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Immune-regulation of allogeneic stimulation by CTLA4Ig
propagating CD4+CD25+FoxP3+ T cells in an IDO independent fashion
Edda Veith
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Andreas Heitger
DOI
10.25365/thesis.15833
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29971.45953.872165-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die hämtopoetische Stammzelltransplantation (HSZT) ist eine vielversprechende, kurative Behandlungsmöglichkeit für eine Vielzahl von Krankheiten, wie zum Beispiel Leukämien, malignen Lymphknotenerkrankungen und angeborenen Immundefekten. Das Ziel der HSZT liegt in der Wiederherstellung einer durch Spenderzellen vermittelnden Hämatopoese im Patienten (Transplantationsempfänger). Dieser Prozess, auch als Chimärismus bezeichnet, soll langfristig den zumindest teilweisen Ersatz des eigenen Immunsystems durch das des Spenders gewährleisten. Damit die transplantierten Stammzellen anwachsen können ohne abgestoßen zu werden, muss sich der Patient zuvor einer immunsuppressiven Behandlung mittels Radio- und/ oder Chemotherapie unterziehen. Jedoch ist die HSZT für den Patienten mit erheblichen Risiken verbunden und ihre Anwendung daher derzeit auf vital bedrohliche Erkrankungen limitiert, da es infolgedessen zu bedrohlichen Infektionskrankheiten und/ oder einer Allo-Immunreaktion („graft-versus-host“ – GvHD) kommen kann. Tatsächlich ist die GvHD, bei der die transplantierten allo-reaktiven T Lymphozyten des Spenders die Organe des Patienten als fremd erkennen und bekämpfen, eine häufig auftretende, ungewollte und gefürchtete Nebenerscheinung. Daher führt die Kombination aus Immunsuppression, verzögerter Wiederherstellung des Immunsystems durch neugebildete Immunzellen, Infektionen und GvHD zu einer hohen Morbiditäts- und Mortalitätsrate bei HSZT Empfängern. Abhilfe dafür kann eine T Zellpopulation leisten, die trotz Ausschaltung/ Reduktion ihres allo-reaktiven Potentials ihre Effektivität gegen pathogene Infektionserreger und maligne Empfängerzellen beibehält. Eine Möglichkeit besteht in der Anwendung des pharmakologisch hergestellten Fusionsproteins CTLA4-Ig. In vitro Studien haben gezeigt, dass CTLA4-Ig die antigen-spezifische Immunantwort unterdrückt (Anergie), indem es die CD28:CD80/86 Co-Stimulation blockiert. Weiters wurde postuliert, dass dessen Wirkung zur Ausbildung eines spezifischen regulatorischen Phänotyps Dendritischer Zellen (DZ), vermittelt durch die Aktivität des Tryptophan – metabolisierenden Enzyms Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO), führt. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde in der vorliegenden Studie die immuno-regulatorisch vermittelnde Rolle von CTLA4-Ig in einem allogenen in vitro Modell basierend auf Mauszellen untersucht, in dem allogene Balb/c T Zellen mit C57BL/6 DZ, generiert aus Milz und Knochenmark, co-kultiviert wurden. Es konnte gezeigt werden, dass die Präsenz von CTLA-4Ig während der Co-Kultur zu einer starken Unterdrückung der allogenen T-Zell Antwort führte. Dieser inhibierende Effekt durch CTLA-4Ig konnte jedoch weder mit der Aktivierung des immuno-modulatorischen Enzyms IDO, noch mit der Induktion eines DZ regulatorischen Phänotyps in Verbindung gebracht werden sondern beeinträchtigte direkt die Interaktion von T-Lymphozyten und DZ in der Co-Kultur und betraf präferenziell die CD4+ T- Zell Antwort. Weiters konnte in diesen CD4+ T-Zell Populationen eine hohe CD25+CD62L+FoxP3+ Expression, kompatibel mit einem regulatorischen Phänotyp, nachgewiesen werden. Dieser regulatorische Phänotyp konnte sogar nach Restimulation aufrechterhalten werden.
Zusammenfassend, CTLA-4Ig hemmt die allogene proliferierende T Zell Antwort auf eine IDO unabhängige Art und Weise und fördert die Ausbildung eines regulatorischen T Zell Phänotyps. Die Expansion regulatorischer T Zellen, vermittelt durch CTLA-4Ig, stellt möglicherweise eine neue therapeutische Alternative dar um Nebenwirkungen, die während einer Stammzelltransplantation auftreten, zu lindern.
Abstract
(Englisch)
Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) has emerged as a promising curative treatment modality for a variety of diseases, including leukemia, lymphoma and congenital immunodeficiency syndromes. The ambition of a successful HSCT is to stably establish and maintain donor-type hematopoiesis in the recipient, termed chimerism. Successful introduction of a stable chimerism implies a profound and prolonged manipulation of the recipient immune system which is achieved by radiation and/ or chemotherapy. This immunosuppressive conditioning is necessary to mediate engraftment and to prevent rejection. Furthermore, it eradicates additional residual malignant diseases. Thus, during a prolonged period of immune suppression and dysregulation after HSCT, the patient is at high risk for developing severe infections or graft-versus-host disease (GvHD) since immune reconstitution is slow and functionally impaired. Due to the high frequency of allo-reactive T cells, the risk of GvHD is much higher than the capability to develop protective immunity against environmental pathogens during T cell reconstitution. All these facts contribute to a major extent to transplant related morbidity and mortality (TRM).
T cells specifically tolerant against recipient allo-antigens are critical to provide recipients of HSCT with T cell immunity without promoting GvHD. The chimeric protein CTLA-4Ig was previously described to induce antigen-specific T cell unresponsiveness (anergy) in vitro by blocking the CD28:CD80/86 costimulatory pathway. Furthermore, it was reported to affect dendritic cell (DC) function via the induction of the immunosuppressive indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO) pathway, thus promoting a DC regulatory phenotype. Consequently, we studied immuno-regulation mediated by CTLA-4Ig in an allogeneic setting using C57BL/6 splenic and bone marrow derived DCs as stimulators of allogeneic Balb/c T cells. We found that CTLA4-Ig potently dampened allogeneic T cell responses when present during T cell/DC co-culture. This dampening effect was neither related to the activation of the IDO pathway nor to the induction of a DC regulatory phenotype, but directly affected DC/T cell crosstalk and preferentially targeted the CD4+ T cell response. Moreover, CD4+ T cells recovered from those DC/T cell co-cultures yielded a T cell population with a high expression in CD25+CD62L+FoxP3+ suggesting a CTLA4-Ig mediated regulatory phenotype. Remarkably, this regulatory phenotype was preserved upon restimulation.
In conclusion, CTLA4-Ig inhibits allo-stimulated T cells in an IDO independent fashion by modulating the allogeneic, proliferative T cell response while propagating a regulatory phenotype. Therefore, expanding regulatory T cells as mediated by CTLA-4Ig may open a new therapeutic window for successful T cell therapy during HSCT.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
allogeneic HSCT fusion protein CTLA-4Ig regulatory T cells IDO
Schlagwörter
(Deutsch)
allogene HSCT Fusionsprotein CTLA-4Ig regulatorische T Zellen IDO
Autor*innen
Edda Veith
Haupttitel (Englisch)
Immune-regulation of allogeneic stimulation by CTLA4Ig
Hauptuntertitel (Englisch)
propagating CD4+CD25+FoxP3+ T cells in an IDO independent fashion
Paralleltitel (Deutsch)
Immunregulation von allogener Stimulation durch CTLA-4Ig: Propagieren von CD4+CD25+FoxP3+ T Zellen in einer IDO unabhängigen Weise
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
108 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Stephan Ladisch ,
Johannes Stöckl
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines
AC Nummer
AC08935114
Utheses ID
14210
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |