Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS)

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The Role of Galectin-3 in the Regulation of the Immune-Brain Response in Alzheimer's Disease and Frontotemporal Dementia
(2025-06-23) Soldán Hidalgo, Jesús; Venero Recio, José Luis; Vitorica Ferrández, Francisco Javier; Bioquímica y Biología Molecular
Neurodegenerative pathologies such as Alzheimer's disease and frontotemporal dementia are two neurodegenerative processes that affect millions of people worldwide, generally in old age. Despite being discovered over a century ago, these pathologies lack not only an effective treatment capable of reversing the disease or significantly improving the quality of life of patients and, by extension, their families, but also a clear understanding of their origin, which remains an unresolved challenge for the scientific community. Both Alzheimer's disease and frontotemporal dementia are characterized by a marked presence of microglial cells in specific brain regions. This microglia exhibits a characteristic activation phenotype, in which galectin-3 (Gal3) plays a prominent role. Previous studies from our group have described how Gal3 acts as a ligand for TREM2, which is necessary to induce a shift in the microglial phenotype from homeostatic to reactive microglia. Furthermore, Gal3 has been proposed as a potential biomarker in some neurodegenerative diseases. In the present study, we investigated how the microglial response can modify some of the most relevant histopathological features in an animal model of Alzheimer's disease characterized by APP overexpression. Specifically, we evaluated how the absence of Gal3 can induce changes in the morphology and toxicity of ?-amyloid peptide plaques, one of the key pathological hallmarks of the disease. We observed that the absence of Gal3 leads to a modification in the microglial activation profile, with a reduction in the expression of certain characteristic markers. In this context, we highlight that the absence of Gal3 significantly attenuated the type I interferon signaling pathway, which is closely linked to disease progression and plays a key role in amyloid pathology. Additionally, our study demonstrates that the absence of Gal3 induced an increase of TREM2 in plaque-associated microglia, one of the most relevant microglial proteins in the context of Alzheimer's disease. Regarding frontotemporal dementia, this study employed a knockout animal model for the progranulin gene (PGRNKO). Our findings point to the thalamus and the thalamocortical tract as two of the most affected regions in this animal model. We describe how the absence of progranulin leads to the overexpression of genes associated with reactive microglia, with Gal3 being one of the most prominent alongside GPNMB. It has been reported that PGRNKO animals exhibit marked lysosomal dysfunction, positioning progranulin as an essential element for proper lysosomal homeostasis. Additionally, PGRNKO animals present severe neuronal ceroid lipofuscinosis, with the thalamus being one of the most affected areas. The presence of lipofuscin in these animals is not limited to neurons; rather, microglial cells, through the phagocytosis of lipofuscin-positive neurons, accumulate this lipid-rich substance in their lysosomes. Our transcriptomic analysis of the thalamic region reveals a marked enrichment of pathways associated with programmed cell death. Interestingly, in this doctoral thesis, we demonstrate that the absence of Gal3 significantly attenuates these pathways in the thalamus. Along these lines, our results show that Gal3 deletion significantly reduces lipofuscin accumulation in PGRNKO animals. This improvement in one of the most relevant histopathological features of the PGRNKO model is accompanied by a shift in the microglial phenotype in the thalamus, with a predominance of a less inflammatory environment. Finally, due to the high level of microglial reactivity in the absence of progranulin, we investigated whether this phenotypic change could alter the presence of hyperphosphorylated tau protein in the P301S animal model. We found that PGRNKO/P301S animals exhibit a lower accumulation of hyperphosphorylated tau protein in the hippocampus, reduced microgliosis in this region and behavioral alterations in the animals.
Translational Advances in CAR-T Therapy: from clinical validation of an academic CAR-T cell to post-infusion biomarker discovery
(2025-06-30) Sierro-Martínez, Belén; García Guerrero, Estefanía; Pérez Simón, José Antonio; Medicina
La inmunoterapia con células T modificadas con receptores de antígenos quiméricos (CAR-T) ha revolucionado el tratamiento de neoplasias hematológicas, especialmente en pacientes refractarios o en recaída sin opciones terapéuticas. Estas terapias adoptivas han mostrado tasas de respuesta sin precedentes en neoplasias B, destacando como una de las estrategias más prometedoras. Su mecanismo se basa en redirigir linfocitos T del paciente hacia células tumorales mediante modificación genética ex vivo, lo que permite una citotoxicidad dirigida e independiente del HLA. A pesar de los avances, su implementación enfrenta retos importantes: limitaciones en la manufactura, heterogeneidad del producto, toxicidades graves como el síndrome de liberación de citoquinas (CRS) o la neurotoxicidad (ICANS), y la falta de biomarcadores predictivos de respuesta o toxicidad. Superar estas barreras es esencial para consolidar las terapias CAR-T como estándar y ampliar su aplicación clínica. Esta tesis se enmarca en este contexto y busca impulsar la terapia CAR-T a través de tres bloques: (1) validación clínica de un CAR-T académico anti-BCMA optimizado (CARTemis-1), (2) estudio del impacto de las células CAR-negativas en la funcionalidad y seguridad del producto, y (3) caracterización fenotípica de células CAR-T circulantes post-infusión para identificar biomarcadores de respuesta y toxicidad. Primero, se optimizó la manufactura de CARTemis-1 comparando IL-2 frente a IL-7/IL-15, evaluando la expansión in vitro e inmunofenotipo por citometría de flujo. La combinación IL-7/IL-15 y un cultivo de 8–10 días mejoraron la expansión celular y favorecieron un fenotipo menos agotado sin comprometer la activación. Posteriormente, se desarrolló un proceso GMP robusto para CARTemis-1, que cumplió consistentemente con los criterios de calidad y permitió su uso clínico. El producto demostró estabilidad tras criopreservación prolongada. En segundo lugar, se analizó la población CAR-negativa mediante citometría multiparamétrica, ensayos funcionales y transcriptómica. Estas células proliferaron más que las CAR-positivas durante el cultivo, reduciendo progresivamente la tasa de transducción. Aunque los potenciadores de transducción aumentaron transitoriamente la frecuencia de células CAR-positivas, ello implicó una menor expansión total. A nivel funcional, las CAR-positivas mostraron mayor activación, agotamiento y citotoxicidad, mientras que las CAR-negativas aumentaron la liberación de citocinas como IL-6. Por último, se optimizó la monitorización de CAR-T CD19 circulantes mediante distintos reactivos de citometría, destacando el uso del CD19 CAR Detection Reagent por su alta resolución. Se analizó la expansión in vivo en 48 pacientes, observando un pico en torno al día +7 post-infusión, y se correlacionaron las dinámicas con toxicidades. Se identificaron marcadores inmunofenotípicos como PD-1/LAG-3 y CD107a asociados a la supervivencia libre de eventos. En conjunto, los resultados de esta tesis aportan evidencia relevante sobre la optimización de la manufactura de CAR-T académicos, el impacto de la heterogeneidad celular y la búsqueda de biomarcadores inmunológicos, con implicaciones potenciales para el desarrollo de terapias más eficaces y seguras.
Papel de HIF1 y PHD3 en la microglía de la enfermedad de Alzheimer
(2020-07-10) Lara Ureña, Nieves; Pascual Bravo, Alberto; Fisiología Médica y Biofísica
Implicación del sistema GSTT1 en la patogénesis de la hepatitis inmune de novo
(2020-07-01) Pozo Borrego, Antonio Jesús; Núñez Roldán, Antonio; Aguilera García, Isabel; Bioquímica Médica y Biología Molecular e Inmunología
Con el fin de dilucidar los mecanismos fisiopatológicos implicados en el desarrollo de la hepatitis inmune de novo planteamos una serie de objetivos, los cuales se recogen en el siguiente resumen: 1. Explorar la distribución celular de la proteína GSTT1 y estudiar la implicación de los anticuerpos GSTT1 específicos en el fracaso del órgano trasplantado. Con el fin de conocer si los anticuerpos GSTT1 específicos juegan un papel importante en el fracaso del injerto, decidimos estudiar si la proteína en cuestión podía expresarse en la superficie celular para su posterior reconocimiento por los anticuerpos citados anteriormente. Para ello realizamos dos abordajes experimentales distintos (inmunocitoquímica y citometría de flujo) usando la línea celular hepaRG, la cual podía conseguimos diferenciar en hepatocitos y colangiocitos. Como resultado de los experimentos realizados, podemos determinar que la proteína GSTT1 puede localizarse en la membrana celular, a pesar de ser una proteína citoplasmática. De tal forma que la escena patológica ocurriría en un ambiente de alto estrés oxidativo, provocando que la proteína GSTT1 se exprese en la membrana celular, y por tanto los anticuerpos GSTT1 específicos podrían reconocer la diana antigénica y poner en marcha los mecanismos fisiopatológicos responsables de la pérdida del órgano trasplantado. Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente, decidimos estudiar muestras de suero de pacientes con y sin enfermedad para determinar las subclases de los anticuerpos anti-GSTT1, con el objetivo de determinar si existe algún patrón característico que nos permita diferenciar ambos grupos de estudio. Estos experimentos fueron llevados a cabo mediante la técnica de ELISA. Tras analizar los resultados obtenidos podemos destacar que la combinación IgG1+IgG4 es la característica mayoritaria en ambos grupos de pacientes. Además, pacientes que han desarrollado la enfermedad presentaban una proporción IgG1/IgG4 superior a 1 en el momento del diagnóstico, cosa que no ocurría en los pacientes sin esta patología. 2. Determinar la presencia de linfocitos T alo-específicos frente a la proteína GSTT1. Por otro lado, decidimos estudiar la respuesta celular T y su posible implicación en el desarrollo de la HI de novo. Inicialmente, realizamos un estudio experimental con el objetivo de determinar la presencia de linfocitos T alo-específicos frente a la diana antigénica. Para ello se utilizaron células mononucleares de sangre periférica de pacientes de los distintos grupos de estudio, la tecnología de los pentámeros/tetrámeros y la técnica de citometría de flujo. Estos pentámeros/tetrámeros son combinaciones sintéticas de moléculas MHC con una secuencia peptídica. Mediante un programa de predicción seleccionamos las mejores combinaciones MHC-péptido. Los pentámeros llevan asociada una molécula MHC de clase I (se ensayaron 3 combinaciones distintas), mientras que los tetrámeros una molécula MHC de clase II (se ensayaron 4 combinaciones distintas). Tras analizar los resultados obtenidos, podemos determinar que tanto el grupo 1 (pacientes con la patología) como el grupo 3 (pacientes que únicamente tienen la condición de riesgo) presentan reactividad en clase I con el pentámero A*01. Esto concuerda con nuestra hipótesis, ya que los pacientes del grupo 3, al carecer de anticuerpos GSTT1-específicos, no disponen de linfocitos B alo-específicos que actúen como células presentadoras de antígeno, a pesar de presentar linfocitos T aloespecíficos. Por tanto, hemos conseguido demostrar la presencia de linfocitos T alo-específicos frente a una secuencia concreta de la proteína diana en combinación con una molécula MHC característica en células de pacientes. 3. Dilucidar el papel que desempeñan los linfocitos T alo-específicos de GSTT1 en el rechazo del injerto. Una vez hallada la presencia de linfocitos T alo-específicos frente a GSTT1, nos planteamos esclarecer los posibles mecanismos implicados en el desarrollo de la patología. En este caso se usaron células mononucleares de sangre periférica aisladas de pacientes de los distintos grupos de estudio y la técnica de citometría de flujo. La activación de dichas células se realizó con péptidos de GSTT1. La diana antigénica se añadía al medio de cultivo y se dejaba un tiempo de incubación de 24 horas. Todos los pacientes con HI de novo presentan activación en alguna población de linfocitos T, si bien llama la atención que no son las poblaciones convencionales CD4+ o CD8+ sino sobre todo, las dobles negativas (DN) CD4- CD8- . Los datos de activación linfocitaria registrados en conjunto con la existencia de linfocitos T alo-específicos, sugieren la participación de la respuesta T en el fracaso del injerto.
