Immunzellen können zur Gewebeheilung programmiert werden

Die Hauptfunktion des Immunsystems besteht darin, den Körper gegen Infektionen oder Krebs zu verteidigen. In den letzten Jahren haben Untersuchungen an Mäusen gezeigt, dass Immunzellen auch die wichtige Aufgabe haben, die Heilung von geschädigtem Gewebe zu unterstützen und die normale Funktion von gesundem Gewebe aufrecht zu erhalten. Ein Typ von Immunzellen mit besonders starken geweberegenerativen Eigenschaften sind die regulatorischen T-Zellen (Treg).

 

Frühere Studien an Mäusen haben eine wichtige Rolle dieser Zellen bei der Förderung der Gewebeheilung bei virusvermittelten Lungenschäden, Schlaganfall, Darmentzündungen, Muskelreparatur und Stoffwechselstörungen gezeigt. Es blieb jedoch bisher unklar, ob das menschliche Immunsystem über vergleichbare Fähigkeiten verfügt. RCI-Wissenschaftler haben nun gewebeheilende Treg-Zellen im Menschen identifiziert und charakterisiert.  Außerdem entwickelten sie eine Herstellungsmethode, um diese Zellen im Labor zu produzieren, was die Möglichkeit eröffnet, diese Zellen für die regenerative Medizin einzusetzen. Diese Ergebnisse wurden jetzt in der Zeitschrift Immunity veröffentlicht. Die RCI Wissenschaftler Dr. Michael Delacher und Prof. Dr. Markus Feuerer bauen auf ihren früheren Studien auf, in denen sie geweberegenerative Treg-Zellen in Mäusen untersuchten [1,2] und ihren Entwicklungsweg aufklären konnten [3].

 

Die Funktionen von Zellen werden durch "Ein"- und "Aus"-Schalter koordiniert. Diese sind über das gesamte Genom verteilt und steuern die Aktivität der einzelnen Gene. Zusammen bilden diese einen "epigenetischen Fingerabdruck", der hochspezifisch für einen bestimmten Zelltyp ist. Durch den Vergleich der epigenetischen Fingerabdrücke von gewebeständigen Treg-Zellen bei Menschen und Mäusen identifizierten die Wissenschaftler eine übereinstimmende gewebeheilende Treg-Signatur. "Diese epigenetische Signatur in Kombination mit der Erstellung von Genexpressionsprofilen ermöglichte es uns, die genaue Natur der menschlichen gewebeheilenden Treg-Zellen zu bestimmen", sagt Delacher. "Wir fanden heraus, dass diese Treg-Zellen mehrere Merkmale mit einem anderen Typ von T-Zellen gemeinsam haben - den so genannten T – follikulären Helfer (Tfh)Zellen - einer T-Zellgruppe, die die Produktion von Antikörpern koordiniert", so Malte Simon, Bioinformatiker aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum, der an der bioinformatischen Analyse dieser Studie beteiligt war. Diese Beobachtung erwies sich als entscheidend für die Entwicklung eines Herstellungsprotokolls für geweberegenerative Treg-Zellen. "Da die Kulturbedingungen, die die Bildung von Tfh-ähnlichen Zellen fördern, bereits bekannt waren, haben wir sie für die Herstellung von geweberegenerativen Treg-Zellen übernommen", sagt Lieke Sanderink, Doktorandin am RCI, die sich mit der Programmierung von Treg-Zellen beschäftigt.

 

Auf dieser Basis planen die RCI-Wissenschaftler nun, spezifische Zelltherapien mit gewebeheilenden Treg-Zellen für die regenerative Medizin zu entwerfen. "Wir könnten diese Zellen nutzen, um Gewebeschäden nach einer Knochenmarktransplantation zu reparieren, eine Behandlung zur Bekämpfung von Leukämie und anderen Blutkrebsarten", sagt Feuerer. Eine dunkle Seite der geweberegenerativen Treg-Zellen ist ihre Unterstützung des Tumorwachstums. "Sobald wir besser verstehen, wie diese Zellen ihre Funktionen aktivieren, können wir vielleicht ihre kontraproduktiven Effekte in Tumoren hemmen, um den Erfolg der Krebsbehandlung zu verbessern", sagt Philipp Beckhove, der wissenschaftliche Leiter des RCI.

 

Publikation:

Delacher M, Simon S, Sanderink L, Hotz-Wagenblatt A, Wuttke M, Schambeck K, Schmidleithner L, Bittner S, Pant A, Ritter U, Hehlgans T, Riegel D, Schneider V, Groeber-Becker FK, Eigenberger A, Gebhard C, Strieder N, Fischer A, Rehli R, Hoffmann P, Edinger M, Strowig T, Huehn J, Schmidl C, Werner JM, Prantl L, B Brors B, Imbusch CD, Feuerer M. Single-cell chromatin accessibility landscape identifies tissue repair program in human regulatory T cells. Immunity, 2021

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.03.007

 

Referenzen:

1 Delacher M, et al. Genome-wide DNA-methylation landscape defines specialization of regulatory T cells in tissues. Nature Immunology, 2017; 18(10):1160-1172

2 Delacher M, et al. RBPJ expression in regulatory T cells is critical for restraining TH2 responses. Nature Communications, 2019; 10(1):1621.

3 Delacher M, et al. Precursors for Nonlymphoid-Tissue Treg Cells Reside in Secondary Lymphoid Organs and Are Programmed by the Transcription Factor BATF. Immunity, 2020; 18;52(2):295-312

 

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