Die Rolle der V(D)J Rekombination und CD45 Isotypen Expression in der Entwicklung humaner natürlicher Killerzellen

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Kerstin Felgentreff
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Klinische Immunologie und Allergologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531214878

Im Gegensatz zu T und B Lymphozyten, bei welchen die Rekombination von V(D)J Gen-Elementen ein entscheidender Prozess in der Generierung vielfältiger T Zell- (TZR) und Immunglobulinrezeptoren (Ig) ist, gehören natürliche Killer- (NK) Zellen zu dem innaten Immunsystem und benötigen keine klonalen Rezeptoren. Allerdings wurden nicht produktive genetische Rekombinationen in TZR und Ig Loci auch in NK Zellen gefunden was für ein multipotentes Differenzierungspotential der Lymphozytenvorläuferzellen spricht. Der Prozess der V(D)J Rekombination wird durch RAG1/2 („Rekombination aktivierende Gene“) Endonukleasen initiiert, die spezifische Signalsequenzen (RSS) erkennen und den angrenzenden DNA-Strang schneiden. Anschließend werden die DNA-Enden von Proteinen des „non-homologous end-joining“ (NHEJ) Reparaturwegs prozessiert und ligiert. Die Differenzierung humaner induzierter pluripotenter Stammzellen (iPSC) mit einem integrierten RAG1/2-Expressionsvektor in NK Zellen in vitro zeigte eine Ontogenese von RAG1/2-Expression in 3-6% der NK Zellen, was durch genomische Rekombinationen im IGH Locus bestätigt werden konnte. NK Zellen mit RAG Expression in ihrer Entwicklung exprimierten vorwiegend CD45dim/CD45RB und wiesen einen Gedächtnis-ähnlichen und terminal differenzierten Phänotyp mit zusätzlich eingeschränkter DNA-Reparaturantwort auf. Im Gegensatz dazu konnte auf NK Lymphozyten ohne nachweisbare V(D)J Rekombination eine Expression von CD45bright und vorwiegend CD45RA gefunden werden. Der Isotyp CD45RB wurde in spezifischen Gedächtniszellpopulationen von CD4+ und CD8+ T Zellen, sowie B Zellen, beschrieben. Obwohl CD45dim/CD45RO+ NK Zellen im peripheren Blut von Individuen mit Malignomen oder schweren Infektionen beobachtet wurden, sind CD45 Isotypen in ihrer Bedeutung für die Ausreifung und Funktion von NK Zellen bisher nicht im Detail untersucht. Wir möchten das Differenzierungspotenzial von iPSC-differenzierten NK Zellvorläufern in Bezug zum Auftreten von V(D)J Rekombination und CD45 Isotypenexpression in vitro untersuchen. Damit wollen wir der Frage nachgehen, ob V(D)J Rekombination ein zufälliger Prozess in dem eher variablen Differenzierungsweg von NK Zellen ist, oder ob diese Zellen eine spezifische funktionelle Bedeutung haben. Hierfür sollen NK Zellpopulationen von Patienten mit kombinierten Immundefekten aufgrund von Defekten in der V(D)J Rekombination, Patienten mit Blutkrebs, sowie Patienten mit CMV Infektion nach allogener Stammzelltransplantation hinsichtlich ihrer Ausreifung, CD45 Isotyp Expression und Funktion charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen