Contribution to the understanding of tolerance induction: The immunobiological impact of rapamycin on regulatory T cell function mediated by the chemokine homing receptor isoforms CXCR3-A and -B.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Humane T regulative Zellen, welche den Chemokin-Rezeptor CXCR3 exprimieren, weisen suppressive Aktivität in Proliferations- und Elispot Assays auf. Die detaillierte durchflusszytometrische Phänotypisierung der CXCR3+CD25hiFOXP3+ Tregs zeigt dass eine wesentliche Anzahl dieser Zellen sowohl lymphoide (CD62L, CCR7) als auch periphere Migrationsrezeptoren (CCR5) koexprimieren. Die Behandlung mitogen-aktivierter CD4+ T Zellen mit Rapamycin resultierte in einer relativen Expansion dieser CXCR3+ Tregs in vitro, im Gegensatz zu einer Behandlung mit Cyclosporin A, welches sowohl Treg-Überleben als auch deren CXCR3 Expression hemmte. CXCR3+FOXP3+ Tregs zirkulieren in der Peripherie nierentransplantierter pädiatrischer und erwachsener Patienten, welche eine auf einer mTOR-lnhibitor oder Calcineurin-Inhibitor basierenden immunosuppressive Therapie erhalten. Die Expression von peripheren Chemokinrezeptoren und insbesondere CXCR3 könnte es Tregs ermöglichen in das Transplantat einzuwandern um vor Ort Alloimmunreaktionen zu beeinfiussen und abzuschwächen. Von besonderer klinischer Bedeutung ist die Tatsache, dass die unter der Behandlung mit Rapamycin expandierte Treg Population unbeeinträchtigt den peripheren Chemokinrezeptor CXCR3 exprimieren. Die durchgeführten in vivo Untersuchungen waren mit den in vitro gewonnenen Erkenntnissen vereinbar. Eine Aussage, ob CXCR3+ Tregs das Transplantatüberleben günstig beeinflussen, konnte jedoch aufgrund mangelnder Fallzahl zu diesem Zeitpunkt nicht gemacht werden. Es wäre daher nun folgerichtig, die in vitro erzielten Ergebnisse in vivo in einem größeren Transplantationskollektiv zu verifizieren. Die gezielte Expansion funktionsfähiger Tregs mit konserviertem Migrationsmuster und die gleichzeiflge Proliferationshemmung der Teff Gegenspieler im Rahmen eines mTOR-lnhibitor enthaltenden immunsuppressiven Therapieregimes könnte so die periphere Immunantwort günstig modulieren um so das Einwandern und die lokale Wirkung regulativer T Zellen im Transplantat zu amplifizieren. Auf der anderen Seite gilt es, die Gegenspieler der regulativen T Zellen - die Teff Zellen - effektiv zu hemmen ohne die immunoregulative Komponente negativ zu beeinfiussen. Vorangegangene Forschungsarbeiten im Labor von Professor Briscoe zeigten für Endothelzellen, dass Rapamycin neben mTOR auch die Aktivierung der Phosphokinase B (pAkt) hemmt (35-37). Der Antragsteller konnte zeigen, daß VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) in humanen CD45RO+ CD4+ TMEM Zellen Akt und ERK aktiviert sowie die Produktion inflammatorischer Zytokine wie z.B. IFN-y anregt Es ist durchaus vorstellbar, dass die Signaltransduktion der VEGF-Rezeptor Isoformen Flt-1 bzw. KDR via Akt in TMeff Zellen durch Rapamycin ebenso gehemmt werden könnte. Die durch lokal sezemiertes VEGF vermittelten Effekte wie Chemotaxis und T Zellkostimulation könnten so zusätzlich reduziert und ein längeres Transplantatüberleben bewirken. Rapamycin hätte somit ein polymodales Wirkprofil, es könnte nicht nur aufgrund der Proliferationshemmung und Apoptoseinduktion des Teff Zellpools und relativer Expansion CXCR3+ T regulativer Zellen die periphere Immunantwort tolerogen modulieren, sondern auch mittels einer Hemmung der VEGF-VEGF-Rezeptorinteraktion die Chemotaxis der Teff Zellen reduzieren. Rapamycin könnte so in Kombination mit zusätzlichen Immunsuppressiva wie z.B. MMF nicht nur effizient Abstossungsreaktionen verhindern sondern auch eine tolerogene Wirkung entfalten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- mTOR-understanding the clinical effects. Transplant Proc. 2008 Dec; 40(10 Suppl): S9-S12
Contreras AG, Dormond O, Edelbauer M, Calzadilla K, Hoerning A, Pal S, Briscoe DM
- Cutting Edge: Vascular Endothelial Growth Factor-Mediated Signaling in Human CD45RO+ CD4+ T Cells Promotes Akt and ERK Activation and Costimulates IFN-γ Production. J. Immunology 2010 Jan 15; 184(2): 545-549
Hoerning A, Basu A, Datta D, Edelbauer M, Stack MP, Calzadilla K, Pal S, Briscoe DM
- Modulation of T Cell Activation by Malignant Melanoma Initiating Cells. Cancer Research 2010, 15; 70(2): 697-708
Schatton T, Schuette U, Frank NY, Zhan Q, Hoerning A, Robles SC, Zhou J, Hodi FS, Spagnoli GC, Murphy GF, Frank MH
