Der Browser den Sie verwenden ist sehr alt.

Wir können daher nicht sicherstellen, dass jede Funktion (Gestaltung, Bilder und zusätzliche Funktionen) dieser Internetseite im vollen Umfang zur Verfügung steht. Bitte nutzen Sie eine aktuellere Browserversion.
Wir bitten um Ihr Verständnis.
Startseite > Forschung > Arbeitsgruppen > Arbeitsgruppe Prof. Dr. rer. nat. Daniela Wesch

Projekte Arbeitsgruppe
Prof. Dr. rer. nat. Daniela Wesch

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Charakterisierung zytotoxischer sowie regulatorischer T-Lymphozyten mit Fokus auf γδ T-Lymphozyten und deren Rolle in der Tumorimmunologie insbesondere bei duktalen Pankreas-Adenokarzinomen (PDAC) und Ovarialkarzinomen.

Zytotoxische γδ T-Lymphozyten sind eine Subpopulation der T-Lymphozyten, welche aufgrund ihrer hohen Plastizität die Voraussetzungen für eine neuartige Immuntherapie gegenüber Tumorzellen darstellen. Zytotoxische γδ T-Lymphozyten können in Lymphome und zahlreiche epitheliale Tumore infiltrieren. Zudem können sie HLA-unabhängig phosphorylierte Zwischenprodukte des endogenen Mevalonat-Stoffwechselweges erkennen (sogenannte „Phosphoantigene“), die in Tumorzellen oft auf Grund einer Dysregulation akkumulieren. Die in vivo Relevanz humaner zytotoxischer γδ T-Lymphozyten gegenüber unterschiedlichen Tumorentitäten konnte bereits in diversen Tiermodellen als auch in klinischen Studien belegt werden.

In Abhängigkeit der Erkennung von Tumorantigenen und der jeweiligen Tumor-Mikroumgebung können zytotoxische T-Lymphozyten in ihrer Funktion u.a. durch die Akkumulation regulatorischer αβ T-Lymphozyten (Treg) bzw. induzierter regulatorischer αβ- bzw. γδ T-Lymphozyten sowie durch unterschiedliche Resistenzmechanismen der Tumore oder durch Induktion von Seneszenz/ Dormanz beeinflusst werden.

Ziel unserer diversen Untersuchungen ist ein besseres Verständnis der unterschiedlichen Mechanismen, welche eine effektive Immunantwort der tumor-infiltrierenden (γδ) T-Lymphozyten verhindern sowie eine Optimierung der zytotoxischen Aktivität von T-Lymphozyten durch bispezifische Antikörper und/oder Toll-like Rezeptor (TLR) Liganden.

Der adoptive Transfer von γδ T-Lymphozyten zusammen mit bispezifischen Antikörpern in immundefiziente Mäuse, welchen vorher xenogen PDAC Tumore transplantiert wurden, führte in unseren Experimenten bedingt durch eine massive Steigerung der γδ T-Zell-Zytotoxizität zu einer signifikanten Reduktion des Tumorwachstums. Die verwendeten bispezifischen Antikörper wurden in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. M. Peipp, PD Dr. C. Kellner und Prof. Dr. M. Gramatzki (Sektion Stammzell- und Immuntherapie, UKSH, Kiel) hergestellt. Sie besitzen eine Spezifität für den γδ T-Zellrezeptor bzw. CD3, welche auf γδ T-Lymphozyten exprimiert werden und für den humanen epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor-2 (HER2), welcher auf PDAC-Zellen und Ovarialkarzinomen exprimiert wird. Die bispezifischen Antikörper konnten die Zytotoxizität der γδ T-Lymphozyten gegenüber Cyclooxygenase (COX)-2-negativen oder schwach COX-2-exprimierenden Tumorzellen verstärken. Stark COX-2 exprimierende Tumorzellen produzieren den COX-2 Metabolit Prostagladin (PG)E2, welcher die γδ T-Zell-vermittelte Zytotoxizität inhibiert. Diese Inhibition konnte durch die Kombination von bispezifischen Antikörpern und dem COX-2 Inhibitor DuP697 überkommen werden.

