Dysregulation of immune checkpoint molecule (ICM) signaling is one of the immune evasion mechanisms exerted by many tumors such as glioma. Despite the ongoing clinical trials for gliomas, targeting central nervous system (CNS) tumors remains a challenge due to its difficulties to balance the immune response while preventing autoimmune reactions. The severest autoimmune disease of the CNS is ...
Abstract (English)
Dysregulation of immune checkpoint molecule (ICM) signaling is one of the immune evasion mechanisms exerted by many tumors such as glioma. Despite the ongoing clinical trials for gliomas, targeting central nervous system (CNS) tumors remains a challenge due to its difficulties to balance the immune response while preventing autoimmune reactions. The severest autoimmune disease of the CNS is Multiple Sclerosis (MS). Similar to tumor reactive T cells uncovered in gliomas, myelin-specific cytotoxic CD8+ T cells were found in the brains of MS patients, which were indicated to play an important role in the immunopathology of MS.
I hypothesized that dysregulated ICM signaling on oligodendrocytes can contribute to glioma immune evasion and modulate autoreactive CD8+ T cell activity in MS patients. Our aim is to identify novel ICMs as therapeutic targets on oligodendrocytes that could potentially play a role in the immunopathology of glioma and MS.
To identify novel MS-glioma associated ICMs, I performed a high-throughput screen by co-culturing Flu-specific CD8+ T cells with the human oligodendrocyte cell line MO3.13-A2-Luc transfected with a siRNA library consisting 4155 genes. The impact of gene knockdown on T-cell cytotoxicity was measured using a luciferase readout system. I selected 56 HITs and performed a secondary screen both using oligodendrocytes and primary glioma cells. Among them, one of the ligands of the Ephrin receptor, EFNB1 was selected for further validation. I showed that, EFNB1 on glial cells induces effector cytokine secretion by T cells through the Akt-mTOR pathway and increases the T cell mediated killing of target cells. Besides, EFNB1 reverse signaling modulates glial cells’ intrinsic immune resistance by inducing PD-L1 expression and the TGFβ pathway.
Taken together, I established an in vitro co-culture model for MS and glioma to identify novel ICM molecules that play a role in the antigen-specific CD8+ T cell mediated glial cell killing in a high-throughput manner. EFNB1 was identified as a promising immune modulatory target with a dual role in T cell co-stimulation and glial cell immune resistance.
Translation of the abstract (German)
Die Dysregulation von Immun-Checkpoint-Molekülen (ICM) ist einer der Mechanismen, die von vielen Tumoren, wie z.B. Gliomen, eingesetzt werden, um Antworten des Immunsystems zu umgehen. Zurzeit laufen einige klinische Studien zu Immuntherapien von Gliomen, jedoch besteht bei der Behandlung von Tumoren des ZNS die Hauptherausforderung darin, die Immunantwort so auszubalancieren, dass ...
Translation of the abstract (German)
Die Dysregulation von Immun-Checkpoint-Molekülen (ICM) ist einer der Mechanismen, die von vielen Tumoren, wie z.B. Gliomen, eingesetzt werden, um Antworten des Immunsystems zu umgehen. Zurzeit laufen einige klinische Studien zu Immuntherapien von Gliomen, jedoch besteht bei der Behandlung von Tumoren des ZNS die Hauptherausforderung darin, die Immunantwort so auszubalancieren, dass Autoimmunreaktionen verhindert werden. Die schwerste Autoimmunerkrankung des ZNS ist die Multiple Sklerose (MS). So wie beim Gliom tumorreaktive T-Zellen auftreten, wurden ebenso in den Gehirnen von MS-Patienten myelinspezifische zytotoxische CD8+ T-Zellen gefunden, denen eine wichtige Rolle in der Immunpathologie bei MS zugewiesen wurde.
Ich stelle die Hypothese auf, dass fehlregulierte ICM-Signale auf Oligodendrozyten zur Umgehung der Immunantwort beim Gliom beitragen und diese ebenfalls die Aktivität autoreaktiver CD8+ T-Zellen bei MS-Patienten modulieren können. Unser Ziel ist es, neue therapeutische Ziele auf Oligodendrozyten zu identifizieren, die möglicherweise eine Rolle in der Immunpathologie von Gliom und MS spielen könnten.
Um neue MS-Gliom-assoziierte ICMs zu identifizieren, führten I ein Hochdurchsatzscreening durch, indem ich Flu-spezifische CD8+ T-Zellen mit humanen Oligodendrozytenzellen der Linie MO3.13-A2-Luc ko-kultivierte, welche mit einer siRNA-Bibliothek aus 4155 Genen transfiziert sind. Der Einfluss des Herunterregulierens der Gene auf die T-Zell-Zytotoxizität wurde mit einem Luciferase-Auslesesystem gemessen. Aus den 126 besten HITs wählte ich 56 HITs aus und führte ein sekundäres Screening sowohl mit Oligodendrozyten als auch mit primären Gliomzellen durch. Von ihnen wurde einer der Liganden der Eph-Rezeptoren, EFNB1, zur weiteren Validierung ausgewählt. I zeigten, dass EFNB1 auf Gliazellen die Sekretion von Effektorzytokinen durch T-Zellen über den Akt-mTOR-Signalweg aktiviert und die T-Zell-vermittelte Abtötung von Zielzellen erhöht. Gleichzeitig moduliert EFNB1 die intrinsische Immunresistenz von Gliazellen, indem es die Expression von PD-L1 und den TGFβ Signalweg induziert.
Insgesamt haben I ein in vitro Ko-Kulturmodell für MS und das Gliom etabliert, um neue ICM-Moleküle zu identifizieren, die bei der antigenspezifischen CD8+ T-Zell-vermittelten Abtötung von Gliazellen im Hochdurchsatzverfahren eine Rolle spielen. EFNB1 wurde als ein vielversprechendes immunmodulierendes Ziel identifiziert, das sowohl bei der Kostimulation von T-Zellen, als auch in der Immunresistenz bei Gliazellen eine Rolle spielt.
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