Identifizierung und Überexpression immunregulatorischer Moleküle in dendritischen Zellen zur gezielten Modulation ihrer T-Zell-stimulierenden Eigenschaften

Die Modifizierung von dendritischen Zellen (DCs) in vitro erfolgt meist durch eine Behandlung mit Mediatoren, die den Aktivierungszustand sowie die T-Zell-polarisierenden DC-Eigenschaften verändern. In dieser Doktorarbeit sollten zunächst mediatorinduzierte tolerogene Schlüsselmoleküle identifiziert werden. Als Modell wurden murine Knochenmarkszellen unter DC-differenzierenden Bedingungen mit dem Glucocorticoid Dexamethason (DEX) behandelt. Die generierten DEX-APCs (antigenpräsentierende Zellen) zeigten einen protolerogenen, weitgehend maturierungsresistenten Phänotyp und eine gesteigerte Expression toleranzassoziierter Moleküle. DEX-APCs induzierten in vitro aus CD25+ depletierten allogenen T-Zellen de novo CD4+ und CD8+ regulatorische T-Zellen (Tregs). Basierend auf diesen Ergebnissen und Literaturstudien wurden protolerogene Moleküle für eine Überexpression in DCs selektiert. Da DCs non-viral kaum transfizierbar sind, wurde die lentivirale Transduktion von DCs optimiert, wodurch Effizienzen bis zu 95% erreicht werden konnten. Der mit der Transduktion assoziierte physikalische Stress resultierte in einer partiellen DC-Aktivierung. Trotzdessen zeigten DCs, die die Zytokine IL-10 oder IL-21 überexprimierten, einen protolerogenen Phänotyp und induzierten in vitro Tregs. Beide DC-Populationen reduzierten im therapeutischen Ansatz im murinen Krankheitsmodell der Kontaktallergie haptenspezifisch die Ohrschwellungsreaktion. Auch DCs, die andere Zytokine, intrazelluläre Proteine oder Oberflächenrezeptoren mit protolerogenen Eigenschaften überexprimierten, wiesen eine jeweils spezifische Genexpressionssignatur auf. Diese DC-Populationen waren zumeist durch eine verminderte allogene T-Zell-Aktivierungskapazität gekennzeichnet und veränderten die Th1-/Th2-Zytokinmuster in kokultivierten T-Zellen.

Dendritic cells (DCs) are modified in vitro by applying mediators which affect their activation state and T cell polarizing capacities. In this doctoral thesis at first key molecules with tolerogenic function had to be identified. As a model, murine bone marrow cells were treated with the glucocorticoid dexamethasone (DEX) under DC-differentiating conditions. Generated DEX-APCs (antigen presenting cells) displayed a protolerogenic, largely maturation-resistant phenotype and increased expression of tolerance-associated molecules. In vitro DEX-APCs induced de novo CD4+ and CD8+ regulatory T cells (Tregs) from CD25+ depleted allogenic T cells. Based on these results and published studies protolerogenic molecules were selected for overexpression in DCs. Since DCs are largely refractory to non-viral transfection, lentiviral transduction of DCs was optimized, yielding efficiencies up to 95%. Physical stress associated with transduction resulted in partial DC activation. Nonetheless, DCs over-expressing the cytokines IL-10 or IL-21 showed a protolerogenic phenotype and induced Tregs in vitro. In a murine model of contact hypersensitivity in a therapeutic setting both DC populations reduced ear swelling reactions hapten-specifically. DCs which overexpressed other cytokines, intracellular proteins or surface receptors with protolerogenic properties were characterized by a reduced allogenic T cell activating capacity and altered Th1/Th2 cytokine patterns in cocultured T cells.