Studio dell’esalato condensato (EBC) come metodica innovativa per la caratterizzazione proteomica delle vie aeree nell’asma grave

Abstract

Background: L’esalato condensato (EBC) rappresenta una metodica non invasiva e ripetibile per campionare mediatori locali delle vie aeree. Nell’asma grave può integrare i biomarcatori convenzionali, descrivendo segnali proteomici legati ad infiammazione, danno epiteliale e rimodellamento bronchiale. Obiettivo: Valutare, in due pazienti con asma grave in trattamento con tezepelumab, la fattibilità dell’EBC per caratterizzare il profilo proteico prima e dopo terapia, con attenzione a marcatori neutrofilici/Th17, epiteliali e di rimodellamento. Metodi: I campioni di EBC sono stati raccolti a T0 e T3 mediante TURBO 23 GOLD, con respirazione a volume corrente, clip nasale, trappola per saliva e volume espirato standardizzato a 75 L tramite VOLMET. Dopo conservazione a -80 °C, i campioni sono stati processati con workflow di purificazione e analisi proteomico-citochinica. Sono stati considerati IL-8/CXCL8, IL-17A, MIP-3β/CCL19, Resistin/RETN, NGAL/Lipocalin-2, MMP9, YKL-40, ApoA1, TFF3, RBP-4, Angiogenina, MPO, Osteopontina e altri mediatori. Risultati: L’EBC ha evidenziato profili locali differenti in pazienti clinicamente simili. Nella paziente 1, dopo tezepelumab, le proteine rilevate si sono ridotte da 11 a 4, con scomparsa di marcatori di danno proteolitico, riparazione mucosale e rimodellamento; persistevano IL-8/CXCL8, IL-17A, MIP-3β e Resistin. Nella paziente 2 il profilo è rimasto più complesso, con 25 proteine post-trattamento e persistenza di NGAL, YKL-40, ApoA1, IL-17A, MIP-3β, Resistin, MMP9 e IL-8/CXCL8, suggerendo un asse Th17-chemochinico residuo. Conclusioni: L’EBC si conferma una piattaforma promettente per esplorare l’endotipo dell’asma grave e monitorare la risposta ai biologici. L’integrazione di IL-8/CXCL8 con marcatori quali YKL-40, MMP9, NGAL, TFF3, ApoA1, IL-17A e Resistin può aiutare a distinguere infiammazione neutrofilica, attivazione epiteliale e rimodellamento persistente.

Background: Condensed exhaled breath (EBC) is a noninvasive and reproducible method for sampling local airway mediators. In severe asthma, it can complement conventional biomarkers by providing proteomic signals related to inflammation, epithelial damage, and bronchial remodeling. Objective: To evaluate, in two patients with severe asthma treated with tezepelumab, the feasibility of EBC for characterizing the protein profile before and after therapy, with a focus on neutrophil/Th17, epithelial, and remodeling markers. Methods: EBC samples were collected at T0 and T3 using the TURBO 23 GOLD, with tidal-volume breathing, a nasal clip, a saliva trap, and a standardized exhaled volume of 75 L via VOLMET. After storage at -80 °C, the samples were processed using a workflow for purification and proteomic-cytokine analysis. The following were analyzed: IL-8/CXCL8, IL-17A, MIP-3β/CCL19, Resistin/RETN, NGAL/Lipocalin-2, MMP9, YKL-40, ApoA1, TFF3, RBP-4, Angiogenin, MPO, Osteopontin, and other mediators. Results: EBC revealed different local profiles in clinically similar patients. In Patient 1, following tezepelumab treatment, the number of detected proteins decreased from 11 to 4, with the disappearance of markers of proteolytic damage, mucosal repair, and remodeling; IL-8/CXCL8, IL-17A, MIP-3β, and Resistin persisted. In Patient 2, the profile remained more complex, with 25 proteins detected post-treatment and the persistence of NGAL, YKL-40, ApoA1, IL-17A, MIP-3β, Resistin, MMP9, and IL-8/CXCL8, suggesting a residual Th17-chemokine axis. Conclusions: The EBC continues to be a promising platform for exploring the endotype of severe asthma and monitoring response to biologics. Integrating IL-8/CXCL8 with markers such as YKL-40, MMP9, NGAL, TFF3, ApoA1, IL-17A, and resistin may help distinguish between neutrophilic inflammation, epithelial activation, and persistent remodeling.