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AG PD Dr. Fabricius: Immunologie, Regulation dendritischer Zellen

Leiterin

PD Dr. med. Dorit Fabricius

Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Forschungslabor Haus 16
Eythstr. 24
89075 Ulm

Tel.: 0731/500-57255
Fax: 0731/500-57042

E-Mail 1: Dorit.Fabricius[at]uniklinik-ulm.de
E-Mail 2: Dorit.Fabricius[at]uni-ulm.de

Forschungsprofil

Regulation von Interferon-α und Granzym B in humanen plasmazytoiden dendritischen Zellen

Plasmazytoide dendritische Zellen (pDC) sind entscheidende Vermittler zwischen unspezifischer und spezifischer Immunantwort. Ein besseres Verständnis der Regulation von pDC könnte helfen, immuntherapeutische Ansätze für Krebserkrankungen, Infektionskrankheiten und Autoimmunität zu verbessern. Abgesehen von der Produktion von IFN-alpha und TNF-alpha konnten wir zeigen, dass pDC große Mengen der Serinprotease Granzym B (GrB), jedoch kein Perforin sezernieren. In den letzten Jahren untersuchten wir die Regulation von GrB in pDC aufbauend auf unseren Ergebnissen, welche eine effektive Hemmung der Proliferation von T-Zellen durch pDC-GrB gezeigt haben. Während die Zytokine IL-3 und IL-10 hohe Mengen von GrB in pDC induzierten, führten Toll-like-Rezeptor-Agonisten und CD40 Ligand zu einer Hemmung der Sekretion von GrB. Um zunächst die physiologische Funktion von pDC-GrB genauer zu charakterisieren, untersuchten wir den Effekt von herkömmlichen antiviralen Impfstoffen auf pDC und fanden heraus, dass besonders FSME-Vakzine nicht nur die Sekretion von IFN-alpha induzierte, sondern auch pDC-GrB supprimierte, was eine effektive T-Zell-Antwort ermöglichte. PDC von Probanden nach FSME-Impfung produzierten dabei weniger GrB als vor der Impfung, ein Mechanismus, welcher möglicherweise zu einer erfolgreichen zellulären Impfantwort beiträgt. Somit üben pDC möglicherweise eine GrB-vermittelte Rolle unabhängig von Perforin aus, ähnlich wie es auch für regulatorische T-Zellen beschrieben wurde. Da IL-3 und IL-10 sich auch im Umfeld maligner Zellen findet, könnte pDC-GrB in die Suppression von Tumor-spezifischen T-Zellen involviert sein. Interessanterweise wurde FSME in einer Tumor-Vakzinierungsstudie als natürlicher TLR-Agonist genutzt, um pDC im Rahmen einer anti-Tumor-Immunantwort zu aktivieren und wir vermuten, dass auch die Suppression von GrB eine wichtige Voraussetzung für den beobachteten Anti-Tumor-Effekt war. Wir beabsichtigen, die Rolle von pDC-GrB weiter zu untersuchen und werden hierfür ein in vitro Kulturmodell für die Immunantwort gegen bestimmte B-Zell-Leukämien nutzen.  Durch die Einbeziehung von pDC gesunder Probanden sowie von Patienten mit B-Zell-Leukämien erhoffen wir uns, einen besseren Einblick in die immunmodulatorische Rolle von pDC und die therapeutische Beeinflussbarkeit dieser Zellpopulation zu erhalten.

Abbildung: Nach Inkubation mit dem FSME-Impfstoff transferieren plasmazytoide dendritische Zellen kein Granzym B mehr auf T Zellen.

Immunogenisierung von ALL-Zellen zur Tumorvakzinierung

Die akute lymphatische Leukämie (ALL) ist die häufigste maligne Erkrankung des Kindesalters. Auch wenn die Mehrheit der Patienten initial auf Chemotherapie anspricht, kommt es in 20% der Fälle zu Rezidiven mit einer schlechten Prognose. Daher sind neue therapeutische Strategien notwendig, um die minimale Resterkrankung (minimal residual disease) zu behandeln und das Lanzeitüberleben der Patienten zu verbessern. B-Zell-Vorläufer (BCP)-ALL-Zellen exprimieren in nur geringem Ausmaß kostimulatorische und Antigen-präsentierende Moleküle und werden daher nur unzureichend vom Immunsystem erkannt. Jüngere Berichte zeigen, dass CpG-Oligonukleotide (CpG) die Immunogenität von Non-Hodgkin-Lymphomen einschließlich B-CLL sowie in bestimmten B-Zell-Leukämien stark erhöhen können. Bei unseren Untersuchungen des Effektes verschiedener Kombinationen bekannter potenter B-Zell-Stimulatoren einschließlich CpG, Zytokinen der Interleukin (IL)-2 Familie und CD40 Ligand (CD40L) auf die Immunogenität von primären BCP-ALL-Zellen konnten wir zeigen, dass die Kombination von CpG, IL-4 und CD40L nicht nur in der Lage war, die Expression von costimulatorischen und Antigen-präsentierenden Molekülen auf BCP-ALL-Zellen zu erhöhen, sondern die BCP-ALL-Zellen befähigte, eine proliferative T-Zell-Antwort zu induzieren und zytotoxische T Zellen (CTLs) zu generieren. Bemerkenswerterweise wiesen diese CTLs dann nicht nur gegenüber behandelten, sondern auch gegenüber unbehandelten BCP-ALL-Zellen eine signifikant gesteigerte anti-leukämische Zytotoxizität auf. Unbehandelte Kontroll-BCP-ALL-Zellen induzierten selbst im allogenen System nur minimale T-Zell-Proliferation und Zytotoxizität. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Kombinationsbehandlung mit CpG, IL-4 und CD40L einen immunogeneren Phänotyp in BCP-ALL-Zellen induziert als CpG allein. Die in-vitro-CTL-Generierung soll nun weiter optimiert werden durch zusätzliche Stimulation von Tumorlysat-beladenen aktivierten pDC und die Rolle von pDC bei der antileukämischen Immunantwort genauer charakterisiert werden. Neben in-vitro Versuchen werden wir als in-vivo-Modell NOD-SCID-gamma-null-Mäuse verwenden, welche selbst über kein eigenes Immunsystem verfügen und welchen zuvor ALL-Zellen transplantiert wurden. In diesem Xenotransplantationsmodell werden wir die anti-leukämische Immunantwort von zuvor in vitro generierten spezifischen CTLs testen. Die geplante in-vivo-Studie könnte grundlegend neue Einblicke in Mechanismen der Immunogenisierung geben, sowie zur Weiterentwicklung immuntherapeutischer Vakzinierungsansätze bei therapieresistenten akuten Leukämien beitragen.

Drittmittel

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft
  • Land Baden-Württemberg (Schlieben-Lange-Programm)

Publikationen (Auswahl)

  1. Fabricius D., Neubauer M., Mandel B., Schütz C., Viardot A., Vollmer A., Jahrsdörfer B. Debatin K.M. Prostaglandin E2 Inhibits Interferon-a Secretion and Th1 Costimulation by Human Plasmacytoid Dendritic Cells via EP2 and EP4 Receptor Engagement. The Journal of Immunology (2010), 184: 677-684
  2. Jahrsdörfer B., Vollmer A., Blackwell S., Maier J., Sontheimer K., Beyer T., Mandel B., Lunov O., Tron, K., Nienhaus G.U., Simmet T., Debatin KM., Weiner GJ., Fabricius D. Granzyme B produced by human plasmacytoid dendritic cells suppresses T cell expansion. Blood (2010), 115: 1156-1165
  3. Hagn M., Ebel V., Sontheimer K., Schwesinger E., Beyer T., Fabricius D., Barth T.F.E., Viardot A., Hepp J., Scharffetter-Kochanek K., Simmet T., and Jahrsdörfer B. CD5+ B cells from individuals with systemic lupus erythematosus express granzyme B in an interleukin 21-dependent manner. The European Journal of Immunology (2010), 40(7): 2060-2069
  4. Hagn M., Schwesinger E., Ebel V., Sontheimer K., Maier J., Beyer T., Syrovets T., Laumonnier Y., Fabricius D., Simmet T., Jahrsdörfer B. Human B cells Secrete Granzyme B when Recognizing Viral Antigens in the Context of Acute Phase Cytokine IL-21. The Journal of Immunology (2009), 183: 1838-1845
  5. Fabricius D., Blackwell S.E., O'Dorisio M. S. and Jahrsdörfer B. Human Plasmacytoid Dendritic Cell Function: Inhibition of IFN-alpha Secretion and Modulation of Immune Phenotype by Vasoactive Intestinal Peptide. The Journal of Immunology (2006), 177(9): 5920-5927
  6. Fabricius D., Bonde S., Zavazava N. Induction of Stable Mixed Chimerism by Embryonic Stem Cells Requires functional Fas/FasL Engagement. Transplantation (2005), 79(9): 1040-1044
  7. Fabricius D., Zavazava N. Embryonic stem cells: technical aspects and hurdles in organ transplantation. Current Opinion in organ transplantation (2004), 9: 289-293

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