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Forschung
Regulatory T Cells
Inhibition of conventional CD4+ T cells by CD4+CD25+ T regulatory cells
Today it is commonly believed that thymus-derived CD4+CD25+ T regulatory cells (Tregs) are essential
for the maintenance of peripheral tolerance. In vitro, the inhibition of conventional CD4+ T cells by
Tregs is independent of soluble factors but strictly cell contact-dependent, allthough the underlying
mechanisms are mostly elusive or speculative. To further understand this process, we are interested in
the signals responsible for silencing the responder T cell population with respect to cytokine production
and proliferation. Detailed analyses of both, Tregs and T responder cells, will be a prerequisite for
manipulating T cell responses in allergy, autoimmunity and cancer.
Mast Cells
Mast cell-specific aspects of cytokine expression and alternative pathways of mast cell activation
The knowledge about mast cell biology and function was drifting in the doldrums for several decades
but the last few years have witnessed an impressive progress in mast cell research. It is know commonly
accepted that mast cells participate in a variety of inflammatory responses of diverse origin, such as
innate immunity against infection, immune complex-mediated reactions, allergic inflammation and delayed
hypersensitivity. Collectively, this is mainly based on the ability of mast cells to produce a broad panel
of cytokines in response to IgE-dependent and IgE-independent stimulation. In this context, our group is
interested in molecular mechanisms of cytokine production (TNF-a, Th2 cytokines), especially with respect
to mast cell-specific signaling pathways responsible for the activation of cytokine genes. Furthermore, we
investigate IgE-independent mast cell triggering by microbial constituents.
Granulozyten
Aktivierungsmechanismen des Immunrezeptors TREM-1 und seine Bedeutung in der angeborenen Immunantwort
Für die Regulation der angeborenen Immunantwort spielen sog. Toll-like Rezeptoren (TLR), die konservierte
Strukturen aus Bakterien, Pilzen oder Viren erkennen, eine wichtige Rolle bei der Aktivierung von neutrophilen
Granulozyten (PMN). TREM-1 ist ein kürzlich beschriebener aktivierender Rezeptor auf PMN, der eine zentrale Bedeutung
bei akuten Infektionen hat. So wird die Expression von TREM-1 durch TLR-Stimulation hochreguliert. Kürzlich wurde von
uns und anderen gezeigt, dass die gleichzeitige Stimulation via TREM-1 und TLR zu einer synergistischen Aktivierung
von neutrophilen Effektorfunktionen führt, dagegen einen neutralisierenden Effekt bzgl. der anti-apoptotischen
Wirkungen von TLR vermittelter Stimulierung von PMN hat. Außerdem ist TREM-1 auch in löslicher Form in der
bronchoalveolären Lavage von Pneumonie-Patienten nachweisbar, was nahe legt, dass dieser Rezeptor auch löslich
eine Funktion besitzt. In diesem Projekt sollen die unterschiedlichen molekularen Mechanismen geklärt werden,
die für die Synergie von TREM-1 bei der TLR-vermittelten Aktivierung und für die neutralisierenden Effekte auf
die anti-apoptotische Wirkung bei PMN verantwortlich sind. Des Weiteren sollen der Mechanismus der Freisetzung
und der potentielle klinische Wert des Nachweises von löslichem TREM-1 bei infektiösen Erkrankungen untersucht
werden. Ein weiteres Ziel dieses Projektes ist die Identifikation des bislang unbekannten Liganden von TREM-1.
Dendritische Zellen und Toll-like Rezeptoren: Verbindung von angeborener und adaptiver Immunität
Tumorabstoßung durch zytotoxische T-Zellen in vivo: Einfluß von Toll-like Rezeptor vermittelten Signalen bei der Aktivierung und Induktion von Toleranz.
