Verbesserte murine Stammzelltransplantation mit IDO

Dieser Antrag unterstreicht unser fortwährendes Bestreben, insbesondere im Kontext einer Hämatopoietischen Stammzelltransplantation (HSZT), allo-antigen spezifisch tolerisierte T-Zellen zu generieren. Solcherart ex vivo generierte T-Zellen könnten das Immunsystem eines Empfängers einer HSZT unterstützen solange die Rekonstitution der endogenen T-Zellen noch unzureichend ist, jedoch ohne die Gefahr einer Graft-versus-Host Erkrankung zu erhöhen. Sowohl unmittelbare als auch längerfristige immunologische Probleme nach einer HSZT könnten auf diese Weise signifikant reduziert werden. In unserem vom FWF finanzierten Vorprojekt (P 16764-B-13) untersuchten wir das tolerogene Potential antigen- präsentierender Zellen, welche das Tryptophan-metabolisierende Enzym Indoleamin 2,3 Dioxygenase (IDO) in hohem Grad exprimieren. Diese Aktivität resultiert in einer sowohl lokalen als auch systemischen Depletion von Tryptophan sowie einer Anreicherung von Tryptophan-metaboliten, wobei beide Vorgänge bedeutende Auswirkung auf die Funktion von T-Zellen haben. Die Ergebnisse unseres Vorprojektes zeigen deutlich, dass sowohl Expression als auch Aktivität des Enzyms IDO in humanen dendritischen Zellen (DC) zu einem hohen Grad induzierbar sind. In einer in vitro Co-Kultur von IDO- kompetenten DCs mit allogenen T-Zellen (i) verlieren diese T-Zellen ihre Fähigkeit zu proliferieren, (ii) sind diese anfälliger für Apoptose und (iii) erwerben typische Charakteristika regulatorischer T-Zellen. Aufgrund dieser Ergebnisse möchten wir unsere in vitro Beobachtungen in ein murines in vivo Modell umsetzen. Im vorliegenden Projekt wollen wir die Hypothese testen, ob T-Zellen eines Spenders nach einer in vitro Co-Kultur mit IDO- kompetenten DCs eines Empfängers diesem komplikationslos transplantiert werden können, um ihn immunologisch wirksam zu unterstützen ohne eine Graft-versus-Host Erkrankung auszulösen. Ein erfolgreicher Abschluss dieser Studie schafft daher die notwendige Grundlage, diesen Ansatz für humane klinische Studien zu adaptieren und damit einen Beitrag zu leisten, die humane HSZT zu einer sicheren und breit anwendbaren Behandlungsmethode zu machen.

Die hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSZT) ist eine potentiell kurative Therapie für Erkrankungen des blutbildenden Systems, ist jedoch nach wie vor mit erheblichen Risiken verbunden. Insbesondere die Wiederherstellung des Immunsystems nach HSZT stellt eine wesentliche Komponente der HSZT-assoziierten Komplikationen dar. HSZT Empfänger sind selbst nach erfolgreicher Transplantation für Monate bis Jahre einem erhöhten Risiko für teils lebensbedrohliche Infektionskrankheiten und/oder einer Allo-Immunreaktion ausgesetzt. Bei der HSZT sind es oft Spender T-Lymphozyten, die Organe des Patienten als fremd erkennen und eine Abstoßungsreaktion initiieren. Als therapeutischen Ansatz bietet sich daher der Transfer von T Zellpopulationen an, die trotz Reduktion ihres allo- reaktiven Potentials ihre Effektivität gegen Infektionserreger beibehalten. Eine Möglichkeit der Generierung solcher T-Zellpopulationen besteht in der Verabreichung des pharmakologisch hergestellten Fusionsproteins CTLA4-Ig. In vitro Studien haben gezeigt, dass CTLA4-Ig T-Zell mediierte Immunantworten durch Blockade des ko-stimulatorischen CD28:CD80/86 Signalweges in antigen-spezifischer Weise unterdrückt, ohne die Immunreaktivität von T-Zellen generell zu blockieren. Kürzlich wurde postuliert, dass CTLA-4Ig in dendritischen Zellen (DZ), i.e. Zellen, die den T-Zellen Antigene präsentieren, die Aktivität des Enzyms Indoleamin 2,3- Dioxygenase (IDO) induziert, welches die Aminosäure Tryptophan metabolisiert. Der durch IDO Aktivität erhöhte Tryptophanabbau resultiert in einer abgeschwächten T-Zell vermittelten Immunantwort. In der vorliegenden Studie wurde der zelluläre Wirkmechanismus der CTLA-4Ig vermittelten Immunregulation in einem allogenen in vitro Maus-Modell untersucht. Balb/c T-Zellen wurden mit allogenen C57BL/6 DZ, generiert aus Milz und Knochenmark, ko-kultiviert. CTLA-4Ig führte zu einer deutlichen Unterdrückung der allogenen T- Zell Antwort. Dieser Effekt durch CTLA-4Ig konnte jedoch nicht mit der Aktivierung des immunmodulatorischen Enzyms IDO, oder einem Effekt auf DZ assoziiert werden. Weiters konnte als wesentlicher und neuer Befund bei T-Helferzellen (CD4+ ) eine hohe CD25 + CD62L+ FoxP3+ Expression, kompatibel mit einem regulatorischen Phänotyp, i.e. einer immunsuppressiven Aktivität, nachgewiesen werden. Zellen mit diesem regulatorischen Phänotyp konnten sogar nach Restimulation ohne CTLA-4Ig aufrechterhalten werden. Die stabile Generierung solcher regulatorischer T-Zellen wird allgemein als wirksame Möglichkeit zur Induktion immunologischer Toleranz angesehen. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass in einem murinen allogenen System CTLA-4Ig die allogene T-Zell Antwort auf eine IDO-unabhängige Art und Weise hemmt und die Ausbildung eines regulatorischen T-Zell Phänotyps fördert. Die Expansion regulatorischer T Zellen, vermittelt durch CTLA-4Ig, stellt möglicherweise eine neue therapeutische Alternative dar um Nebenwirkungen, die während einer Stammzelltransplantation auftreten, zu lindern.