NK cell-mediated antigen-specific memory in human

Der erfolgreiche Schutz einer Impfung vor Infektionen hängt vor allem von einem effizienten immunologischen Gedächtnis ab, welches durch Abwehrzellen des erworbenen Immunsystems vermittelt wird. Bisherige Strategien zur Entwicklung von Impfungen nutzten vor allem die beiden klassischen Arme des erworbenen Immunsystems, nämlich T und B Lymphozyten. Klassischerweise werden NK Zellen (natural killer Zellen) zum angeborenen Immunsystem gezählt. Gemäß ihrer Definition haben sie die Fähigkeit, fremde Zellen rasch, jedoch relativ unspezifisch abzuwehren. Die Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses der NK Zellen und eine damit verbundene verstärkte Immunantwort bei wiederholtem Kontakt mit dem gleichen Antigen wurde ihnen bislang abgesprochen. In den vergangenen Jahren wurde allerdings in unterschiedlichen Tiermodellen die Rolle von NK Zellen als Gedächtniszellen beschrieben. So konnte gezeigt werden, dass NK-Gedächtnis-Zellen ein Reservoir in der Leber bilden und bei erneutem Kontakt mit dem jeweiligen Antigen (z.B. einem Virus) dieses wiedererkennen und in unterschiedliche Organe gelangen, um dort zur Abwehr beizutragen. Wir wollen in diesem Projekt unsere Hypothese überprüfen, ob NK Zellen auch beim Menschen eine entscheidende Funktion als Gedächtniszellen einnehmen und damit einen wichtigen Beitrag zu erworbenen Immunantworten leisten. Um dies herauszufinden, werden wir NK Zellen der Leber, Haut und des Blutes isolieren, was uns ermöglicht, deren Vorkommen und Funktion genauer zu analysieren. Dies wird mittels Immunfluoreszenz-Färbungen, Durchflußzytometrie, funktionellen Untersuchungen und Sequenzierung der DNA und RNA von NK Zellen durchgeführt. Um NK Zellen auf molekularer, zellulärer und physiologischer Ebene zu beschreiben, verwenden wir neueste Technologien an einer translationalen klinischen Forschungseinrichtung mit einem interdisziplinären Projektteam an der Medizinischen Universität Wien. Mit diesem Projekt wollen wir NK Zellen als Antigen-spezifische Gedächtniszellen im Menschen beschreiben. Dies hat eine große Bedeutung, da wir damit die Rolle eines dritten Armes des erworbenen Immunsystems definieren. Diese zusätzlichen Eigenschaften würden von NK Zellen als optimale Zielzellen für neue Impfungen definieren. Wir planen daher als Langzeit-Ziel die klinische Umsetzung unserer Studie, um NK Zellen für neue Impfansätze einzusetzen.

NK cells as natural cytotoxic cells of the blood and lymph nodes are a type of lymphocytes of the innate immunity and form a subgroup of white blood cells or leukocytes. They are able to identify and kill abnormal cells such as tumour cells or infected cells fast but unspecifically. Up until now, human NK cells have been regarded as having no immunological memory, so they were classified as innate immune cells unable to kill on an "antigen-specific" basis. In the study recently published in the top journal Science Immunology funded by the FWF, we describe a subset of NK cells with immunological memory functions in the liver, an organ which is generally regarded as a large reservoir for NK cells. This unique subset of human NK cells with memory functions can efficiently fight infections such as hepatitis A and B in an antigen-specific fashion and exhibits a unique gene expression and open chromatin profile that is different from that of other NK cell groups. We are currently investigating the role of these NK cells in the course of infectious and autoimmune diseases as potential targets for vaccination strategies.