Zur optimalen Aktivierung von CTL, die Tumorzellen erfolgreich eliminieren können, sind spezifische (TCR-vermittelt)
und unspezifische Signale (Kostimuli und Zytokine) erforderlich. Eine genaue Kenntnis dieser Stimuli ermöglicht eine
gezielte Aktivierung von Tumor-spezifischen CTL im Rahmen einer antigenspezifischen Immuntherapie. Die in diesem Antrag
geplanten Experimente sollen die Notwendigkeiten für und die Auswirkungen des Fehlens von Toll-like Rezeptor
(TLR)-vermittelten Signalen auf die Aktivierung von Tumor-spezifischen CTL näher untersuchen. Zur Durchführung dieser
Versuche stehen verschiedene TLR- und MyD88-defiziente Mäuse zur Verfügung, die sich durch eine gestörte Aktivierung
von Zellen des angeborenen Immunsystem nach Stimulation mit verschiedenen TLR-Liganden auszeichnen. Zum einen soll
in diesen Mäusen die Induktion von Tumor-spezifischen CTL untersucht werden und gegebenenfalls durch die Verwendung
von MyD88-unabhängigen TLR Liganden bei der Immunisierung restauriert werden. Zum anderen soll durch die Immunisierung
von Wildtyp-Mäusen mit dendritischen Zellen (BMDCs) aus Wildtyp und MyD88-/- Mäusen untersucht werden, ob in der
Abwesenheit von TLR-vermittelten Signalen Toleranz induziert wird und wenn ja, wie diese wieder gebrochen werden kann.
T-Zellen: Avidität, Homöostase und Memory
Einfluß der T-Zellavidität auf Effektorfunktion, Homöostase und Gedächtnisbildung.
Bei einer Immunantwort expandieren antigenspezifische T-Zellen und beseitigen
das Pathogen. Danach sterben 95 % ab, während nur wenige antigenspezifische das
T-Zellgedächtnis bilden. Welche T-Zelle eine Gedächtnis-T-Zelle wird ist unklar.
Ein Grund könnte die Avidität der T-Zelle sein: Entweder könnten hochavide
T-Zellen das Gedächtnis bilden, weil sie eine starke Stimulation erfahren
haben, während die niederaviden T-Zellen sterben würden, oder das umgekehrte
könnte der Fall sein: Die stark stimulierten, hochaviden T-Zellen könnten nach
der Immunantwort erschöpft und auf Zelltod programmiert sein, während die
niederaviden das Gedächtnis bilden.
Im Rahmen dieses Projektes soll der Einfluß von T-Tellavidität in einem neuen TCR-transgenen
Mausmodell untersucht werden. Dazu wurden von uns drei
TCR-transgene Mausstämme etabliert, die den gleichen T-Zellrezeptor, jedoch
in unterschiedlichem Ausmaß, auf der Oberfläche tragen.
Antigenprozessierung im MHC-Klasse-I Weg
Die auf der Zelloberfläche von MHC-Klasse-I Molekülen präsentierten Peptide werden zum größten Teil im Zytosol generiert.
Dort werden falsch gefaltete oder nicht mehr von der Zelle benötigte und daher zur Degradation bestimmte Proteine durch
das Ubiquitinsystem erkannt und markiert. Die polyubiquitinylierten Proteine werden anschließend durch das Proteasom in
Fragmente zwischen 4 und 25 Aminosäuren Länge abgebaut. Einige Antigenpräsentierende Zellen wie Makrophagen und Dendritische
Zellen können in einem als "Crosspresentation" bezeichneten Prozess auch extrazelluläre, durch Makropinozytose aufgenommene
Proteine in diesen Präsentationsweg einschleusen. Die entstehenden Peptide werden anschließend im Zytosol zum größten Teil
durch Aminopeptidasen schrittweise bis hin zu einzelnen Aminosäuren abgebaut, die dann wiederum zur Proteinsynthese recycelt
werden können. Ein kleiner Teil der proteasomal generierten Peptide entkommt jedoch dem Abbau durch Aminopeptidasen und wird
in einem ATP-abhängigen Prozess durch TAP (Transporter associated with antigen presentation) in das endoplasmatische Retikulum
(ER) transloziert. Ein Teil der durch TAP in das ER transportierten Peptide ist in der Lage, an neu synthetisierte
MHC-Klasse-I Moleküle zu binden. Die trimeren Komplexe aus der schweren Kette des MHC-Klasse-I-Moleküls, beta2-Mikroglobulin
und Peptid werden anschließend durch den Golgi-Apparat, an die Zelloberfläche transportiert, wo sie durch CTL erkannt werden
können.
Die Arbeitsgruppe Schild beschäftigt sich im speziellen mit der Analyse der Spezifität von konstitutiven und immuno-20S
Proteasomen sowie der Spezifität von Aminopeptidasen. Aus den generierten Schnittdaten wurden bereits Algorithmen entwickelt,
die in Kombination mit TAP-Transport-Vorhersagen und MHC-Bindungsvorhersagen eine kombinierte Vorhersage der Antigenpräsentation
ermöglichen. Diese ist bereits online für eine Vielzahl humaner MHC Klasse I Allele verfügbar. (www.mhc-pathway.net)
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