Expression of Immune Checkpoints LAG-3, CTLA-4, TIM-3, and PD-1 in Beta-Thalassemia Patients Treated Using HbF Augmentation Therapy and Regular Transfusions

Objective: Beta-thalassemia is an inherited hemoglobin disorder caused by mutations in the HBB gene encoding beta-globin chains. Severe anemia secondary to defective globin chains, chronic hemolysis, and ineffective erythropoiesis necessitate transfusion support from early childhood. Recently used treatment options with promising results in resource-limited countries include drugs that augment fetal hemoglobin (HbF), such as hydroxyurea and thalidomide. Although effective in alleviating anemia and related symptoms, these drugs, and particularly thalidomide, are also known for their immunomodulatory roles. Furthermore, repeated transfusions for patients with compromised immune systems increase the risk of infections and weakened immunity. The key regulators of immune systems include immune checkpoints, or cell surface molecules on immune cells. Limited studies are available on the expression of immune checkpoint molecules such as LAG-3, CTLA-4, TIM-3, and PD-1 in thalassemia and its treatment. This study aimed to compare LAG-3, CTLA-4, TIM-3, and PD-1 expression levels in patients treated using HbF-augmenting drugs or transfusions and with iron overload. The findings provide insight into immune regulation in beta-thalassemia and response to treatment.
Materials and Methods: Gene expression levels of LAG-3, CTLA-4, TIM- 3, and PD-1 were quantified using real-time polymerase chain reaction in patients being managed with blood transfusions (n=33) or HbFaugmenting drugs (n=140) compared to healthy controls (n=27).
Results: This study revealed increased expression of LAG-3 in patients regardless of treatment, whereas increased CTLA-4 was observed in patients receiving regular transfusions. The expression levels of TIM-3 and PD-1 were higher in patients receiving HbF augmentation therapy compared to both patients receiving blood transfusions and the healthy control group. A very weak to nonexistent correlation was found between serum ferritin and immune checkpoints.
Conclusion: The findings of this study are suggestive of alterations in immune regulation in beta-thalassemia that could be attributed to thalassemia itself, repeated exposure to blood products, recurrent infections, and the use of immunomodulatory drugs.

Keywords: Beta-thalassemia, HbF augmentation therapy, Hydroxyurea, Thalidomide, Immune checkpoints

Beta-Talasemi Hastalarında HbF Artırıcı Tedavi ve Düzenli Transfüzyonlar ile Tedavi Edilen Hastalarda LAG-3, CTLA-4, TIM-3 ve PD-1 İmmün Kontrol Noktalarının Ekspresyonu

Amaç: Beta-talasemi, beta-globin zincirlerini kodlayan HBB genindeki mutasyonların neden olduğu kalıtsal bir hemoglobin bozukluğudur. Kusurlu globin zincirlerine, kronik hemolize ve etkisiz eritropoeze bağlı gelişen şiddetli anemi, erken çocukluk döneminden itibaren transfüzyon desteğini gerekli kılmaktadır. Kaynak kısıtlı ülkelerde umut vaat eden sonuçlar ile yakın zamanda kullanılan tedavi seçenekleri arasında hidroksikarbamid ve talidomid gibi fetal hemoglobini (HbF) artıran ilaçlar yer almaktadır. Bu ilaçlar, özellikle talidomid, anemiyi ve ilişkili semptomları hafifletmede etkili olmakla birlikte immünomodülatör rolleri ile de bilinmektedir. Ayrıca, bağışıklık sistemi baskılanmış hastalarda tekrarlayan transfüzyonlar enfeksiyon riskini artırmakta ve bağışıklığı zayıflatmaktadır. Bağışıklık sisteminin temel düzenleyicileri arasında immün kontrol noktaları veya bağışıklık hücrelerinin yüzey molekülleri yer almaktadır. Talasemi ve tedavisinde LAG-3, CTLA-4, TIM-3 ve PD-1 gibi immün kontrol noktası moleküllerinin ekspresyonu hakkında sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışma, HbF artırıcı ilaçlar veya transfüzyonlar ile tedavi edilen ve demir yükü olan hastalarda LAG-3, CTLA-4, TIM-3 ve PD-1 ekspresyon düzeylerini karşılaştırmayı amaçlamıştır. Bulgular, beta-talasemide immün regülasyon ve tedaviye yanıt konusunda fikir vermektedir.
Gereç ve Yöntemler: Kan transfüzyonu ile yönetilen (n=33) veya HbF artırıcı ilaçlar kullanan (n=140) hastalarda LAG-3, CTLA-4, TIM-3 ve PD-1’in gen ekspresyon düzeyleri, sağlıklı kontrollerle (n=27) karşılaştırılarak gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu kullanılarak ölçülmüştür.
Bulgular: Bu çalışma, tedavi şeklinden bağımsız olarak hastalarda LAG-3 ekspresyonunun arttığını, düzenli transfüzyon alan hastalarda ise CTLA-4’ün arttığını göstermiştir. TIM-3 ve PD-1 ekspresyon düzeyleri, HbF artırıcı tedavi alan hastalarda hem kan transfüzyonu alan hastalara hem de sağlıklı kontrol grubuna kıyasla daha yüksek bulunmuştur. Serum ferritin ile immün kontrol noktaları arasında çok zayıf veya var olmayan bir korelasyon saptanmıştır.
Sonuç: Bu çalışmanın bulguları, beta-talasemide talaseminin kendisine, kan ürünlerine tekrarlayan maruziyete, tekrarlayan enfeksiyonlara ve immünomodülatör ilaç kullanımına atfedilebilecek immün regülasyonda değişikliklere işaret etmektedir.

Anahtar Kelimeler: Beta-talasemi, HbF artırıcı tedavi, Hidroksikarbamid, Talidomid, İmmün kontrol noktaları