Modularität und Anwendungen von synthetischen Zytokinrezeptoren

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Scheller
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492217394

Zytokine sind maßgeblich an pathophysiologischen Prozessen beteiligt. Die Signaltransduktion wird durch biologische Schalter vermittelt, typischerweise durch die Zytokin-induzierte Umwandlung monomerer in multimere Transmembranrezeptoren. Strukturelle und funktionelle Kenntnisse über die Zytokinsignalgebung erlaubten die Entwicklung eines komplett synthetischen Zytokin/Zytokinrezeptorsystems (SyCyR), das auf synthetischen homo- und heteromeren GFP- und mCherry-Zytokinen und passenden synthetischen Nanobodyrezeptoren basiert. Mit diesem Antrag wollen wir mit dem SyCyR-System drei Schwerpunkte angehen: 1. es gelang uns, das SyCyR-System auf die zentralen Tumor Nekrose Faktor Rezeptor Superfamilie (TNFRSF) Mitglieder Fas und TNFR1/2 zu übertragen, die Apoptose und/oder NFB Aktivierung vermitteln. Um einen möglichen Crosstalk in der TNFRSF zu untersuchen, sollen nun SyCyRs für Fas, TNFR1/2, LTR, CD27, RANK und BAFFR frei miteinander kombiniert werden. Diese SyCyRs sollen zudem zur Identifikation von loss-of-function und damit krankheitsauslösenden single nucleotide variants (SNV) dienen. Um die Analyse der SyCyR-induzierten NFB-Aktivierung zu erleichtern, soll ein NFB-easy-read-out System (NERO) entwickelt werden, welches auf der NFB-induzierten Expression eines synthetischen Interleukin 6 (IL-6)-Gens in Ba/F3-gp130 Zellen basiert. Die Aktivierung des gp130 Rezeptors durch dieses synthetische IL-6 bewirkt dann die pSTAT/pERK-abhängige Proliferation der Zellen. 2. Unsere bisher unveröffentlichten Daten zeigen, dass ein selbstentwickeltes Antikörper:anti-idiotypisches Nanobodypaar synthetische gp130 Signalgebung ermöglicht, womit wir die Basis für die klinische Entwicklung des SyCyR-Systems gelegt haben. Im Gegensatz zu synthetischen GFP- und mCherry-Liganden sind der Antikörper Palivizumab und der anti-idiotypische Nanobody nicht immunogen. Initial wird das selektierte Antikörper:Nanobodypaar in seiner Effektivität optimiert. Nach der Herstellung von optimierten SyCyRs für gp130 und Fas, wird das Aktivierungs- und Apoptosepotential in primären T- und NK-Zellen in vitro und in vivo untersucht. 3. Letztendlich sollen zellbasierte Schaltkreise durch synthetische Signalgebungsschleifen entwickelt werden. In seiner einfachsten Form werden verschiedene Ba/F3 Zellen erzeugt, die zwei synthetische genetische Steuerelemente enthalten, ein synthetisches gp130 Rezeptorgen und ein synthetisches Zytokingen, welches unter der Kontrolle eines minimalen STAT3 Promotors steht und dadurch die zellautonome Rückkopplungsschleife bildet. Auf diese Art und Weise soll die zelluläre Proliferation vermittelt werden. Das beantragte Projekt muss im Kontext der Zulassung der autologen CAR T-Zelltherapie und der Entwicklung von theragnostischen Zelllinien zur zukünftigen Krankheitstherapie gesehen werden und wird diese durch die zielgenaue Regulation der Proliferation und Apoptose erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen