Immunologische Toleranz durch Indolamin 2,3 Dioxygenase

Die Ausbildung einer immunologischen Toleranz gegen Allo-Antigene unter Erhaltung der Immunität gegen Pathogene stellt eine große Herausforderung für die Verbesserung des Therapieerfolges der allogenen Knochenmarktransplantation (KMT) dar. Nach jüngsten Forschungen ist die Expression von Indolamin-2,3- Dioxygenase (IDO), ein Enzym, das die Umwandlung der Amionosäure Tryptophan in seine Metaboliten katalysiert, in Antigen-präsentierenden Zellen (APZ) an der Entwicklung einer T-Zell Anergie beteiligt. Durch seine enzymatische Aktivität vermindert IDO das Angebot an Tryptophan für T-Lymphozyten und häuft Tryptophanmetaboliten an. Diese Veränderung des interzellulären Milieus erlaubt stimulierten T Zellen zwar, erste Schritte der Aktivierung zu durchlaufen, arretiert sie aber in der G1 Phase des Zellzyklus, und induziert Apoptose. Dieser Mechanismus der verhinderten T-Zell Antwort legt den Schluss nahe, dass IDO exprimierende APZ eine antigen-spezifische Toleranz erzeugen können. Experimentell kann die Expression von IDO in Monozyten/Makrophagen (Mo/Mph) und dendritischen Zellen (DZ) durch Transfektion des humanen IDO Gens aber auch durch Zytokine, etwa durch eine prolongierte Exposition von Interferon gamma (IFN) oder Stimulantien der DZ Reifung induziert werden. Das zentrale Anliegen des Projektes ist es, die Hypothese zu testen, dass die Induktion der IDO in APZ eine allogen-spezifische Toleranz erzeugen kann. Wir testen die Hypothese dass APZ mit hohem immunstimulatorischen Potential (z.B. DZ gereift mit Lipolysaccariden [LPS] und IFN) durch Überexpression von IDO in APZ mit tolerogenem Potential umgewandelt werden. Weiters sollen systematisch die Bedingungen, die eine stabile Expression und Aktivität der IDO in APZ bedingen, bestimmt, und die Auswirkungen auf die nachfolgende T-Zell Antwort untersucht werden. T-Zellen, die von IDO-exprimierenden APZ stimuliert werden, sollten eine verminderte proliferative und zytotoxische Kapazität, sowie in ihrem Zytokinmuster einen Trend zu einem Th2 oder Th3 Phänotyp aufweisen. Die Eintwicklung einer allogen- spezifischen Toleranz soll gezeigt werden, indem T-Zellen, die primär mit IDO exprimierenden APZ stimuliert wurden, in einer zweiten Stimulation eine gegen das Allo-Antigen nur eine geringe, gegen mikrobielle Antigene (z.B. Tetanus, Candida) jedoch unbeeinträchtigte Immunantwort produzieren. Weiters soll untersucht werden, ob durch IDO exprimierende APZ tolerisierte T-Zellen regulatorische Fähigkeiten, d.h. die Stimulierbarkeit anderer T- Zellen zu supprimieren, entwickeln. Die Bestätigung der Hypothese könnte beitragen, durch die Modulation der Expression von IDO in APZ das Reaktionsmuster von T-Lymphozyten gezielt in Richtung einer Effektor Immunantwort oder Toleranz zu lenken. Dieser Ansatz stellt einen wichtigen Schritt in der Optimierung von immuntherapeutischen Ansätzen dar.

Die Ausbildung einer immunologischen Toleranz gegen Allo-Antigene unter Erhaltung der Immunität gegen Pathogene stellt eine große Herausforderung für die Verbesserung des Therapieerfolges der allogenen Knochenmarktransplantation (KMT) dar. Nach jüngsten Forschungen ist die Expression von Indolamin-2,3- Dioxygenase (IDO), ein Enzym, das die Umwandlung der Amionosäure Tryptophan in seine Metaboliten katalysiert, in Antigen-präsentierenden Zellen (APZ) an der Entwicklung einer T-Zell Anergie beteiligt. Durch seine enzymatische Aktivität vermindert IDO das Angebot an Tryptophan für T-Lymphozyten und häuft Tryptophanmetaboliten an. Diese Veränderung des interzellulären Milieus erlaubt stimulierten T Zellen zwar, erste Schritte der Aktivierung zu durchlaufen, arretiert sie aber in der G1 Phase des Zellzyklus, und induziert Apoptose. Dieser Mechanismus der verhinderten T-Zell Antwort legt den Schluss nahe, dass IDO exprimierende APZ eine antigen-spezifische Toleranz erzeugen können. Experimentell kann die Expression von IDO in Monozyten/Makrophagen (Mo/Mph) und dendritischen Zellen (DZ) durch Transfektion des humanen IDO Gens aber auch durch Zytokine, etwa durch eine prolongierte Exposition von Interferon gamma (IFN) oder Stimulantien der DZ Reifung induziert werden. Das zentrale Anliegen des Projektes ist es, die Hypothese zu testen, dass die Induktion der IDO in APZ eine allogen-spezifische Toleranz erzeugen kann. Wir testen die Hypothese dass APZ mit hohem immunstimulatorischen Potential (z.B. DZ gereift mit Lipolysaccariden [LPS] und IFN) durch Überexpression von IDO in APZ mit tolerogenem Potential umgewandelt werden. Weiters sollen systematisch die Bedingungen, die eine stabile Expression und Aktivität der IDO in APZ bedingen, bestimmt, und die Auswirkungen auf die nachfolgende T-Zell Antwort untersucht werden. T-Zellen, die von IDO-exprimierenden APZ stimuliert werden, sollten eine verminderte proliferative und zytotoxische Kapazität, sowie in ihrem Zytokinmuster einen Trend zu einem Th2 oder Th3 Phänotyp aufweisen. Die Eintwicklung einer allogen- spezifischen Toleranz soll gezeigt werden, indem T-Zellen, die primär mit IDO exprimierenden APZ stimuliert wurden, in einer zweiten Stimulation eine gegen das Allo-Antigen nur eine geringe, gegen mikrobielle Antigene (z.B. Tetanus, Candida) jedoch unbeeinträchtigte Immunantwort produzieren. Weiters soll untersucht werden, ob durch IDO exprimierende APZ tolerisierte T-Zellen regulatorische Fähigkeiten, d.h. die Stimulierbarkeit anderer T- Zellen zu supprimieren, entwickeln. Die Bestätigung der Hypothese könnte beitragen, durch die Modulation der Expression von IDO in APZ das Reaktionsmuster von T-Lymphozyten gezielt in Richtung einer Effektor Immunantwort oder Toleranz zu lenken. Dieser Ansatz stellt einen wichtigen Schritt in der Optimierung von immuntherapeutischen Ansätzen dar.