Mechanismen der Expansion natürlicher Killerzellen und der neoplastischen Transformation

• Antragstellerin: Professorin Chiara Romagnani, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497784080

Eines der paradigmatischen Merkmale adaptiver Lymphozyten ist die klonale Expansion nach Antigenkontakt. Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind angeborene Lymphozyten, denen somatisch rekombinierte Antigenrezeptoren fehlen und die als Reaktion auf Pathogen-/Gefahrensignale oder Zytokine sofort aktiviert werden. Bemerkenswerterweise induziert eine Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (CMV) die Expansion einer Untergruppe von peptidspezifischen adaptiven NKG2C+ NK-Zellen, die eine globale transkriptionelle und epigenetische Umstrukturierung durchlaufen, ähnlich wie Gedächtniszellen. In unseren vorläufigen Daten haben wir scRNAseq, scATACseq, CITE-seq sowie eine Analyse mitochondrialer DNA-Mutationen (mtDNA) durchgeführt, um die Klonalität in menschlichen NK-Zellen von CMV+ und CMV- gesunden Spendern ex vivo zu verfolgen. Diese Analyse ergab, dass menschliche NKG2C+ Gedächtnis-NK-Zellen in CMV+ Spendern im Gegensatz zum konventionellen NK-Zell-Pool aus stabilen klonalen Expansionen bestehen und zwei Haupttypen offener Chromatindomänen aufweisen: Erstens, eine gemeinsame Signatur, die alle adaptiven NK-Zellen in CMV+ Spendern aufweisen ("allgemeines Gedächtnis"); zweitens, eine Reihe einzigartiger offener Chromatinregionen, die mit den drastischen Expansionen einzelner, stabiler NK-Zellklone verbunden sind ("privates Gedächtnis"). Aufgrund dieses unerwarteten Ergebnisses stellen wir die Hypothese auf, dass die Klonalität und die damit verbundenen epigenetischen Merkmale für die Expansion von NK-Zellen von Vorteil sein könnten, sie aber auch dem Risiko einer neoplastischen Transformation aussetzen. Interessanterweise machen abnorme Proliferationen von NK-Zellen, die neuerdings als chronische lymphoproliferative Erkrankung von NK-Zellen (Abk. engl. CLPD-NK) klassifiziert werden, 15 % der Erkrankungen mit großen granulären Lymphozyten (Abk. engl. LGL) aus. Dies ist verbunden mit einem Spektrum von Erkrankungen, das von Lymphozytose bis hin zu akuter lymphatischer Leukämie reicht. Die pathophysiologischen Mechanismen, die der Ausbreitung von CLPD-NK-Zellen, sowie dem Grad ihrer Klonalität, als auch der epigenetischen Umgestaltung zugrunde liegen, sind nach wie vor unklar. In diesem Projekt werden wir scRNAseq, scATACseq, CITE-seq und mtDNA-Analysen kombinieren, um NK-Zellen von gesunden CMV+ und CMV- Personen, sowie von Patienten mit diagnostizierter CLPD-NK mit unterschiedlichem klinischen Spektrum untersuchen, um mögliche gemeinsame epigenetische Merkmale und klonale Beziehungen zu konventionellen und Gedächtnis-NK-Zellen von gesunden Spendern und/oder innerhalb von Patienten zu identifizieren. Insgesamt wird dieses Projekt neue Aspekte der NK-Zellbiologie, sowie der Pathophysiologie von CLPD-NK-Erkrankungen aufdecken mit dem Ausblick auf eine potentielle Identifizierung neuer diagnostischer und prognostischer Marker der Krankheit.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen