Transkriptionelle Kontrolle der Entwicklung und Funktion natürlich vorkommender CD4 + CD25 + regulatorischer T-Zellen

CD4+CD25+ natürlich vorkommende regulatorische T-Zellen (nTregs) repräsentieren in Menschen und Mäusen etwa 5-10% aller peripheren CD4+ T-Zellen und besitzen eine wichtige Aufgabe im Immunsystem. nTregs sind entscheidend an der peripheren Toleranz beteiligt, da sie potenziell autoaggressive T-Zellen in ihrer Cytokinproduktion und Proliferation hemmen. Trotzdem ist der molekulare Mechanismus der nTreg-vermittelten Suppression und der Entwicklung dieser nTregs noch weitestgehend unbekannt. Vor einigen Jahren wurde der Transkriptionsfaktor FoxP3 (Forkhead Box P3) als der „Hauptregulator“ für die Entwicklung und Funktion von nTregs identifiziert. Um die suppressiven Fähigkeiten von nTregs optimal für therapeutische Zwecke einsetzen zu können, ist es daher von großer Notwendigkeit den zugrundeliegenden molekularen Mechanismus zu verstehen und Moleküle zu identifizieren, die an der Regulation des nTreg-spezifischen Faktors FoxP3 beteiligt sind. Ein Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der microRNA155 (miR155) bei der nTreg-vermittelten Suppression. Es konnte gezeigt werden, dass die ektopische Expression der miR155 in konventionellen CD4+ T-Zellen zu einer Erhöhung der IL-2 Produktion führte, so dass die Zellen resistenter gegenüber der nTreg-vermittelten Suppression wurden. Die transiente Aufhebung der Suppression durch die miR155 bietet somit einen möglichen therapeutischen Einsatz bei der Behandlung von Tumorerkrankungen. Weiterhin konnte in dieser Arbeit demonstriert werden, dass der Transkriptionsfaktor HELIOS, oder vielmehr seine lange Isoform, HELIOS_long, eine entscheidende Rolle bei der Regulation der FoxP3 Expression einnimmt. Im Vergleich zu konventionellen CD4+ T-Zellen exprimieren nTregs hohe Mengen an HELIOS. In in vitro Studien zeigte sich, dass endogenes HELIOS in nTregs an den FoxP3 Promotor binden und diesen aktivieren kann. Die ektopische Expression von HELIOS_long führte in konventionellen CD4+ T-Zellen (HELIOSlowFoxP3-) nur in Gegenwart der Cytokine IL-2 und TGF-β zu einer gesteigerten FoxP3 Promotor Aktivität. Neben der Aktivierung konnte auch eine gesteigerte FoxP3 Protein Expression detektiert werden. Diese in vitro Daten konnten auch in einem in vivo Mausmodell verifiziert werden. Der adoptive Transfer HELIOS_long transfizierter CD4+ T-Zellen (HELIOSlowFoxP3-) in T-Zell-defiziente Mäuse führte zu der Induktion FoxP3+ T-Zellen mit suppressiven Fähigkeiten sowohl ex vivo als auch in vivo. Zusammengefasst zeigte sich, dass der Transkriptionsfaktor HELIOS einen stark fördernden Einfluss auf die Expression von FoxP3 besitzt. Diese Beobachtung bietet eine Möglichkeit für die Induktion stabiler regulatorischer T-Zellen als therapeutischen Einsatz für die Behandlung von Autoimmunerkrankungen.

CD4+CD25+ natural occurring regulatory T cells (nTregs) represent about 5-10% of mouse and human peripheral CD4+ T cells and play a crucial role in the immune system. nTregs are important mediators of peripheral tolerance by inhibiting the cytokine production and proliferation of potentially autoaggressive T cells. However, the basic molecular mechanisms of nTreg-mediated suppression and nTreg development still have to be elucidated. As a “master regulator” of nTreg development and function the transcription factor FoxP3 (Forkhead Box P3) was identified some years ago. To use the suppressive properties of nTregs for possible therapeutic approaches in autoimmune diseases it is essential to understand the underlying mechanisms and to identify molecules that are involved in the regulation of the nTreg-specific factor FoxP3. A part of this work dealt with the important role of the microRNA155 (miR155) in nTreg-mediated suppression. The ectopic expression of miR155 in conventional CD4+ T cells led to an increase in the IL-2 production and rendered these cells less responsive to nTreg-mediated suppression. The transient abrogation of nTreg function by miR155 comprises a possible role for an efficient anti-tumour immune response. Furthermore, in the present work it could be demonstrated that the transcription factor HELIOS, respectively the long Isoform, HELIOS_long, is critically involved in the regulation of FoxP3. In contrast to conventional CD4+ T cells (FoxP3- -negative) nTregs express high amounts of HELIOS. In in vitro studies it was shown that endogenous HELIOS binds to and activates the FoxP3 promoter in nTregs. The ectopic expression of HELIOS_long in conventional CD4+ T cells (HELIOSlowFoxP3-) enhances the FoxP3 promoter activation, only in the presence of the cytokines IL-2 and TGF-β. Besides the activation an increase in FoxP3 protein was also detectable. These in vitro data could also be verified in an in vivo mouse model. The adoptive transfer of HELIOS_long transfected CD4+ T cells (HELIOSlowFoxP3-) in T cell-deficient mice led to the development into FoxP3+ -positive T cells with suppressive capacities both ex vivo as well as in vivo. Taken together, the transcription factor HELIOS is crucially involved in the regulation of FoxP3 expression. This observation provides a possibility to induce stable regulatory T cells to control autoimmune diseases.