Die Aufklärung weiterer Tumor-Resistenzmechanismen sowie eine Verbesserung der zytotoxischen Aktivität von T-Lymphozyten sind Fokus unserer weiteren Untersuchungen. Das gemeinsame Ziel unserer Projekte ist ein besseres Verständnis der Interaktionen von (γδ) T-Lymphozyten und Tumorzellen, um die Voraussetzungen für neuartige Immuntherapien von Tumoren mit γδ T-Lymphozyten zu schaffen.

Aktuelle Projekte

  1. Tumor-Resistenzmechanismen gegenüber der (γδ) T-Zell-vermittelter Zytotoxizität
  2. Modulation der T-Zell-vermittelten Zytotoxizität gegenüber Ovarialkarzinomen durch extrinsische Faktoren
  3. Analyse der Effektorfunktionen von γδ T-Lymphozyten durch bispezifische Antikörper und Toll-like Rezeptor Agonisten
  4. Regulatorische T-Lymphozyten
  5. Immunmonitoring
  6. Sorter Facility, Durchflußzytometrie und Imagestream

1. Tumor-Resistenzmechanismen gegenüber der (γδ) T Zell-vermittelten Zytotoxizität

Eine immunsuppressive Tumormikroumgebung ist sowohl für das extrem maligne duktale Pankreasadenokarzinom (PDAC) als auch für Ovarialkarzinome beschrieben. Resistenzen gegenüber Strahlen- und Chemotherapie, die insbesondere für das PDAC beschrieben sind, erfordern alternative Therapien (wie z.B. Kombinationstherapien) und eine detailliertes Verständnis der immunsuppressiven Mechanismen in der Tumormikroumgebung. Unsere immunhistologischen Untersuchungen von PDAC Gewebe weisen darauf hin, dass γδ T-Lymphozyten und weniger αβ T-Lymphozyten in den tumorösen Gangepithelien infiltrieren. Ferner beobachten wir eine Infiltration von γδ T-Lymphozyten in Ovarialkarzinomen.

Zur Klärung der Frage warum infiltrierende γδ T-Lymphozyten das Tumorwachstum nicht komplett eindämmen können, gilt es die unterschiedlichen Mechanismen der Tumorresistenz zu verstehen.

Die im Folgenden aufgeführten möglichen Resistenzmechanismen von Ovarialkarzinomen bzw. PDAC stehen momentan im Fokus der Arbeitsgruppe:

a)      Überexpression von Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO)-1 und -2

IDO ist ein Enzym, welches in moderaten Konzentrationen in allen Gewebetypen exprimiert wird und die essentielle Aminosäure Tryptophan zu N-Formylkynurenin abbaut. Eine erhöhte IDO-Produktion schützt gesundes Gewebe in Bereichen, in welchen T-Zellen massiv aktiviert werden, so z.B. in der Tumor-Mikroumgebung. Mit einer erhöhten IDO-Produktion soll eine Tumor-Immunantwort reguliert werden. Eine verstärkte IDO-Produktion von Tumoren selbst kann jedoch dazu führen, dass Antigene nicht mehr präsentiert werden können und die T-Zell-Immunantwort versagt. Unsere Ergebnisse weisen auf eine reduzierte T-Zell-Degranulierung verursacht durch Intermediate des IDO-Signalwegs hin. Inwiefern der IDO-Signalweg als Modifizierer der Tumor-Dormanz dient, ist Bestandteil laufender Untersuchungen.

 

b)     Überexpression und/oder Veränderung der intrazellulären Lokalisation von Galektin-3 Galektin-3 ist ein Protein aus der Familie der Lektine, welches eine β-Galaktosidase-bindende Karbohydrat-Erkennungsdomäne besitzt. Galektin-3 wird im Zellkern, im Zytoplasma und an der Zelloberfläche exprimiert und ist aufgrund seiner diversen Interaktions- und Bindungs-eigenschaften an vielen biologischen sowie pathologischen Prozessen wie z.B. Zell-Aktivierung, Zell-Wachstum und Differenzierung, Zell-Adhäsion, Zell-Zyklus, Chemotaxis oder Apoptose beteiligt. Während endogenes Galektin-3 Apoptose verhindert und zur Freisetzung von Zytokinen führen kann, supprimiert exogenes Galektin-3 oftmals die Aktivierung von Immunzellen und induziert Apoptose. Eine veränderte Galektin-3 Expression, wie man sie oftmals in Tumoren vorfindet, beeinflusst beispielsweise die Tumorinvasion, Metastasierung sowie Angiogenese und/oder Tumor-vermittelte Immunsuppression.

Unsere Daten zeigen eine verstärkte Freisetzung von Galektin-3 durch einige PDAC Zellen in Kokultur mit T-Lymphozyten. Das in Kokultur freigesetzte Galektin-3 supprimiert eine effektive Immunantwort der T-Lymphozyten. Ein knockdown von Galektion-3 Tumorzellen stellt die T-Zellproliferation wieder her. Laufende Untersuchungen beschäftigen sich mit der Frage inwiefern Galektin-3 die immunologische Synapse verändert.

 

c)      In Untersuchungen in Kooperation mit der Gruppe von Prof. A. Trauzold beobachten wir, dass γδ T-Lymphozyten jedoch nicht autologe αβ T-Lymphozyten nach Herunterregulation von TRAIL-Rezeptor(R)4 in den PDAC Zellen Colo357 in ihrer Zytotoxizität inhibiert werden. Diese Inhibition kann nur partiell durch bispezifische Antikörper und COX-1/2 Inhibitor überkommen werden. Es wird postuliert, dass TRAIL-R4 die Zelltod-auslösende Funktion von TRAIL-R1/-R2 inhibieren kann. Die exakten Mechanismen sind jedoch noch nicht vollständig geklärt. Unsere laufenden Daten weisen darauf hin, dass die TRAIL-R4 Herunterregulation in Colo357-Zellen die PGE2 Produktion massiv verstärkt. Ziel der Untersuchungen ist es die Rolle der molekularen Mechanismen des TRAIL-R4 in Interaktionen zwischen PDAC-Zellen und zytotoxischen T-Lymphozyten näher zu untersuchen. Ein Fokus liegt auf der differentiellen Sensitivität der γδ- bzw. αβ T-Zellzytotoxizität gegenüber TRAIL-R4 defizienten PDAC-Zellen, die von großem Interesse hinsichtlich einer T-Zell-basierten Krebstherapie gegenüber PDAC ist.

Mitarbeiter

Daniel Gonnermann (Naturwissenschaftlicher Doktorand), Hannah Jonescheit (cand. Med.), PD Dr. Hans-Heinrich Oberg (Wissenschaftlicher Angestellter), Sandra Ussat (MTA)

Kooperationspartner

Prof. Dr. Dieter Kabelitz (Institut für Immunologie, UKSH, Kiel), Prof. Dr. S. Sebens und Prof. Dr. A. Trauzold (Institut für Experimentelle Medizin, UKSH Kiel), Prof. Dr. C. Röcken (Institut für Pathologie, UKSH, Kiel)

Finanziert

über Intramurale Förderung (Wesch), DFG (Kabelitz)

2. Modulation der T-Zell-vermittelten Zytotoxizität gegenüber Ovarialkarzinomen durch extrinsische Faktoren

Nach einer Aktivierung von γδ T-Lymphozyten werden nebst Granzymen auch massiv T-Helfer-1 (TH1) Zytokine wie IFN-γ und TNF-α von γδ T-Lymphozyten freigesetzt.

