Dokument: Auswirkungen des HLA Klasse I Polymorphismus sowie anderer regulatorischen Faktoren auf die KIR-Expression im Rahmen der Entwicklung von Natürlichen Killer (NK)-Zellen
| Titel: | Auswirkungen des HLA Klasse I Polymorphismus sowie anderer regulatorischen Faktoren auf die KIR-Expression im Rahmen der Entwicklung von Natürlichen Killer (NK)-Zellen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40795 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20161228-101243-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. Zhao, Xiaoyi [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Uhrberg, Markus [Gutachter] Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Natürliche Killerzellen sind große granuläre Lymphozyten, die zum angeborenen Immunsystem gehören. Sie bilden ca. 5-15% der Gesamtpopulation aller Lymphozyten im peripheren Blut und spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Tumorzellen und Virusinfektionen. Über ihre Oberflächenrezeptoren, die KIR-Rezeptoren (Killer-cell Immunoglobulin like receptor) sowie lektinartige NKG2-Rezeptoren, können die NK-Zellen die körpereigenen von körperfremden Zellen unterscheiden. Dadurch sind sie in der Lage, die körpereigenen Zellen vor der zytotoxischen Lyse zu schützen und gleichzeitig die körperfremden Zellen zu eliminieren. Es gibt sowohl inhibitorische als auch stimulatorische KIR-Rezeptoren, deren kodierende Gene in hohem Maße polymorph sind und deren klonale Expression zu unterschiedlichen, aber stabilen KIR-Kombinationen, dem sogenannten KIR-Repertoire, auf den NK-Zellen führt. Die meisten KIR-Rezeptoren sind für Produkte der ebenfalls polymorphen HLA-Klasse-I-Gene spezifisch. Um die Auswirkung der HLA-Klasse-I-Moleküle auf die Entstehung des KIR-Repertoires besser zu verstehen, sollte diese Frage in einem geeigneten in vitro Modell der NK-Zelldifferenzierung näher untersucht werden. Zu diesem Zweck wurde ein Protokoll entwickelt, bei dem humane mesenchymale Stammzellen (MSC) als Stammzellnische fungieren und verschiedene HLA-Klasse-I Varianten während der mehrwöchigen Differenzierungsphase an die sich entwickelnden NK-Zellvorläuferzellen präsentieren sollten. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die KIR-Expression während der NK-Zellentwicklung aus hämatopoetischen Stammzellen (HSC) oder aus KIR-negativen NK-Zellen unabhängig von den entsprechenden HLA-Klasse-I-Liganden auf den MSC ist. Hierbei spielte es keine Rolle, ob die hämatopoetischen Vorläuferzellen aus neonataler oder adulter Quelle isoliert wurden. Der siRNA-vermittelte knockdown der HLA-Klasse-I Komponente beta2 microglobulin in MSC zeigt ebenfalls keinen Einfluss auf die KIR-Expression und das KIR-Repertoire im Rahmen der NK-Zellentwicklung aus HSCs sowie auch aus KIR-negativen NK-Zellen. Es zeigte sich, dass der inhibitorische Rezeptor KIR2DL3 unter allen Bedingungen das KIR-Repertoire dominierte, unabhängig davon, ob der entsprechende Ligand, das HLA-C1 Epitop, auf den MSC-Feeder-Zellen vorhanden war oder nicht. Ebenso wurde der HLA-C2-spezifische Rezeptor KIR2DL1 unabhängig von seinem Liganden erst zu einem späteren Zeitpunkt und mit geringerer Frequenz in den Kulturen exprimiert. Insgesamt konnte mit Hilfe des hier verwendeten vollständig humanen in vitro Modells der NK-Zelldifferenzierung gezeigt werden, dass die Anpassung des KIR-Repertoires an die polymorphen HLA-Klasse-I-Liganden erst in reifen NK-Zellen und wahrscheinlich durch postnatalen Kontakt mit Viren und anderen Pathogenen erfolgt.
In einem weiteren Teilprojekt konnte gezeigt werden, dass sich humane MSC auch als Feeder-Zellen zur Differenzierung von induzierten pluripotenten Stammzellen in NK-Zellen eignen. So konnten aus iPS-Zellen, die aus HSCs des Nabelschnurbluts reprogrammiert worden waren, erfolgreich funktionale NK-Zellen generiert werden. Im Vergleich zu den meist aus Fibroblasten stammenden iPS-Zellen konnten die iPS-Zellen aus HSC effektiver wiederum zu HSC und anschließend zu NK-Zellen ausdifferenziert werden, was wahrscheinlich auf dem bereits für andere Differenzierungsvorgänge beschriebenen „epigenetischen Gedächtnis“ der iPS-Zellen beruht. Die hier entwickelte Methode der effektiven Differenzierung von HSC-iPS zu NK-Zellen ermöglicht damit zum einen die in vitro Analyse der sehr frühen Schritte der NK-Zelldifferenzierung und stellt darüber hinaus eine interessante Methode zur Generierung von NK-Zellen zu immuntherapeutischen Zwecken aus einer potentiell unlimitierten Zellquelle dar.Natural killer cells (NK cells) belong to the innate immune system. They are kind of large granular lymphocytes, making up about 5-15% of peripheral blood lymphocytes, and playing very critical roles in defending against tumors, and viral infections. They express groups of receptors on their membrane surface, such as the KIR receptors (killer cell immunoglobulin like receptor) and the lectin NKG2 receptors. Through the surface receptors NK cells can recognize the self and non-self cells, thereby NK cells are able to protect the self cells from cytotoxic lysis, on the other hand they can eliminate the non-self cells. The KIR receptors have both stimulatory and inhibitory effects on the NK cells and are responsible for the possible lysis of the target cell. The KIRs are very polymorphic and display a clonal expression. The KIR repertoire of NK cells indicates a specificity for HLA class I type. Different combinations of KIR receptors and HLA class I molecules may have specific effects against certain diseases and immunities. Using MSC cells (mesenchymal stem cells) as feeder cells allows the establishment of a complete human NK cell differentiation system. In the present study it was shown that the KIR expression was totally independent on the HLA class I type of MSC feeder cells during the NK cell development from hematopoietic stem cells (HSC) or NK progenitors. Whether the HSCs come from newborns or adults, did not affect this result. Subsequently the down regulation of the HLA class I in the feeder cells had no effect on the expression of KIR receptors or on the KIR repertoire during the NK cell development from HSCs, as well as from NK precursor cells. KIR2DL3 is the firstly and predominantly expressed KIR receptor during NK cell genesis from HSCs, irrespective of its ligand, HLA-C1. However, KIR2DL1 is the lately and weakly expressed KIR receptor, regardless of its ligand, HLA-C2. The iPS cells are the cells that retain the characteristics of embryonic stem cells by artificial reprogramming. They have the potential to differentiate into all types of cells. In the present work, a complete human in vitro model for NK cell development from iPS cells has been established with the help of human MSC feeder cells. This process has been previously performed on murine OP9 feeder cells. Functional NK cells have been successfully generated in culture. From HSCs-derived iPS cells more CD34+ and NK cells were generated compared to those from fibroblast-derived iPS cells, indicating the memory of iPS cells. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Transplantationsdiagnostik und Zelltherapeutika (ITZ) | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.12.2016 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.12.2016 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 17.10.2016 | |||||||
| Datum der Promotion: | 20.12.2016 |
