Die Rolle von Sphingosin-1-phosphat (S1P) und seiner Rezeptoren in der Notch1-mediierten T-Zellentwicklung im Thymus: TEC-abhängige und -unabhängige Signalwege

• Antragsteller: Professor Dr. Bodo Levkau
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396772280

S1P übt wichtige immunologische, inflammatorische und kardiovaskuläre Funktionen aus. Im Immunsystem steuert es über S1P Rezeptoren (S1PR) die Zirkulation, Infiltration und lokale Positionierung von Lymphozyten, worauf die Zulassung des funktionellen S1PR1 Antagonisten FTY720 für Multiple Sklerose beruht. Während S1PR1 Inhibition den Austritt einzelpositiver (SP) T-Zellen aus dem Thymus hemmt, kommt es unter chronischer FTY720 Gabe zum ~20%-igen Verlust aller Lymphozyten. Deletion des S1P-abbauenden Enzyms S1P-Lyase führt wiederrum zur Atrophie des Thymus mit massiv eingeschränktem Output. Die Gründe, Mechanismen und Konsequenzen sind weitgehend unbekannt. Der Thymus ist für das funktionelle T-Zell Repertoire unentbehrlich, und dessen altersbedingte Involution beeinträchtigt die Wiederherstellung des Immunsystems nach therapeutischer Immundepletion.Unser Schwerpunkt liegt auf der Rolle von S1P bei kardiovaskulären und metabolischen Erkrankungen und deren Auswirkungen auf das Immunsystem. In Vorarbeiten beobachteten wir, dass sowohl pharmakologische Inhibition als auch genetische Deletion der S1P-Lyase zur Thymusatrophie aufgrund bislang unbekannter T-Zell-Reifungsdefekte führte. Diese betrafen v.a. die doppeltpositiven (DP) Thymozyten. Lineage tracing Experimente identifizierten Defekte bei der Entstehung von doppeltnegativen (DN) DN2/DN3 Thymozyten sowie bei der Differenzierung von SPs aus DPs. Die entscheidenden Hinweise lieferten Beobachtungen, dass: a) weniger DNs den für die T-Zell-Entwicklung unverzichtbaren Rezeptor Notch1 exprimierten, und b) der Phänotyp von Thymusepithelzellen (TECs) unter S1P-Lyase Inhibition tiefgreifend verändert war. Im Antrag sollen die zugrundeliegenden Mechanismen geklärt und die Rolle von S1P und S1PR in der frühen, auf cross talk mit TECs angewiesenen, Phase der T-Zellentwicklung charakterisiert werden.Zunächst wird untersucht, über welche DN-ständigen S1PR S1P die Notch1 Expression hemmt und wie. Das wird in einer Co-Kultur von DNs mit Dll4-OP9 Stromazellen durchgeführt, wo S1P Agonisten, Antagonisten, S1P-Lyase-Inhibitoren sowie DNs aus S1PR- und S1P-Lyase-Kos eingesetzt werden. In vivo wird die Thymus-Entwicklung in globalen und hämatopoetischen S1PR-Kos sowie Knochenmarkschimären mit und ohne S1P-Lyase Inhibition untersucht. Weiterhin werden die TEC Phänotypveränderungen als zweite, nicht-redundante Ursache der Defekte geprüft. Dazu werden der Notch1-Ligand Dll4 und die maßgeblichen Cytokine SCF, CXCL12, CCL25 und IL-7 sowie FoxN1-regulierte Transkription unter S1P-Lyase-Inhibition, -Deletion und in S1PR-Kos geprüft. TEC-spezifische S1PR-Kos werden generiert, um die Bedeutung von S1PR bei TEC Differenzierung, Reifung und Funktion zu klären. Zuletzt werden direkte, thymus crosstalk-unabhängige Effekte von S1P auf TECs in einem 3D-Co-Kultur Modell untersucht. Die Ergebnisse werden die Rolle von S1P und S1PR in der frühen Thymushomöostase klären und mögliche Wege ihrer therapeutischen Nutzbarkeit eruieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen