Transkriptionelle Regulation humaner DC Differenzierung

Das System der Dendritischen Zellen (DCs) umfasst 3 Subsets (Langerhans Zellen, LCs; plasmazytoide DCs, pDCs; dermale/interstitielle DCs, intDCs). Diese 3 Subsets finden sich in unterschiedlichen anatomischen Kompartimenten. Rezente Studien konnten zeigen, dass diese Subsets unterschiedliche Rollen in der Steuerung von normalen und pathologischen Immunreaktionen spielen. Es ist daher von großem Interesse, deren spezifische Eigenschaften zu bestimmen und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufzuklären, mit dem langfristigen Ziel neue Therapien gegen verschiedenste Erkrankungen (wie Autoimmunerkrankungen, chronische Entzündungen, Allergien, maligne Erkrankungen) zu ermöglichen. Diese 3 DC Subsets können auch als DC Sub- linien bezeichnet werden, da sie sich jeweils via unterschiedlicher Vorstufen aus blutbildenden Stammzellen entwickeln. Diese Differenzierungsvorgänge werden auf molekularer Ebene durch eine komplexe Interaktion von sogenannten Transkriptionsfaktoren (TFs) gesteuert. Wie diese TFs die DC-Subset-Spezifizierung aus Stamm-, bzw. Vorläuferzellen steuern ist daher von großem Interesse. Das vorliegende Projekt zielt in einem ersten Schritt darauf ab Vorläuferzellen zu identifizieren und zu isolieren. Dieser Schritt basiert auf Vorarbeiten, in welchen in vitro Zytokin-, und Wachstums-Signale identifiziert werden konnten, die für die Differenzierung aller 3 spezifischen DC-Subsets aus blutbildenden Stammzellen oder Monozyten notwendig sind. Diese DC- Vorläuferzellen werden anschließend auf die Expression von TFs untersucht. Anschließend werden Kandidaten- TFs funktionell untersucht, indem sie mittels Gentransfer-Methoden in DC-Vorläufer eingebracht bzw. inhibiert werden. Die resultierenden Effekte auf die DC-Subset Differenzierung werden mittels Flow-Zytometrie untersucht. Modellsysteme zur weiterführenden molekularbiologischen Analyse werden schließlich etabliert. Dieses Projekt ist in 3 in sich aufbauende und komplementäre Ziele gegliedert: Ziel 1: Hierarchische Analyse humaner DC Vorläuferstadien. Ziel 2: Analyse von TFs in der Entwicklung von pDCs aus gemeinsamen DC Vorläufern Ziel 3: Analyse von regulatorischen TFs in LCs und intDCs.

Dendritische Zellen sind hoch-spezialisierte Zellen des Immunsystems (Leukozyten). Sie erkennen Mikroorganismen (z.B. Bakterien, Viren, Pilze) und induzieren zielgerichtete Immunantworten gegen diese Krankheitserreger. Einerseits inaktivieren sie diese Eindringlinge selbst, andererseits alarmieren sie Zellen des sogenannten adaptiven Immunsystems (Gedächntiszellen: T Zellen, B Zellen), welche eine spezifische Immunantwort über einen langen Zeitraum gewährleisten. Für die Aktivierung von T Helferzellen besitzen Dendritische Zellen besondere Eigenschaften: Substanz-Aufnahme, Prozessierung und Substanz-Präsentation im Kontext mit Hilfsmolekülen. Zusätzlich besitzen sie eine sehr hohe Fähigkeit zur Wanderung im Körper. Dies befähight sie von peripheren Geweben in Lympatische Organe zu wandern (z.B. Lymphknoten, dem Ort der T-Zell Aktivierung). Weiters produzieren sie spezifsiche Effektor-Moleküle zur Aktivierung von T Zellen. Da Körperoberflächen (z.B. Haut, Darmschleimhaut) ständig von harmlosen Mikroorganismen besiedelt sind, müssen Denritische Zellen zwsichen diesen und potentiell gefährlichen Mikroorganismen unterscheiden können. Um diese vielen Funktionen zu erfüllen gibt es mehrere Subtypen von Dendritischen Zellen. Die Oberhaut und gewisse Schleimhäute besitzen sogenannte Langerhanszellen, einen Subtyp der Dendritischen Zellen, welcher ein dichtes Zelluläres Netzwerk in diesen Geweben bildet. Diese Zellen sind lang-lebig und ständig Umwelteinflüssen ausgesetzt. Langerhanszellen sind evolutionär konserviert und unterscheiden sich aufgrund vieler Chrakteristika von Dendritischen Zellen im tiefer gelegenem (intersititellen) Gewebe oder in entzündeten Stellen. Da sich Monozyten des Blutes in beinahe alle bekannten Dendritischen Zell-Subtypen entwickeln können, kommt der Mikro- Umgebung im Gewebe eine besondere Bedutung in der Differenzirung der einzelnen Subsets zu. Entwicklungs- und Differezierungsvorgänge im Körper werden prinzipiell von einer komplexen Interaktion sogenannter Transkriptionsfaktoren, DNA bindende Zellkern-assozierte Proteine, gesteuert. Jene Transkriptionsfaktoren welche für die Differenzierung der verscheidenen Dendritischen Zellen zuständig sind kannte man bislang nicht. Ein Verständnis dieser Prozesse ist von hoher medizinsicher Relevanz, da eine Reihe von Krankheiten, wie Autoimmunkrankheiten, Allergien, Krebs und Immunmangelzustände durch eine Fehlsteueurung von Dendritischen Zellen verursacht oder begünstigt werden könnte. Ziel dieses Projektes war es diese transkriptionellen Mechanismen aufzuklären. Wir konnten einige Transkriptionsfaktoren und deren Interaktion während der Differenzierung und Funktion von Dendritischen Zellen charakterisieren. Es zeigte sich dass gewisse Transkriptionsfaktoren eine unterschiedliche Rolle in der Differenzeirung dieser Subsets besitzen. Damit ergibt sich ein Angriffspunkt für zukünftige Studien welche auf eine therapeutische Beeinflussung von Dendrischen Zellen abzielen.