Die Entwicklung des Homingrezeptorprofils isolierter regulatorischer T-Zellen unter in vitro Stimulation

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-441510
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.44151

Kerschbaum, Johanna Franziska

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License: Creative Commons Attribution 4.0
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Date of publication of this fulltext: 19 Nov 2020 11:46

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	19 November 2020
Referee:	Prof. Dr. Matthias Edinger
Date of exam:	29 May 2020
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Innere Medizin III (Hämatologie und Internistische Onkologie)
Keywords:	allogeneic hematopoietic stem cell transplantation; graft-versus-host disease; CD4+CD25+FOXP3+; regulatory T-cells; FOXP3; homing receptor profile; migration; all-trans retinoic acid; polyclonal expansion; skin-homing receptor; gut-homing receptor; isolation and expansion of regulatory t-cells; allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation; Graft-versus-Host Erkrankung; regulatorische T-Zellen; zelluläre Migration; CD45RA ;Homingrezeptorprofil; Hauthomingrezeptoren; gastrointestinale Homingrezeptoren; polyklonale Stimulation; all-trans Retinsäure; Isolation und polyklonalen Expansion; CLA; CCR4; CCR10; CD103; CCR9; CD49d; alpha4beta7 integrin; α4β7
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	44151

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Abstract (German)

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Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSZT) ist eine potenziell kurative Therapie für zahlreiche hämatologische Erkrankungen. Kommt es nach Transplantation zu einer allogenen Aktivierung der Spender-T-Zellen, kann eine sogenannte Graft-versus-Host Erkrankung (GVHD) eintreten, die als schwerwiegende Komplikation derzeit den Einsatz der HSZT auf lebensbedrohliche Erkrankungen beschränkt. Es konnte gezeigt werden, dass regulatorische CD4+CD25+FOXP3+ T-Zellen des Spenders (Treg) nach adoptivem Transfer GVHD-auslösende T-Zellen supprimieren können ohne deren gewünschten Effekt gegen maligne Zellen des Empfängers (GVL-Effekt) zu verringern. In ersten Studien wird dieses Prinzip bereits zur Prophylaxe oder Therapie einer GVHD eingesetzt. Da Treg im peripheren Blut des Spenders nur in geringer Zahl vorkommen, ist vor adoptivem Transfer als Zwischenschritt eine Expansion der Zellen in vitro nötig. Von unserer Arbeitsgruppe wurde deshalb ein Protokoll zur Isolation und polyklonalen Expansion etabliert, mit dem unter GMP-Bedingungen in großer Menge Treg mit stabilen phänotypischen und funktionellen Eigenschaften generiert werden können.
Die vorliegende Arbeit untersucht nun die Auswirkungen dieses Protokolls auf das Oberflächenprofil der Treg hinsichtlich ihrer Rezeptoren für zelluläre Migration. Dies hat zum Ziel, den Einfluss verschiedener Stimulationsbedingungen auf das Oberflächenprofil regulatorischer T-Zellen zu charakterisieren und ihr Migrationsverhalten nach adoptivem Transfer genauer vorhersagen zu können.
Da Haut und Darm am häufigsten von einer GVHD betroffen sind, wurde die Expression von sechs Rezeptoren analysiert, die mit einer Migration in diese Organe assoziiert sind. (CLA, CCR4 und CCR10 für Haut-Homing und CD103, CCR9 und CD49d für gastrointestinales Homing). Der Schwerpunkt der Analyse lag auf der CD45RA+ „naiven“ Subpopulation regulatorischer T-Zellen, wobei CD45RA- Treg und konventionelle CD4+ T-Zellen zum Vergleich herangezogen wurden. Das Homingrezeptorprofil wurde nach circa zweiwöchiger polyklonaler Stimulation analysiert und zusätzlich der Einfluss von all-trans Retinsäure auf die Expression der Homingrezeptoren untersucht. Außerdem wurde in vitro, exemplarisch für die Situation einer ablaufenden GVHD, die Entwicklung der Homingrezeptoren unter allogener Stimulation analysiert.
Es zeigte sich, dass das Homingrezeptorprofil naiver regulatorischer T-Zellen durch eine polyklonale Expansion nur geringgradig beeinflusst wird. Der Vergleich zu in vivo aktivierten Treg verdeutlichte, dass die polyklonale Expansion auf naiven Treg ein weniger umfangreiches Homingrezeptorprofil induzierte als eine in vivo Aktivierung. Bereits aktivierte Treg verloren bei dieser in vitro Stimulation teilweise ihre Homingrezeptoren für die Migration in periphere Organe. Durch eine Expansion unter dem Zusatz von all-trans Retinsäure konnte eine spezifische Expression von funktionellen gastrointestinalen Homingrezeptoren induziert werden. Eine allogene in vitro Stimulation - zur Simulation einer GVHD - induzierte vor allem die Expression von Hauthomingrezeptoren.

Translation of the abstract (English)

Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) is a well-established and potentially curative treatment modality for malignant and nonmalignant hematologic diseases. Yet, cotransplanted donor-derived T-cells sometimes attack host tissue and induce a life-threatening syndrome called graft-versus-host disease (GVHD), which still restricts use of HSCT. It has been shown that thymus-derived CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T-cells can suppress such alloreactive conventional T-cells after adoptive transfer in various mouse model systems, while preserving their graft-versus-leukemia (GVL) effect. This promising strategy is already explored in clinical trials. As Treg in peripheral blood are rare, in vitro expansion is a prerequisite for clinical application. Therefore, our group established isolation and expansion strategies that comply with good manufacturing practice (GMP) guidelines for the generation of phenotypically and functionally stable cell products.
In this thesis the homing receptor profile of in vitro expanded regulatory T-cells was examined to better understand the potential migration behavior after adoptive transfer. GVHD mostly involves skin and the GI-tract and we therefore studied six homing receptores associated with migration to these organs (CLA, CCR4 and CCR10 for skin homing and CD103, CCR9 and CD49d for homing to the GI-tract).
We analysed the homing receptor profile of initially CD45RA+ naive Treg after two weeks of polyclonal expansion in the presence or absence of all-trans retinoic acid. Furthermore, we investigated the impact of allospecific T-cell stimulation on the homing receptor profile using mixed lymphocyte reactions.
We could show that the homing receptor profile of naive regulatory T-cells is only slightly modulated by polyclonal expansion. Addition of all-trans retinoic acid induced increased expression of functional gut-homing receptors while allospecific Treg stimulation in mixed lymphocyte reactions mainly induced expression of skin homing receptors.

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