IFN-γ und TNF-α Signalwege können an der Induktion von Zellzyklusarrest in Tumorzellen beteiligt sein und als extrinsische Faktoren ebenso wie Chemotherapeutika einen permanenten Status der Seneszenz in Tumorzellen induzieren.

In laufenden Untersuchungen überprüfen wir momentan mit Hilfe von durchflusszytometrischen Mehrfarben-Analysen (Markierung von Oberflächenantigenen in Kombination mit intrazellulären Zytokinen oder Transkriptionsfaktoren) in welchem Differenzierungsstatus (TH1 > IFN-γ, TNF-α; TH2 > IL-4, IL-10 oder TH17 > IL-17) sich Tumor-infiltrierende (TILs) αβ- oder γδ T-Lymphozyten (ab bzw. gd TILs) befinden. Aus Tumormaterial werden TILs isoliert und durchflusszytometrisch charakterisiert sowie T-Zelllinien und autologe Tumorzelllinien etabliert. In sich anschließenden Experimenten wird untersucht ob es unterschiedliche Differenzierungsstadien von TILs und T-Lymphozyten aus dem Blut derselben Spender gibt und inwiefern dies die Zytotoxizität gegenüber Tumorzellen beeinflusst.

Zudem wird untersucht inwiefern eine Behandlung der Ovarialkarzinome mit extrinsischen Faktoren einen Einfluss auf Zellzyklus, Proliferation, Zelltod, Phosphorylierung/ Aktivierung von PI3K/AKT, Ras/MAP oder NF-κB sowie die Expression von Molekülen wie CD54, CD80/86, COX-2 oder Indolamin-2,3-Dioxygenase hat, die bei der T-Zell-vermittelten Lyse eine Rolle spielen, haben. Ziel unserer Untersuchungen ist ein besseres Verständnis der Interaktion von TILs und Tumorzellen in der immunsuppressiven Tumormikroumgebung.

Mitarbeiter

Daniel Gonnermann (Naturwissenschaftlicher Doktorand), Vjola Sulaj (cand. Med.), PD Dr. Hans-Heinrich Oberg (Wissenschaftlicher Angestellter), Sandra Ussat (MTA)

Kooperationspartner

Prof. Dr. D. Bauerschlag, Prof. Dr. N. Arnold und Dr. J. Weimer (Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe, UKSH, Kiel), Prof. Dr. S. Sebens (Institut für Experimentelle Medizin, UKSH Kiel)

Finanziert

über FAZIT (Sulaj), Projekt im Aufbau

3. Analyse der Effektorfunktionen von γδ T-Lymphozyten durch bispezifische Antikörper und Toll-like Rezeptor Agonisten

Eine neuartige Strategie zur Verbesserung von aktuellen Tumortherapien ist die Optimierung der zytotoxischen Aktivität durch bispezifische Antikörper (bsAk), die selektiv auf Immunzellen und parallel auf Tumorzellen assoziierte Antigene wie z.B. das CD3 Molekül auf T Lymphozyten und den tumorassoziierten humanen epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors 2 (HER2, ERB2) erkennen. Eine massive Zytokinfreisetzung nach Aktivierung aller T Zellen durch [HER2xCD3] bsAk könnte fatale Konsequenzen für das Immunsystem haben. Ziel unserer laufenden Untersuchungen ist Informationen zu erlangen inwiefern eine Rekrutierung/Aktivierung von γδ-T-Lymphozyten zu HER2-exprimierenden PDAC oder Ovarialkarzinomen über den Einsatz des [(HER2)2xVγ9] bsAk von Vorteil ist gegenüber einer Rekrutierung/Aktivierung aller T-Zellen. Im Detail werden hier Signalwege, die an der Zytotoxizität, Proliferation und Zytokin-Freisetzung beteiligt sind und durch die bsAk induziert werden in T-Lymphozyten des Blutes versus Tumoren sowie in Kokultur von T-Lymphozyten mit Tumorzellen untersucht Die Wirkung von bsAk in einer immunsuppressiven Mikroumgebung soll in einem humanisierten Mausmodell untersucht werden, um eine therapeutische Intervention besser abschätzen zu können.

 

Nebst bispezifischen Antikörpern werden zu Optimierung der Effektorfunktion von γδ T-Lymphozyten in Kooperation mit Dr. Coch/Prof. Hartmann (Universität Bonn) neuartige Liganden für Mustererkennungsrezeptoren (PRR) TLR7/8 und RIG-I untersucht, die als neuartige Adjuvantien für Tumorvakkzinierung entwickelt wurden. Ziel dieses Projekts ist es, die Effekte dieser neuartigen TLR7/8 und RIG-I Liganden sowie weitere kommerzielle PRR-Liganden auf die Aktivierung humaner γδ-T-Lymphozyten zu untersuchen. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass es neben den indirekten Effekten über Antigenpräsentierende Zellen auch direkte Effekte auf γδ T-Lymphozyten gibt. TLR7/8-Liganden verstärken die Zytokinproduktion und die Zytotoxizität von γδ T-Lymphozyten, was für die anti-Tumoraktivität von γδ T-Lymphozyten von großer Relevanz ist.

Mitarbeiter

Rubén D. Serrano-Guerrero (Naturwissenschaftlicher Doktorand), PD Dr. Hans-Heinrich Oberg (Wissenschaftlicher Angestellter), Sandra Ussat (MTA)

Kooperationspartner

Prof. Dr. Dieter Kabelitz (Institut für Immunologie, UKSH, Kiel), Prof. Dr. M. Peipp, PD Dr. C. Kellner und M. Gramatzki (Sektion Stammzell- und Immuntherapie, UKSH, Kiel), Prof. Dr. G. Hartmann und Dr. C. Coch (Institut für Klinische Chemie und klinische Pharmakologie, Universität Bonn)

Finanziert

Dieses Projekt ist im Aufbau (DFG-Vorantrag γδ Forschergruppe, DAAD Antrag)

4. Regulatorische T-Lymphozyten

Natürliche regulatorische CD4+CD25high T Lymphozyten (Treg) sowie induzierte regulatorische T-Lymphozyten kontrollieren die zelluläre Immunantworten und verhindern Autoimmunität. Treg supprimieren die Proliferation von CD4+CD25- Responder T Lymphozyten in einer Zellkontakt-abhängigen Weise. Ferner exprimieren Treg u.a. den Transkriptionsfaktor FoxP3 sowie Helios. Zur Behandlung fortgeschrittener Tumorerkrankungen werden momentan oftmals Antikörper eingesetzt, die inhibitorische Moleküle (wie z.B. CTLA-4, PD-1), welche auf Treg stark exprimiert sind, blockieren.

