Tracking allergen specific T cells in multi-food allergy

点击翻译按钮获取中文摘要

PROJECT SUMMARY     Food allergy (FA) affects 8% of children and 5% of adults in the U.S., and 30% of those have clinical  reactivity to multiple foods. In 2 independent phase 1 clinical trials, we showed that simultaneous oral  desensitization (D) to multiple food allergens (multi-­OIT) is safe and feasible, and can be achieved in 6-­9  months with anti-­IgE adjunctive therapy. Polarization of naïve T cells into IL-­4-­secreting Th2 cells is the first  step leading to allergic responses. Thus, understanding how modulation of T cell responses can lead to D  or sustained unresponsiveness (SU) during successful OIT is critical. We propose to monitor T cells using  innovative technologies in: (1) each of the cohorts proposed in Project 1 (i.e., multi-­FA participants (n=60)  treated with multi-­OIT +/-­ omalizumab or dupilumab who develop D [defined as a positive food challenge  reaction after a 6 week withdrawal of OIT] vs. SU [defined as a negative food challenge reaction after  withdrawal of OIT] to the respective allergens in their multi-­OIT);; (2) long term follow up studies of >240  participants on OIT;; and (3) GI biopsies obtained over time in OIT participants). In Project 3, we will  investigate whether changes in participants’ T cell subpopulations can identify markers predictive of clinical  outcomes. We particularly will focus on changes in allergen-­specific Th2 cells in those who exhibit favorable  responses to OIT. By characterizing and quantifying the modulation of T cell phenotype and function  associated with various multi-­OIT outcomes, we will identify T cell signatures of SU in multi-­FA participants.  Our main hypotheses are that successful multi-­OIT will: (1) reprogram total and allergen-­specific Th2 cells  to Th1 and/or Treg subtype, (2) replace allergen-­specific Th2 cells by Th1 and Treg subtype, and/or (3)  expand allergen-­specific clones with diverse phenotype and function, potentially overriding the effects of  Th2 cells. We speculate that stable epigenetic changes in IL4, IL10, IFNγ and/or FOXP3 genes mediate the  anticipated shift from Th2 phenotype, contributing to SU. To test these hypotheses, we propose to: (Aim 1)  Characterize the immunophenotypic and functional changes induced by multi-­OIT in total and allergen-­ specific T cells;; (Aim 2) Use MHC class II multimers to sort allergen-­ (peanut/milk/cashew) specific single  cells and perform targeted RNA-­seq to investigate their molecular signatures and clonal ancestry at single  cell resolution;; and (Aim 3) Quantify epigenetic changes (i.e., methylation of CpG islands) in key genes  (i.e., FOXP3, IL4, IFNγ, IL10) to assess possible links between gene methylation, and thus expression of  these genes, and favorable OIT clinical outcomes. If we achieve these aims, we expect our results will both  provide new insights into the mechanisms underlying successful clinical outcomes in multi-­OIT and improve  understanding of the immune changes that can contribute to successful outcomes in OIT.