a punto algunos de los experimentos previstos para la nueva línea de investigación del laboratorio, cuya hipótesis es que REV-ERBα juega un papel importante en la fosforilación oxidativa mitocondrial de las células TH17. El objetivo es identificar una buena fuente y condiciones de cultivo primario de linfocitos TH0, TH1, TH2 y TH17 humanos. Se realizarán ensayos de RT-qPCR y medidas de interleucinas intracelulares para determinar si la diferenciación de los linfocitos ha sido exitosa. También se pondrán a punto las condiciones experimentales para respirometría de alta resolución y se intentarán obtener resultados preliminares del posible papel de REV-ERBα en inmunometabolismo. REV-ERBα tiene potencial terapéutico en el tratamiento de enfermedades inflamatorias, incluyendo las enfermedades autoinmunes. Por ejemplo, en modelos murinos de encefalomielitis aguda experimental, el tratamiento con un agonista de REV-ERBα evitaba o prevenía el desarrollo de la enfermedad, dependiendo de en qué momento se administraba el fármaco. Además, la administración de este agonista en linfocitos TH17 aislados del intestino inflamado de pacientes con la enfermedad de Crohn, resultó en un menor número de células productoras de IL-17 sin reducción de la viabilidad. Las enfermedades autoinmunes afectan al 5% de la población mundial y este porcentaje está aumentando por razones que no están del todo esclarecidas. Debido a esto y al potencial papel terapéutico de REV-ERBα, la investigación sobre los mecanismos moleculares de este factor de transcripción en células TH17 es más que nunca relevante. Espero que este proyecto sea capaz de poner a punto experimentos para la elucidación de alguno de estos mecanismos, con el fin de estar un paso más cerca de conseguir un tratamiento eficaz para enfermedades mediadas por células TH17.

[EN] Interleukin (IL)-17-producing T helper (TH17) cells are a subpopulation of CD4+ cells that are involved in many autoimmune and other inflammatory disorders (such as multiple sclerosis, psoriasis, and inflammatory bowel disease), as well as in the clearance of extracellular infection and maintenance of the microbiota. Besides, TH17 cells have been found to have increased expression of REV-ERBα compared to other helper T cell subpopulations. REV-ERBα is a ligandactivated transcription factor that is a member of the nuclear receptor subfamily 1 (thus it is also known as NR1D1). It has been shown to act as a transcriptional repressor of RORγt, RORα, and IL23R, which are involved in inflammation. This transcription factor is also a potential therapeutic target, as shown by experiments using a REV-ERBα agonist. Moreover, unpublished experiments performed in cancer cells, have shown evidence of a direct role of REV-ERBα in mitochondrial gene expression regulation. This project is aimed at fine-tuning some of the experiments in view of starting a new research line with the hypothesis that REV-ERBα plays a role in mitochondrial oxidative phosphorylation of TH17 cells. The aim is to identify a suitable source and culture conditions for primary cell culture of human TH0, TH1, TH2 and TH17 cells. RT-qPCR and intracellular cytokine analysis will be performed in order to determine whether differentiation has taken place. Fine-tuning of experimental conditions for high resolution respirometry experiments will also be performed. Additionally, preliminary results for the role of REV-ERBα in immunometabolism will be sought. REV-ERBα holds therapeutic potential for the treatment of inflammatory -including autoimmunediseases, as shown by several experiments. For instance, mice exhibiting experimental autoimmune encephalomyelitis treated with a REV-ERBα agonist at different instances showed no disease development or prevention of disease progression. Moreover, administration of the agonist to TH17 cells isolated from inflammatory sites of patients with Crohn’s disease, resulted in a decrease of TH17 cell numbers whilst maintaining viability. Given that autoimmune diseases affect nearly 5% of the world’s population -and are on the rise for unclear reasons- as well as the promise that REV-ERBα holds in therapy, research into the molecular mechanisms of this transcription factor in TH17 cells is more than ever relevant. I hope that this project is able to set the ground for elucidation of some of these mechanisms in view of been closer to effective treatment of TH17-mediated diseases.