Selektion und Funktion regulatorischer T-Zellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
CD4+CD25+ regulatorische T-Zellen (Treg), die den Transkriptionsfaktor FoxpS exprimieren, stellen unter physiologischen Bedingungen einen essentiellen Mechanismus dominanter Toleranz dar. Die Abwesenheit funktioneller Treg führt zu einer hochaggressiven und fatalen Autoimmunerkrankung in Maus und Mensch. In diesem Zusammenhang beinhaltet die Manipulation Antigen-spezifischer Treg in vivo die Hoffnung auf neue Strategien der Toleranzinduktion, welche konventionelle Immunsuppression durch Medikamente ergänzen oder sogar ersetzen könnten, da solche Therapien krankheitsspezifisch und nicht mit den Nebenwirkungen indiskriminatorischer Immunsuppression einhergehen. Während der Thymus zweifelsohne eine wichtige Rolle in der Generierung von Foxp3+CD25+ Treg spielt, konnten wir maßgeblich zur Identifizierung und Charakterisierung eines alternativen Entwicklungsweges außerhalb des Thymus beitragen. Diese Studien zeigten, daß die zielgerichtete Lieferung geringer Antigenmengen (~1ng) an Dendritische Zellen (DCs) - mittels einmaliger Injektion rekombinanter DEC-205 Fusionsantikörper - die Konversion naiver T-Zellen in regulatorische Foxp3+CD4+CD25+ Treg in periphären lymphatischen Organen induziert. Diese effiziente de novo Generierung von Treg wurde in Abwesenheit von DC Aktivierung erreicht, und konnte weiter durch Bedingungen verbessert werden, die während des Konversionsprozesses TGF-ß Rezeptor-vermittelte Signale verstärkten, aber IL-2 Produktion minimierten. Im Gegensatz zu in vitro induzierten Foxp3+ Zellen, persistieren durch DEC-205 Targeting generierte Treg in vivo für mehrere Monate in Abwesenheit des relevanten Antigens und behalten unter immunogenen Bedingungen einen funktioneilen Foxp3+ Treg Phänotyp bei. In Übereinstimmung mit in vivo Beobachtungen führte die Abwesenheit von Kostimulation sowie die Inhibition T-Zell-Rezeptor-vermittelter Signale in vitro ebenfalls zu einer verstärkten TGF-ß-vermittelten Induktion der Foxp3 Expression. Des weiteren zeigten Analysen globaler Genexpression - in Kombination mit Genomweiten ChIP-on-Chip Analysen, für die Promoter-Array s verwendet wurden, welche die Foxp3-Bindung an 5' Promotoren von ungefähr 16,000 annotierten Maus-Genen untersuchte - daß Foxp3 nur einen geringen Effekt auf die Genexpression in nicht stimulierten CD4+ T-Zellen hat. Stimulierte Foxp3CD4+ und Foxp3+CD4+ T-Zellen hingegen wiesen signifikante Unterschiede in der Expression von fast 1% aller murinen Gene auf. Diese Analysen führten zur Identifizierung von ~1,100 Promotoren, die direkt von Foxp3 gebunden sind, darunter eine Vielzahl von ,Treg- Signatur'-Genen. In Übereinstimmung mit der Beobachtung, daß viele Promotoren, die von Foxp3 gebunden werden, ebenfalls NFAT-Bindungsstellen aufweisen, ist die Beobachtung, daß der dominierende Effekt von Foxp3 Promoter-Bindung die Repression von Calcineurin-/NFAT-abhängiger transkriptioneller Aktivierung im Rahmen von T-Zell-Stimulation ist. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß die Generierung funktioneller Treg einen Synergismus zwischen TCR-vermittelten Signalen und Foxp3 erfordert. Zusammenfassend bietet die de novo Generierung Antigen-spezifischer Treg die aufregende Möglichkeit, unerwünschte Immunantworten durch die artifizielle Induktion von Treg jedweder bevorzugten Antigenspezifität zu kontrollieren. Beispiele für die Erwähnung in Publikationsmedien: • Foxp3 targets revealed. The Scientist (2007) http://www.the-scientist.com/news/home/42904/ • Cracking open the black box of autoimmune disease. Innovations Report (2007) sciences/report-77401.html • Autoimmune Disease Breakthrough Gained by Identification of 30 Errant Genes. AARD (American Autoimmune Related Diseases Association) (2007) http://www.aarda.org/press_release_display.php?ID=30 • ChlP'ing away at foxp3. M.S. Sundrud & A. Rao. Immunology and Cell Biology, doi:10.1038/sj.icb.7100051 (2007) • Staying in character. Nature Reviews Immunology 7, 86-87 (2007) • Regulatory T-cell development: is Foxp3 the decider? Nature Medicine 13, 250 - 253 (2007) • Faculty of 1000 Biology: evaluations for Marson & Kretschmer et al., Nature 2007, 22 445 (71 30):931. http://www.f1000biology.com/article/id/1 062687/evaluation • Faculty of 1000 Biology: evaluations for Kretschmer et al., Nat. Immunol. 2005, 6: 1219. http://www.f 1000biology.com/article/id/102976/evaluation
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005): Inducing and expanding regulatory T cells by foreign antigen. Nature Immunology, 6: 1219-1227
K. Kretschmer, I. Apostolou, D. Hawiger, K. Khazaie, M.C. Nussenzweig, and H. von Boehmer
- (2006): De novo production of antigen-specific suppressor cells in vivo. Nature Protocols, 1(2): 653-661
K. Kretschmer, T.S.P. Heng, and H. von Boehmer
- (2006): Instruction of Treg commitment in peripheral T cells is suited to reverse autoimmunity. Seminars in Immunology, 18(2): 89-92
E. Jaeckel, K. Kretschmer, I. Apostolou, and H. von Boehmer
- (2006): Making regulatory T cells with defined antigen specificity: Role in autoimmunity and cancer. Immunological Reviews, 212: 163-169
K. Kretschmer, I. Apostolou, E. Jaeckel, K. Khazaie, and H. von Boehmer
- (2006): Peptide-based instruction of suppressor commitment in naive T cells. In: Rose, N.R. and Mackay, I.R., editors. The Autoimmune Diseases. London, England, Elsevier, pp. 133-138
I. Apostolou, K. Kretschmer, and H. von Boehmer
- (2007): Foxp3 occupancy and regulation of key target genes during T-cell stimulation. Nature. 445(7130): 931-935
A. Marson, K. Kretschmer, G.M. Frampton, E.S. Jacobsen, J.K. Polansky, K.D, Maclsaac, S.S. Levine, E. Fraenkel, H. von Boehmer, and R.A. Young
