MK2/3 in der Immunregulation durch dendritische Zellen

Dendritische Zellen (DC) kontrollieren spezifische Funktionen des Immunsystems. Nach Gefahrensignalen nehmen sie einen stark immunstimulatorischen Phänotyp an. Wir konnten zeigen, dass dieser immunstimulatorische DC Modus auf etwa einen Tag nach Kontakt mit einem Gefahrensignal limitiert ist. Danach schalten DCs auf einen immunsuppressiven Modus um, der mutmaßlich Immunreaktionen daran hindern soll, außer Kontrolle zu geraten. Wir gehen von der Hypothese aus, dass negativ-regulatorische Rückkopplungsschleifen vom selben Gefahrensignal aber mit etwa einem Tag Verzögerung angeschaltet werden. RNA Interferenz gegen in humanen DCs hoch regulierte Gene ermittelt aus Genomics Expressionsprofilen ermöglichte die Auffindung von Molekülen, die an den negativ-regulatorischen Rückkopplungsschleifen beteiligt sein könnten. Wir identifizierten die MAPKAP kinase 2 (MK2) als mögliches Schlüsselmolekül zur Umschaltung von Immunstimulation auf Suppression. Die Reifung von DCs nach Aktivierung durch Gefahrensignale ist sehr gut beschrieben, aber es gibt nur wenig Information über Mechanismen und Moleküle, die in DC gesteuerte Immunsuppression involviert sind. Unser vorrangiges Ziel besteht daher darin, das Wissen über negativ-regulatorische Rückkopplungsschleifen ausgehend von DCs zu vertiefen. DCs aus MK2-/-, MK3-/- und Doppel-Knockout Mäusen werden verwendet, um Ovalbumin-Peptide an TCR transgene T Zellen, isoliert von OT-I und OT-II Mäusen, zu präsentieren. Zusätzlich werden wir für MK2/3 spezifische Tyrosinkinase (TK) Inhibitoren, aber auch andere Inhibitoren dieses Signalübertragungsweges wie p38 verwenden. DCs sind potente Immunmodulatoren in Hinblick auf Krebs, Autoimmunität, Allergien oder Transplantation. Ein wichtiges Ziel besteht daher darin, in vivo das Potential von DCs, hergestellt aus MK2-/- und /oder MK3-/- verglichen mit wild typ Mäusen hinsichtlich Immunmodulation zu analysieren. Mäuse, die einen experimentellen Tumor tragen, werden mit DCs behandelt, in denen die MK2/3 Expression durch Knockout, Überexpression, RNA Interferenz oder TK Inhibitoren moduliert ist. Die Auslösung von Autoimmunität wird mit den gleichen DCs durchgeführt. In diesem Fall werden die DCs mit synthetischen Peptiden aus der Melanin Biosynthese beladen, um Melanozyten zu attackieren. Gemessen wird die Weißfärbung des Fells schwarzer Mäuse. Ein Modell zur Auslösung von Toleranz mit MK2/3 blockierten DCs wird auf dem Anwachsen eines allogenen Blutstammzelltransplantats beruhen. Wir erwarten, das Verständnis für die Immunregulation durch DCs abhängig vom spezifischen Differenzierungsstatus zu verbessern. Das könnte die Basis für die Herstellung einer neuen Generation von verbesserten DC Immuntherapeutika werden, die zur Behandlung von Krebs, Autoimmunität, Allergien, aber auch für die Toleranzinduktion und Verbesserung der Akzeptanz allogener Transplantate eingesetzt werden können.

Im Rahmen dieses Projektes wurde eine entscheidende Rolle des Signalmoleküls MK2 in der Regulation von Immunantworten identifiziert. Untersucht wurde die Funktion von MK2 in dendritischen Zellen, die als Schnittstelle zwischen angeborener und erworbener Immunität betrachtet werden können. Dendritischen Zellen kommt eine wesentliche Rolle in der Regulation von Immunantworten zu, da sie mit anderen Zellen des Immunsystems über gesunde sowie infektiöse Vorgänge kommunizieren. Somit können sie unter anderem das Auslösen oder Unterdrücken einer Immunantwort kontrollieren. Der schmale Grat zwischen diesen Prozessen erfordert genaue Regulationsmechanismen, die eine schnelle und präzise Anpassung der Funktionalität dendritischer Zellen erlauben. Dabei konnte MK2 als Schlüsselmolekül identifiziert werden, das nachhaltig an der Steuerung der Immunantwort durch dendritische Zellen beteiligt ist. MK2 agiert als zentrale Schaltstelle eines der wichtigsten Signalwege in entzündlichen Prozessen. Während das Molekül selbst im Inneren von Zellen aktiviert wird, ist MK2 für die Freisetzung verschiedener Signalmoleküle außerhalb der Zelle verantwortlich. Diese Moleküle sind vor allem als Mediatoren in entzündlichen Geschehen von großer Bedeutung. Es zeigte sich, dass MK2 in dendritischen Zellen an der Unterdrückung einer spezifischen Form der zellvermittelten Immunität mitwirkt, was vor allem bei Autoimmunerkrankungen verheerende Auswirkungen hat. Diese immunsuppressive Funktion von MK2 wurde bei wiederholtem Hervorrufen einer Immunantwort deutlich und veranschaulicht, wie MK2 an der stringenten Kontrolle von immunologischen Prozessen beteiligt ist. Durch die Verminderung der immunaktivierenden Funktion dendritischer Zellen verhindert MK2 Schäden, die durch eine übermäßige Entzündungsantwort entstehen können. In weiterer Folge konnte gezeigt werden, dass MK2 auch für die Erkennung von Tumoren durch das Immunsystem von großer Bedeutung ist. Modelle des malignen Melanoms verdeutlichten, wie MK2 in dendritischen Zellen zu einer verringerten Tumorerkennung und damit zu ungehindertem Tumorwachstum beiträgt. Auch in einem Modell des Glioblastoms konnte MK2 mit der gezielten Unterdrückung der Tumorerkennung durch Immunzellen in Verbindung gebracht werden. Diese Beobachtungen sind hinsichtlich der Entwicklung von MK2-Inhibitoren als Therapeutika für die Behandlung von Autoimmun- sowie Krebserkrankungen von großer Bedeutung.