NK Zellen: Antigen-spezifisches Gedächtnis beim Menschen?

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-Zellen sind natürliche zytotoxische Zellen im menschlichen Blut und Lymphorganen und gehören als Lymphozyten zu einer Untergruppe der weißen Blutzellen. Sie sind in der Lage, abnormale Zellen wie Tumorzellen und infizierte Zellen rasch aber unspezifisch zu erkennen und abzutöten. Als Zellen des angeborenen Immunsystems wurde NK-Zellen bisher nachgesagt, dass sie keine Erinnerungsfunktion besitzen und daher nicht "Antigen-spezifisch" Zellen abtöten können. In der nun im Top-Journal Science Immunology veröffentlichten und vom FWF finanzierten Studie konnten wir zeigen, dass in der Leber als Reservoir von NK-Zellen eine Untergruppe von NK-Zellen vorhanden ist, die Infektionen mit den Hepatitis A und B Viren effizient und Antigen-spezifisch bekämpfen kann. Diese Untergruppe zeigte auch ein einzigartiges Gen-Expressionsprofil und eine spezielle Signatur von Chromatin im Vergleich zu herkömmlichen NK-Zellen. Als nächsten Schritt untersuchen wir die Rolle dieser NK-Zellen im Verlauf von Infektions- und Autoimmunkrankheiten. Außerdem wollen wir feststellen, ob wir diese NK Zellen mit immunologischem Gedächtnis als Zielzellen von neuen Impfstrategien nutzen können.