Um der Erkennung durch das körpereigene Immunsystem entkommen, weisen Tumore
Modifikationen in ihrer Mikroumgebung auf. Zu diesen gehören u. a. veränderte
Sauerstoffkonzentrationen im Tumorkern und die Freisetzung biochemischer Faktoren aus
Tumorzellen, welche die Funktion von Tumor-assoziierten Phagozyten, wie z.B.
Dendritischen Zellen (DC) beeinflussen. DC sind professionelle Antigen-präsentierende
Zellen, die eine Spezialisierung in verschiedene funktionale Subtypen aufweisen. Myeloische
DC (mDC) sind besonders effizient in Hinsicht auf die Präsentation von Antigenen,
wohingegen plasmazytoide DC (pDC) regulatorisch auf das Immunsystem einwirken. Beide
Subtypen spielen eine wichtige Rolle bei der Karzinogenese.
Während humane mDC, zur therapeutischen Verwendung, ex vivo aus Monozyten
hergestellt werden können, war dies für humane pDC bisher nicht möglich. Ein war deshalb
ein erstes Ziel dieser Arbeit, ein Protokoll zur Generierung humaner pDC aus humanen
Monozyten zu entwickeln. Diese wurden mittels des Wachstumsfaktors Fms-related tyrosine
kinase 3 ligand (Flt3-L) zu pDC-Äquivalenten differenziert, welche als monocyte-derived pDC
(mo-pDC) bezeichnet wurden. In der Tat zeigten mo-pDC ein für humane pDC
charakteristisches Oberflächenmarkerprofil und wiesen, im Vergleich zu mDC, eine geringe
Kapazität zur Induktion der Proliferation autologer T Zellen und zur Phagozytose
apoptotischer Zellen auf. Mo-pDC erwarben im Verlauf ihrer Differenzierung aus Monozyten
eine kontinuierlich erhöhte Expression des pDC-spezifischen Transkriptionfaktors E2-2 und
seiner spezifischen Zielgene. Der wichtigste funktionale Parameter von pDC ist die
Produktion großer Mengen von Interferon-α (IFN-α). Mo-pDC sezernierten, nach vorheriger
Aktivierung mit Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) oder wenn zu ihrer Differenzierung neben
Flt3-L auch Vitamin D3 oder all-trans-Retinolsäure verwendet wurde, ebenfalls große
Mengen IFN-α.
Wurden mo-pDC unter Hypoxie, einem prominenten Faktor der Tumormikroumgebung,
generiert, so waren die Expression des spezifischen Transkriptionsfaktors E2-2 und die
Freisetzung von IFN-α stark vermindert. Diese Daten zeigten zunächst, dass mo-pDC für das
Studium von Differenzierung und Funktion humaner pDC eingesetzt werden können.
Weiterhin lieferten sie Hinweise auf eine veränderte Differenzierung humaner pDC unter
Hypoxie. In einem nächsten Schritt wurde folglich untersucht, ob Hypoxie auch die
Differenzierung von pDC aus deren physiologischen Vorläufern beeinflusst. Wurden
Knochenmarkszellen der Maus mit Flt3-L unter Normoxie oder Hypoxie kultiviert, so war die
Differenzierung zu pDC unter Hypoxie in der Tat unterdrückt. Dies war abhängig von der
Hypoxie-induzierten Aktivität des Hypoxie-induzierten Faktors 1 (HIF-1), da die Flt3-Linduzierte
Differenzierung von murinen Knochenmarkszellen, in denen die Expression von
HIF-1 in pDC-Vorläuferzellen ausgeschaltet war, unter Hypoxie normal verlief.
Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass Hypoxie, durch Aktivierung von HIF-1,
Differenzierung und Funktion von pDC unterdrückt. Dieser Mechanismus könnte zu ihrer
beschriebenen Dysfunktion in humanen Tumoren beitragen.
Neben Hypoxie sind viele andere Faktoren an der Immunsuppression in Tumoren beteiligt.
Eine Komponente der Mikroumgebung in Tumoren ist das Vorhandensein apoptotischer
Tumorzellen. Apoptose von Tumorzellen findet, im Kontrast zur generellen Sicht von
Tumoren als Apoptose-resistente Entitäten, auch in unbehandelten Tumoren im Überfluss
statt. Apoptotische körpereigene Zellen unterdrücken unter physiologischen Bedingungen
das Immunsystem. Deshalb könnte das Freisetzen von apoptotischem Material oder die
Sekretion von Faktoren aus sterbenden Tumorzellen einen starken Einfluss auf die Funktion
von Tumor-assoziierten DC und die damit verbundene Aktivierung von tumoriziden
Lymphozyten haben. Eine diesbezügliche Studie war das zweite Ziel der vorliegenden
Arbeit. Humane mDC wurden zu diesem Zweck mit Überständen lebender, apoptotischer
oder nekrotischer humaner Brustkrebszellen aktiviert und anschließend mit autologen T
Zellen ko-kultiviert. Danach wurde das zytotoxische Potential der ko-kultivierten T Zellen
analysiert. Interessanterweise unterdrückte die Aktivierung mit Überständen apoptotischer
Tumorzellen die DC-vermittelte Generierung tumorizider T Zellen durch die Ausprägung
einer Population von regulatorischen T Zellen (Treg), die durch die gleichzeitige Expression
der Oberflächenmoleküle CD39 und CD69 charakterisiert war. Die Ausprägung der CD39-
und CD69-exprimierenden Treg Zell-Population war abhängig von der Freisetzung des
bioaktiven Lipids Sphingosin-1-Phosphat (S1P) aus apoptotischen Zellen, welches durch den
S1P-Rezeptor 4 zur Freisetzung des immunregulatorischen Zytokins IL-27 aus mDC führte.
Neutralisierung von IL-27 in AC-aktivierten Ko-Kulturen von mDC und T Zellen blockierte die
Generierung von CD39- und CD69-exprimierenden Treg Zellen und resultierte folglich in der
Aktivierung zytotoxischer T Zellen. Weiterhin war die Bildung von Adenosin in den Ko-
Kulturen für die Unterdrückung zytotoxischer T Zellen vonnöten. Erste Experimente lieferten
Hinweise auf eine direkte Interaktion von CD69- und CD39-exprimierenden Treg Zellen mit
CD73-exprimierenden zytotoxischen T Zellen. CD39 und CD73 werden für die Bildung von
Adenosin aus ATP benötigt, weswegen die Interaktion von Treg Zellen und zytotoxischen T
Zellen die Adenosin-Produktion fördern könnte.
Zusammenfassend zeigen die hier präsentierten Befunde wie Faktoren der
Tumormikroumgebung die Funktion von humanen DC Subtypen beeinflussen können. Ein
Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen kann wertvolle Informationen für die Wahl
effektiver Immuntherapien oder Chemotherapien liefern und so die Therapie humaner
Tumore unterstützen.