Dokument: Untersuchungen zur epigenetischen Regulation der KIR-Gene während der Entwicklung von natürlichen Killerzellen
| Titel: | Untersuchungen zur epigenetischen Regulation der KIR-Gene während der Entwicklung von natürlichen Killerzellen | |||||||
| Weiterer Titel: | Studies on the epigenetic regulation of KIR genes during the development of natural killer cells | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=34773 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20150713-115305-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Brands, Jens [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. Uhrberg, Markus [Gutachter] Prof. Dr. Beye, Martin [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind Bestandteil des angeborenen Immunsystems. Ihre Aufgabe ist es, virusinfizierte oder entartete Zellen durch spezielle Rezeptoren, den Killer
Cell Immunoglobulin-like Receptors (KIR-Rezeptoren), zu erkennen und anschließend abzutöten. KIR-Gene werden in finaldifferenzierten NK-Zellen durch Methylierung reguliert, weitere Regulationsmechanismen sind unbekannt. Da die KIRs nur bei höheren Primaten und dem Menschen vertreten sind, kam keines der immunologisch üblichen murinen Versuchstiermodelle in Frage. In diesen Modellen fehlen somit auch kompatible Liganden für die KIRs. Daher wurde in dieser Arbeit ein in vitro NK-Generierungssystem entwickelt, bei dem erstmalig humane Mesenchymale Stem Cells (MSCs) als Nährzellen verwendet wurden. Auf den MSCs wurden humane Haematopoetic Stem Cells (HSCs) zu NK-Zellen differenziert, da sich ohne Nährzellunterstützung keine KIR+ NK-Zellen aus HSCs entwickeln. Ein solches System hat gegenüber einem murinen NK-Zellentwicklungssystem den Vorteil, dass die in vitro generierten NK-Zellen auch für eine Applikation am Menschen geeignet sind. Mit Hilfe des in vitro Modells konnte nachgewiesen werden, dass ein KIR-induzierendes Signal von den Nährzellen im Verlauf der ersten von insgesamt sechs Entwicklungswochen auf die NK-Vorläuferzellen einwirkt. Dieses ermöglicht ihnen zu KIR-exprimierenden NK-Zellen auszudifferenzieren. Ferner konnte im Rahmen der NK-Zellentwicklung nachgewiesen werden, dass der erste transkribierte KIR KIR2DL4 ist. Die übrigen framework KIRs werden im Verlauf der NKZellentwicklung vor den klonotypischen KIRs transkribiert. Diese KIR-Transkription korreliert invers mit der KIR-Promotormethylierung. Außerdem erfolgte die Demethylierung der KIR-Promotoren nicht für den gesamten KIR-Lokus in einem einzigen Zellstadium, sondern in verschiedenen NK-Zellstadien. So wird der Promotor des KIRs KIR2DL4 vor dem Promotor des KIRs KIR2DL3 demethyliert. Weiter konnte gezeigt werden, dass es durch Verminderung der KIR-Transkription zu einem leichten Anstieg der Promotormethylierung kommt. Durch Reprimierung der NKG2A-Transkription wurde außerdem eine Verminderung der KIR-Expression erreicht. Eine Reprimierung der Transkription von DNMTs führte zu einem Anstieg an KIR+ NK-Zellen. Neben der DNA-Methylierung haben die Histonmodifikationen H3K9me2 (reprimierend) und H3K4me3 (aktivierend) einen Einfluss auf die KIR-Expression. So kommt es im Verlauf der NK-Zellentwicklung zu einer kontinuierlichen Reduktion der mit transkriptionell inaktivem Chromatin assoziierten Modifikation H3K9me2 im KIR-Promotor während die mit aktivem Chromatin assoziierte Modifikation H3K4me3 erst nachweisbar war, nachdem der entsprechende KIR transkribiert wurde. Durch Reduktion der H3K9me2 während der NK-Zellentwicklung exprimierten die behandelten NK-Zellen mehr KIRs. Ferner konnte gezeigt werden, dass H3K9me2 in den ersten zwei Wochen an der Regulation der KIR-Gene beteiligt ist. Mit der Behandlung von HSCs mit epigenetisch wirkenden Substanzen wurde erreicht, dass sich KIR+ NK-Zellen auch ohne Nährzellunterstützung aus HSCs entwickeln. Die Ergebnisse dieser Arbeit können für eine neue Form der Krebstherapie genutzt werden, da mit der Modifikation des KIR-Repertoires die Aggressivität der NK-Zellen gegenüber Tumorzellen gesteigert werden kann.Natural killer cells (NK cells) are part of the innate immune system. They recognize virus-infected or transformed cells by specific killer cell immunoglobulin-like receptors (KIR receptors) and kill them. KIR genes are regulated in final differentiated NK cells by methylation, further regulatory mechanism are unknown. Since KIRs are represented only in higher primates and humans, none of the immunologically normal murine experimental animal models could be used. Also compatible ligands for KIRs were absenced in these models. In this thesis, an in vitro NK-generation system was developed in witch human mesenchymal stem cells (MSCs) were used as feeder cells for the first time. On human MSCs haematopoetic stem cells (HSCs) differentiated into NK cells. Without feeder cell support developing NK cells acquire no KIR expression on the cell surface. In comparison to a murine NK cell development system the advantage of a human in vitro NK cell development system is that it generated NK cells also suitable for application to humans. Using the in vitro model it could be demonstrated that a KIR induced signal acts on NK precursor cells from the feeder cells during the first of a six week development. Only a one week feeder contact enables the NK cells to acquire KIR. Furthermore, it was shown that the first transcribed KIR is KIR2DL4. During NK cell development framework KIRs were transcribed before clonotypic KIRs. This KIR transcription inversely correlated with the KIR promoter methylation. In addition, the demethylation of all KIR promoters could not be observed in a single cell stage but in multiple stages. First demethylation took place on the framework KIR promoter KIR2DL4 and secondly on the clonotypical KIR2DL3 promoter. After reducing the transcription level of KIR an slight increase of promoter methylation was detected. Also a reduction of KIR expression was achieved through repression of NKG2A transcription. Down regulation of DNMT transcription leads to an increase of KIR+ NK cells. Histone H3K9me2 (repressive) and H3K4me3 (active) have an influence on the KIR expression. Therefore a reduction of H3K9me2 was detected during NK cell development for the KIR promoter. H3K4me3 was detectable only after the corresponding KIR was transcribed. Repressing H3K9me2 during NK cell development the treated NK cells exposes more KIRs. This clearly shows that H3K9me2 plays a role in KIR regulation during early NK cell development. HSCs treated with epigenetic drugs leads to KIR+ NK cells without feeder cell support. As modifying the NK cell repertoire leads to more aggressive NK cells which can therefor kill tumour cells more effectively. This aspect could be used for a new form of cancer therapy. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 13.07.2015 | |||||||
| Dateien geändert am: | 13.07.2015 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 24.06.2014 | |||||||
| Datum der Promotion: | 15.09.2014 |
