Identifizierung von Determinanten für die T-Zell Differenzierung in Zustände der Exhaustion und Anergie durch multiplexierte Interventionen

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Claassen, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450981591

T-Zell-Exhaustion ist ein Immunzellzustand, der mit chronischen Virusinfektionen sowie mit einer beeinträchtigten Immunabwehr bei Krebserkrankungen verbunden ist, und der weltweit mehr als 2 Milliarden Menschen betrifft. Anergie ist ein weiterer ähnlicher Immunzellzustand, der ebenfalls durch kontinuierliche Antigenexposition hervorgerufen wird, jedoch im Gegensatz zu chronischen Infektionen ohne Entzündung einhergeht. Die kausalen molekularen Mechanismen, die zu Exhaustion und Anergie führen, sind aufgrund der Schwierigkeit, das komplexe und dynamische Zusammenspiel der Regulatoren der T-Zell-Differenzierung in vivo zu erklären, schwer zu definieren.Wir streben die Identifikation von neuen kausale Transkriptionsmechanismen an, die auf die wenigen bekannten Kandidaten wie beispielsweise TOX ergänzen und zur Exhaustion und Anergie von T-Zellen führen. Zu diesem Zweck schlagen wir einen integrierten multiplexierten in vivo Einzelzell-Interventionsscreen und einen kausalen Inferenzansatz vor. Wir untersuchen die Exhaustion von CD8 + T-Zellen im Zusammenhang mit einer akuten und chronischen Infektion mit dem Lymphozytischen Choriomeningitis Virus (LCMV) bei Mäusen, einem etablierten und anerkannten in vivo Modellsystem für chronische Virusinfektionen. Wir werden einen multiplexierten CROP-seq-Interventionsscreen in Verbindung mit einem Zeitreihen single-cell RNA-seq Reradout von Antigen-spezifischen CD8+ T-Zellen im Verlauf einer chronischen Infektion durchführen. Wir schlagen vor, kausale Markov-Modelle aus den resultierenden Daten durch vergleichende und integrative RNA-Velocity Analyse abzuleiten. Dieser Ansatz wird überprüfbare Hypothesen zu bestimmten Driver-Genen generieren, die über den Differenzierungspfad von CD8 + T-Zellen entscheiden. Die Validierung des Differenzierungspotentials dieser Gene wird in vivo durch gezielte Untersuchung in LCMV-spezifischen CD8+ T-Zellen mit dieser Expressionssignatur durchgeführt. Validierte Mechanismen und Driver-Gene in unserem in vivo Modellsystem werden rationale Interventionen motivieren, um die Erschöpfung von T-Zellen im Zusammenhang mit chronischen Infektionen oder Krebs beim Menschen positiv zu modulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Annette Oxenius