Integration of omics and bioinformatics to identify new therapeutic targets for Acinetobacter baumannii. Virulence role of CarO in Acinetobacter baumannii infections
(2020-07-06) Labrador Herrera, Gema; Pachón Díaz, Jerónimo; Pachón Ibáñez, María Eugenia; Acedo Bécares, Alberto; Medicina
Acinetobacter baumannii remains a significant and difficult-to-treat pathogen that causes a range of interactions with the human host from asymptomatic colonization and carriage in the skin, intestinal tract, and respiratory tract to invasive infection, such as nosocomial pneumonia or bacteraemia. Especially, this pathogen affects critically-ill and immunocompromised patients admitted to Intensive Care Units (ICUs), causing them severe infections, which are associated with long hospital stay and high mortality rates. The success of this bacterium is due to a combination of several factors, highlighting its extraordinary ability to develop antimicrobial resistance that results in the rapid nosocomial spread of strains resistant to almost all known antimicrobials, including including the last reservoirs of our antimicrobial arsenal such as the carbapenems, worldwide. Thus, in the recent global priority list of antimicrobial-resistant bacteria of the World Health Organization, carbapenem-resistant A. baumannii (CRAB) is considered as a “critical priority” for the development of new antimicrobials, due to the lack of therapeutic options. This situation has promoted the search of new therapeutic strategies to deal with multidrug-resistant (MDR) A. baumannii strains displaying additional carbapenem-resistance, and non-antimicrobial approaches aimed at bacterial virulence factors may represent a promising alternative. Nevertheless, our knowledge on A. baumannii pathogenesis and virulence traits is still relatively scarce. In this Doctoral Thesis, and in order to stop the evolution of A. baumannii infections, we aimed to study more deeply the pathogenesis of CRAB infections using omics and bioinformatics to ultimately discover new therapeutic targets for anti-A. baumannii drugs. Firstly, we studied MDR/CRAB isolates from tracheobronchial aspirate samples of ICU adult patients who suffered A. baumannii bacteraemic ventilator-associated pneumonia (VAP) or remained exclusively colonised by this pathogen. We analysed the in vitro and in vivo virulence of these isolates, in order to know if the invasive isolates exhibited higher virulence than the colonising ones, but no differences were found. Moreover, when the whole-genome sequencing (WGS) data of these isolates were analysed following different approaches, again we did not find any difference between both phenotypes regarding their clonal relationship, antimicrobial resistance mechanisms, or known virulence determinants. However, the invasive A. baumannii isolates exhibited higher levels of expression of the outer membrane protein (OMP) OmpA than the colonising ones, suggesting that those phenotypes depend on the regulation of already-known or still unknown virulence factors, instead of on the genomic content. Secondly, six bacteraemic MDR/CRAB clinical isolates obtained from six clinically homogeneous ICU adult patients with bacteraemia secondary to VAP, who were subjected to optimal colistin treatment but with radically different clinical outcomes, were comparatively analyzed by WGS complemented with proteomic and immunoblot techniques. These analyses indicated that the carO gene, encoding for the second most abundant β-barrel protein of the A. baumannii outer membrane (OM), CarO, was interrupted by different disruptive events in the isolates from patients who recovered from infection, while it was intact in the isolates from patients who did not survive. When the virulence role of A. baumannii CarO was analyzed in model systems, an isogenic mutant lacking carO (ATCC 17978 ΔcarO) showed lower ability in vitro to adhere and invade cultured human lung epithelial cells, and exhibited a higher minimum lethal dose and a lower dissemination potential into essential organs and fluids in a murine model of peritoneal sepsis. All of the above deficiencies were reverted in the ATCC 17978 ΔcarO mutant transformed with a carO expression plasmid restoring OM CarO levels. Thus, the results presented here reveal a previously unnoticed virulence role for the A. baumannii OMP CarO, which may be responsible of the poor clinical outcome and therefore a potential target for the development of novel anti-A. baumannii drugs.
SIPIA-CT: stroke induced pneumonia in Andalucia: detección y validación de marcadores clínico - biológicos de neumonía asociada al ictus
(2020-06-24) Zapata Arriaza, Elena; Jiménez Hernández, María Dolores; Moniche Álvarez, Francisco; Montaner Villalonga, Joan; Medicina
Las infecciones respiratorias, y en especial la neumonía asociada al ictus (NAI), constituye la complicación médica más frecuente y uno de los principales factores responsables de mal pronóstico en pacientes con ictus. La predicción y el diagnóstico certero de dicha complicación presenta limitaciones en la actualidad, lo cual ha motivado en parte el fracaso de los ensayos clínicos orientados a demostrar el beneficio de la profilaxis antibiótica en estos pacientes. La predicción de la NAI está basada en escalas clínicas recientemente publicadas con buenas cifras de sensibilidad aunque no de especificidad, lo cual implica la necesidad de añadir otras herramientas como el uso de biomarcadores para la toma de decisiones clínicas. Estas escalas precisan de una validación externa en cohortes prospectivas, pero podrían suponer una aproximación válida para la estratificación del riesgo de sufrir una NAI en pacientes con ictus agudo. Igualmente el diagnóstico de NAI puede suponer un reto clínico al estar basado en síntomas inespecíficos en pacientes con ictus y en la utilización de la radiografía de tórax cuyo rendimiento diagnóstico es pobre en estos pacientes. Es por ello que recientemente, el grupo de estudio PISCES (Pneumonia In Stroke ConsEnSus) ha establecido criterios operacionales en la NAI para solventar dichas limitaciones. Validar dichos criterios y conocer su aplicabilidad es de vital importancia, ya que el tratamiento anti-infeccioso no es eficaz en estas condiciones, y este error en el diagnóstico podría ser responsable de los resultados negativos de los ensayos clínicos en profilaxis antibiótica. Es por ello que establecer un diagnóstico certero de neumonía asociada al ictus, mediante la validación de criterios clínicos a través de la utilización del TC de tórax usado como “gold standard”, permitirá mejorar los criterios diagnósticos de neumonía asociada al ictus (NAI) y así optimizar el tratamiento específico precoz. La combinación de escalas clínicas y biomarcadores sanguíneos, permitirá detectar de forma precoz a los pacientes con un mayor riesgo de sufrir una infección respiratoria tras el ictus. Para comprobar nuestra hipótesis de trabajo, realizamos dos estudios prospectivos observacionales, uno de ellos multicéntricos para realizar la validación externa de escalas clínicas predictoras de NAI así como los criterios diagnósticos PISCES y para la identificación de biomarcadores predictores de NAI utilizando como técnica diagnóstica la tomografía computerizada de alta resolución de tórax (TACAR). Tras la realización de dichos estudios, demostramos la elevada sensibilidad y especificidad para la detección de cualquier infección del tracto respiratorio y bronconeumonía de los criterios clínicos PISCES. Así mismo, nuestros resultados indican que las escalas A2DS2 e ISAN podrían ser las mejores en la identificación de pacientes con alto riesgo de infección respiratoria debido a su alta sensibilidad (tanto para cualquier infección respiratoria como para bronconeumonía). Por último en cuanto a los biomarcadores evaluados (MR-proADM, suPAR, SAA), los pacientes con NAI probable en base a criterios clínicos PISCES tendieron a presentar niveles más altos de MR-proADM a las 24 h y niveles más altos de suPAR a las 48 h. Sin embargo, con respecto a los hallazgos en TACAR de tórax, la MR-proADM a las 24 h y tanto suPAR como SAA a las 48 h se asociaron con la aparición de NAI. A las 24 h, un punto de corte de MR-proADM> 1.023 nmol / L tenía una sensibilidad del 80% y una especificidad del 72.2% para la neumonía. A las 48 h, tanto SAA> 25.15 mg / dL (60% de sensibilidad, 85.7% de especificidad) como suPAR> 3.14 ng / mL (80% de sensibilidad, 57.1% de especificidad) se asociaron con la presencia de infección. La combinación de SAA> 25.15 mg / dL y suPAR> 3.14 ng / mL a las 48 h tenía una sensibilidad del 80% y una especificidad del 95.8% cuando ambos biomarcadores estaban por encima del límite, y una sensibilidad del 60% y una especificidad del 94.1% cuando uno de ellos estaba por encima del límite. Por tanto, a la luz de todos los resultados, la integración de información clínica y biológica, mediante scores predictivos y biomarcadores plasmáticos, podría ser la respuesta al manejo de esta grave complicación. En estudios futuros, se debe establecer si el uso de estos biomarcadores por sí solos o asociados a criterios y escalas clínicas, resultan en una mejoría del pronóstico de los pacientes y/o una reducción del gasto sanitario.

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