Untersuchung des immunmodulierenden Mechanismus von Flagellin A (FlaA)- Fusionsproteinen an der Schnittstelle zwischen Zellmetabolismus, TLR-Signaltransduktion und Inflammasom-Aktivierung

• Antragsteller: Dr. Stephan Scheurer; Privatdozent Dr. Stefan Schülke
• Fachliche Zuordnung: Klinische Immunologie und Allergologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408055700

Fusionsproteine (FP) bestehend aus dem TLR5-Liganden Flagellin und Pathogen-Antigenen induzieren effizient neutralisierende Antikörperantworten und stellen potente prophylaktische Vakzinkandidaten dar. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Verwendung solcher FP auch in der Behandlung von Allergien von Vorteil sein könnte. In Vorarbeiten haben wir unter Verwendung von Ova als Modelantigen gezeigt, dass die Vakzinierung mit dem FP rFlaA:Ova eine gastrointestinale Allergie in Mäusen verhinderte. Dieses Proof-of-concept haben wir auf die klinisch relevanten Pollenallergene aus Beifuß (Art v 1) und Birke (Bet v 1) übertragen: Alle getesteten FP waren in der Lage Allergen-spez.TH2-Antworten sowie eine allergische Sensibilisierung im Mausmodel zu verhindern. Diese Effekte wurden begleitet von einer starken Induktion Allergen-spez. TH1 Antworten, der Produktion Allergen-spez. IgG2a- sowie einer Unterdrückung Allergen-spez. IgE Antikörper.In weiterführenden Studien haben wir den Mechanismus der Immunmodulation untersucht und dabei herausgefunden, dass (1) FP eine Maturierung und Aktivierung von Dendritischen Zellen (mDCs) vermitteln, die durch die Sekretion sowohl pro- als auch anti-inflammatorischer Zytokine charakterisiert ist, (2) die FP-vermittelte IL-10 Sekretion die Produktion von TH1 (IFN- und TH2 (IL-4, IL-5, IL-13) Zytokinen in Ko-Kulturen von mDCs mit Allergen-spez. CD4 T-Zellen in vitro unterdrückte, (3) die Stimulation von mDCs mit rFlaA:Betv1 zu einer erhöhten, mTOR-vermittelten metabolischen Aktivität führt und (4) die mTOR-Aktivierung die anti-inflammatorische IL-10, nicht aber die pro-inflammatorische Zytokinsekretion vermittelt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die FP-vermittelte pro- und anti-inflammatorische Zytokinsekretion durch unterschiedliche Signalwege reguliert werden.Im vorgeschlagenen Forschungsprojekt wollen wir die immunmodulierenden Mechanismen von FP an der Schaltstelle zwischen Zellmetabolismus, TLR-Signaltransduktion und Inflammasom-Aktivierung weiter untersuchen. Das Projekt besteht aus 2 Teilprojekten: In Teilprojekt 1 untersuchen wir (I) welche Zelltypen zu dem immunmodulierenden Potential von FP in vivo beitragen und (II) wie immunologische Aktivierung der DCs und verschiedene metabolische Stoffwechselwege in murinen und humanen DCs miteinander interagieren. In Teilprojekt 2 untersuchen wir den Beitrag beider Flagellin-aktivierter Signaltransduktionswege (TLR5 und Inflammasom) zu der beobachteten pro- und anti-inflammatorischen Immunantwort sowie der Aktivierung des DC Metabolismus. Hierbei kommen 2 Strategien zum Einsatz: (I) Silencing der Inflammasomaktivität oder seiner Komponenten mittels CRISPR/Cas9 und (II) selektives "Targeting" von TLR5 oder NLRC4 mittels modifizierter Fusionsproteine.Zusammenfassend werden die erhaltenen Ergebnisse unser Verständnis der immunmodulierenden Mechanismen von FP verbessern. Dies wird uns erlauben Strategien zur Behandlung allergischer Erkrankungen zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen