Regulation von T-Zellen durch HVEM und BTLA

Inhibitorische kostimulatorische Signale haben eine wichtige Rolle in der Hemmung von T- Zellantworten und stellen daher wichtige therapeutische Angriffspunkte dar. Antikörper gegen die inhibitorischen Rezeptoren PD-1 und CTLA-4 sind bereits in klinischer Anwendung um eine gesteigerte Immunantwort gegen Tumorzellen zu induzieren. BTLA ist ein Rezeptor, der in der Lage ist T-Zellantworten stark zu hemmen und daher könnte die Blockade dieses Moleküls in der Tumortherapie ebenfalls Potential haben. BTLA ist jedoch ein inhibitorischer Rezeptor mit ungewöhnlichen Eigenschaften: Zum einem ist sein Ligand HVEM ein Protein welches auch als aktivierender Rezeptor fungiert. HVEM ist Teil eines komplexen Netzwerks von Molekülen und kann durch mehrere weitere Liganden aktiviert werden. Zum anderen unterscheidet sich die Expression von BTLA von jener anderer koinhibitorischer Rezeptoren, die vor allem auf aktivierten und terminal differenzierten T-Zellen zu finden sind. BTLA hat viele Ähnlichkeiten mit dem inhibitorischen Rezeptor PD-1 aber unsere Ergebnisse weisen auf starke Unterschiede in den Signalwegen dieser Moleküle hin. Darüber hinaus besitzt BTLA ein aktivierendes Motiv welches die Aktivierung und das Überleben von T-Zellen fördern könnte. In diesem Projekt werden wir mit Hilfe von T-Zellreportersystemen, die in unserem Labor entwickelt wurden, Mechanismen der T-Zellregulation durch HVEM und BTLA untersuchen. Moleküle, die nach Binding durch HVEM zu BTLA rekrutiert werden, sollen mittels Massenspektrometrie identifiziert werden. Ergebnisse, die mit unserem Reportersystemen erzielt wurden, sollen durch Experimente mit primären humanen T-Zellen bestätigt werden. In dem Projekt soll auch verglichen werden, wie sich BTLA und PD-1 auf die T-Zellaktivierung auswirken. Unsere Voruntersuchungen haben gezeigt, dass bestimmte HVEM Antikörper eine besondere Rolle in der T-Zellaktivierung haben können: Sie blockieren einerseits BTLA Inhibition und können andererseits als HVEM-Agonisten kostimulatorische Signale erzeugen. Mithilfe von T-Zellen von Melanompatienten wollen wir untersuchen, ob solche Antikörper tumorspezifische T-Zellantworten verstärken können. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse wichtige Erkenntnisse über den HVEM/BTLA Signalweg liefern werden. Darüber hinaus wird unsere Studie dazu beitragen das therapeutische Potenzial von BTLA- und HVEM-Antikörpern einzuschätzen.

Aktivierende und inhibitorische ("koinhibitorische") kostimulatorische Signalwege haben in der Regulation von T-Zellantworten eine hervorragende Rolle und sind daher wichtige Ziele von Immuntherapien. Gegenstand unserer Studie ist ein besonderer kostimulatorischer Signalweg, denn er repräsentiert die Interaktion eines inhibitorischen Rezeptors (BTLA; B und T-Zellattenuator) mit einem aktivierenden Rezeptor (HVEM; Herpes virus entry mediator). HVEM ist der einzige Bindungspartner von BTLA wohingegen HVEM Teil des komplexen Rezeptor-Liganden-Netzwerks der Tumornekrosefaktor /Tumornekrosefaktorrezeptor-Superfamilie ist und mit LIGHT einen weiteren wichtigen Bindungspartner hat. Wir konnten zeigen, dass bei der Bindung von HVEM an BTLA in den Zellen, die BTLA exprimieren, inhibitorische Signale entstehen während gleichzeitig die Zellen, die HVEM exprimieren, aktiviert werden. Eine weitere Besonderheit dieses Signalwegs ist, dass die beide Bindungspartner in Zellen häufig gleichzeitig vorkommen und einander auf der Zelloberfläche binden. Wir konnten zeigen, dass menschliches T-Zellen meist sowohl BTLA als auch HVEM exprimieren. Unsere Studien weisen weiters darauf hin, dass das inhibitorische BTLA eine dominante Rolle in diesem Komplex hat, denn T-Zellen, die beide Rezeptoren exprimierten, konnten über BTLA gehemmt nicht aber über HVEM aktiviert werden. Des weiteren haben wir gefunden, dass agonistische HVEM Antikörper Immunantworten auf zwei Arten verstärken können: Sie aktivieren einerseits die HVEM-positiven Zellen und gleichzeitig verhindern sie die Hemmung von BTLA exprimierenden Zellen. Daraus lässt sich ableiten, dass derartige Antikörper großes Potential für therapeutische Anwendungen zur Verstärkung von Immunantworten haben. In Kooperation mit der Gruppe von Walter Kolch vom University College Dublin haben wir die Auswirkung von BTLA auf die Genexpression untersucht. Diese Experimente ergaben, dass Gene, die im Zuge der T-Zellaktivierung hochreguliert wurden, im Beisein von BTLA-Signalen weniger stark hochreguliert wurden, während umgekehrt in diesem Prozess durch BTLA die Runterregulierung von Gene gedämpft wurde. Somit funktioniert dieser Rezeptor als Attenuator ("Dämpfer") von transkriptionellen Veränderungen, die durch die Aktivierung von T-Zellen ausgelöst werden. Diese Ergebnisse stehen mit der Rekrutierung von inhibitorischen Phosphatasen durch BTLA in Einklang und wir haben keine Hinweise auf eine aktive Regulation von Genen durch BTLA gefunden. Unsere Daten zeigen auch, dass BTLA eine stärkere inhibitorische Wirkung entfalten kann als PD-1, der bekannteste T-zellinhibitorische Rezeptor dessen Blockade durch Antikörper in der Tumortherapie sehr erfolgreich ist. Zusammenfassend bietet unsere Studie wichtige Einblicke in die komplexe Rolle von BTLA und HVEM in der Regulation von T-Zellantworten. Unsere Ergebnisse weisen auf ein hohes Potenzial diesem Moleküle als Target der Krebstherapie hin, machen jedoch auch deutlich, dass die Besonderheit dieses Signalwegs spezielle Ansätze erfordert.