Harnessing tissue homeostasis promoting functions of specialized regulatory T cells in the context of Graft versus Host Disease

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	30 September 2024
Referee:	Prof. Dr. Markus Feuerer
Date of exam:	19 July 2022
Institutions:	UNSPECIFIED
Keywords:	Bone marrow transplantation, Graft versus host disease, Tissue, Treg cells, Tissue repair program, Knochenmarkstransplantation, Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit, Gewebe-Treg-Zellen, Gewebereparaturprogramm
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	52793

Abstract (English)

Regulatory T (Treg) cells promote self-tolerance and support organ homeostasis by differentiating into tissue-resident Treg cells. Treg cells can prevent graft versus host disease (GvHD) after bone marrow transplantation (BMT) through not fully understood mechanisms. The current understanding of Treg mediated therapy to prevent or treat GvHD is based on their immunosuppressive functions. We ...

Abstract (English)

Regulatory T (Treg) cells promote self-tolerance and support organ homeostasis by differentiating into tissue-resident Treg cells. Treg cells can prevent graft versus host disease (GvHD) after bone marrow transplantation (BMT) through
not fully understood mechanisms. The current understanding of Treg mediated therapy to prevent or treat GvHD is based on their immunosuppressive functions. We sought to explore tissue regenerative and organ homeostasis promoting functions of specialized tissue Treg in the context of murine GvHD. Murine tissue Treg cells are classified as killer cell lectin-like receptor subfamily G1 (Klrg1)+ and suppression of tumorigenicity 2 (ST2, a chain of the IL-33-receptor)+, referred to as tisTregST2, which readily secrete amphiregulin (Areg) and IL-10, and express the transcription factor basic leucine zipper ATF-like (Batf). We previously showed, that under homeostasis, murine tisTregST2 develops through its two precursors in a stepwise manner, where Batf is essential for the differentiation of the precursors in the secondary lymphoid organs. In this study, we revealed that under GvHD, the lymphoid-derived donor Treg cells differentiated into tissue resident Treg cells, exhibiting the tisTregST2 phenotype. We demonstrated that the transfer of Batf-/-, ST2-/- or Areg-/- Treg cells after BMT failed to protect mice from GvHD. Further, transcriptomic and protein level analysis of reisolated donor Batf-/-, ST2-/- or Areg-/- Treg cells from the spleen and/or colon of the host mice revealed their altered abilities to differentiate into the tissue Treg phenotype. Our data show that differentiation of donor Treg into tissue Treg is essential to protect mice from aGvHD. Understanding the development of a tissue repair program in the donor Treg provides new insights to help utilize tissue repair properties of tissue Treg cells to improve cellular therapy for the prevention or treatment of GvHD.

Translation of the abstract (German)

Regulatorische T-Zellen (Treg-Zellen) fördern die Selbsttoleranz und unterstützen die Organhomöostase, indem sie sich in gewebsresidente Treg-Zellen differenzieren. Treg-Zellen können die Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung (GvHD) nach einer Knochenmarktransplantation (BMT) durch noch nicht vollständig verstandene Mechanismen verhindern. Das derzeitige Verständnis der Treg-vermittelten Therapie ...

Translation of the abstract (German)

Regulatorische T-Zellen (Treg-Zellen) fördern die Selbsttoleranz und unterstützen die Organhomöostase, indem sie sich in gewebsresidente Treg-Zellen differenzieren. Treg-Zellen können die Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung (GvHD) nach einer Knochenmarktransplantation (BMT) durch noch nicht vollständig verstandene Mechanismen verhindern. Das derzeitige Verständnis der Treg-vermittelten Therapie zur Vorbeugung oder Behandlung von GvHD basiert auf ihren immunsuppressiven Funktionen. Wir haben die
geweberegenerativen und die Organhomöostase fördernden Funktionen spezialisierter Gewebe-Tregs im Zusammenhang mit der GvHD bei Mäusen untersucht. Gewebe-Treg-Zellen der Maus werden als Killerzell-Lektin-ähnliche
Rezeptor-Subfamilie G1 (Klrg1)+ und Suppression der Tumorigenität 2 (ST2, eine Kette des IL-33-Rezeptors)+, genannt tisTregST2, klassifiziert. Diese tisTregST2 Zellen exprimieren den Transkriptionsfaktor basic leucine zipper ATF-like (Batf) und können Amphiregulin (Areg) und IL-10 sezernieren. Wir haben zuvor gezeigt, dass sich tisTregST2 in der Maus unter Homöostase schrittweise über seine beiden Vorläufer entwickelt, wobei Batf für die Differenzierung der Vorläufer in die sekundären lymphoiden Organen wesentlich ist. In dieser Studie konnten wir zeigen, dass sich die aus den lymphoiden Organen stammenden Treg-Zellen des Spenders bei GvHD in gewebsresidente Treg-Zellen differenzieren, die den Phänotyp tisTregST2 aufweisen. Wir konnten zeigen, dass der Transfer von Batf-/-, ST2-/- oder Areg-/- Treg-Zellen nach BMT die Mäuse nicht vor GvHD schützt. Darüber hinaus zeigten Transkriptom- und Proteinanalysen von reisolierten Batf-/-, ST2-/- oder Areg-/- Treg-Zellen aus der Milz und/oder dem Dickdarm der Wirtsmäuse eine verminderte/fehlende Fähigkeit zur Differenzierung in den Gewebe-Treg-Phänotyp. Unsere Daten zeigen, dass die Differenzierung von Spender-Treg-Zellen in Gewebe-Treg-Zellen für den Schutz von Mäusen vor GvHD unerlässlich ist. Das Verständnis der Entwicklung eines Gewebereparaturprogramms in den Spender-Treg liefert neue Erkenntnisse, um die Gewebereparatureigenschaften von Gewebe-Treg-Zellen für verbesserte zelluläre Therapie zur Prävention oder Behandlung von GvHD zu nutzen.

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