Suppressive γδ T-Lymphozyten

Unsere Resultate zeigen, dass γδ T-Lymphozyten mit suppressiven Eigenschaften gegenüber CD4+CD25- Responder T Lymphozyten (αβ T-Lymphozyten) einen anderen Phänotyp als Treg aufweisen. Frisch isolierte γδ T-Lymphozyten aus dem Blut exprimieren kein FoxP3 und lediglich ein Drittel weisen den vermeintlichen Treg-Marker und Transkriptionsfaktor Helios auf. Eine Kostimulation über CD28 verstärkt die Heliosexpression in γδ T-Lymphozyten sowie die Expression weiterer Mitglieder der Ikaros Familie, welche bei der Induktion der γδ T-Zell-vermittelten Suppression vermutlich eine Rolle spielen. Die γδ T-Zell-vermittelte Suppression selbst wird durch die Interaktion der Check-Point Inhibitoren CTLA-4 und PD-1, welche auf den αβ T-Lymphozyten exprimiert sind, und den entsprechenden auf γδ T-Lymphozyten exprimierten Liganden CD86 und PD-L1, vermittelt. Eine regulatorische Funktion von γδ T-Zellen kann nach deren Aktivierung und Kostimulation in Gegenwart der immunsuppressiven Zytokine TGF-b (tritt häufig in der Tumorumgebung auf) zusammen mit IL-15 induziert werden. Unsere Gruppe konnte zeigen, dass die γδ T-Zell-Stimulation in Anwesenheit von TGF-b und IL-15 mit einer erhöhten IL-9 Freisetzung durch gd T-Zellen einher geht, welches eine Antitumor-Immunität fördern kann. . Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse unserer Gruppe, dass TGF-b und IL-15 sowohl die Proliferation als auch die Zytotoxizität von gd T-Zellen verstärkt. Die Resultate dienen der Aufklärung einer möglichen Rolle von γδ T-Lymphozyten in der Immunregulation von Autoimmunerkrankungen oder im Rahmen von Tumorbehandlungen. Dieses Projekt findet in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Kabelitz statt (siehe auch AG Kabelitz).

Mitarbeiter

Dr. Christian Peters (Wissenschaftlicher Angestellter), Annika Meyer (cand. Med.)

Finanziert

über Else Kröner-Fresenius-Stiftung (Kabelitz)

 

5. Immunmonitoring

Die durchflusszytometrische Analyse von Absolutzellzahlen der Leukozyten Subpopulationen sowie die parallele Bestimmung der intrazellulären Zytokinproduktion dieser Zellen ist an unserem Institut etabliert. Die quantitative Bestimmung der Zellen aus 50 µl Vollblut von Patienten oder gesunden Spendern sowie die Analyse tumor-infiltrierender Zellen ist Bestandteil unserer Forschung. Diese ex vivo Analysen geben gute Hinweise auf eine Differenzierung der T- Lymphozyten in den unterschiedlichen Kompartimenten.

Das Monitoring von Immunzellen im Blut, Biopsien oder Tumoren durch mehrere Parameter ist von großem Interesse für die Prognose und die Vorhersage von Therapieantworten. Zur Optimierung der Immunphänotypisierung durch die Mehrfarben-Durchflusszytometrie-Analysen soll die Bestimmung von seltenen Immunzellpopulationen (mit immunregulatorischer Funktion im Zellnetzwerk) sowie intrazelluläre Moleküle zur Untersuchung des Differenzierungsstatus von Immunzellen in dieser Bestimmung involviert sein. Durch das Monitoring der phänotypischen und funktionellen Eigenschaften von Immunzellen lassen sich Veränderungen, die für die präzise Behandlung von entzündlichen Erkrankungen ebenso wie Krebs oder Allergien hilfreich sein können, identifizieren.

Mitarbeiter

PD Dr. Hans-Heinrich Oberg (Wissenschaftlicher Angestellter), Dr. Christian Peters (Wissenschaftlicher Angestellter), Daniel Gonnermann (Naturwissenschaftlicher Doktorand), Sandra Ussat (MTA)

Kooperationen mit:

Prof. Dr. D. Bauerschlag (Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe, UKSH, Kiel), PD Dr. C. Schem (Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe, UKSH, Kiel), Prof. Dr. C. Mundhenke/ Dr. T. Schmidt (Krebszentrum Nord CCC bzw. Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe, UKSH, Kiel), Dr. A. Bergmann (Pädiatrie/ Institut für Humangenetik, UKSH, Kiel), Prof. Dr. M. Brüggemann/ Dr. G. Chitadze (Sektion für Hämatologische Spezialdiagnostik, UKSH, Kiel), Prof. Dr. J. Held-Feindt (Klinik für Neurochirurgie, UKSH, Kiel).

6. Sorter Facility, Durchflußzytometrie und Imagestream®

Das Institut besitzt einen FACS Aria Hochgeschwindigkeits-Zellsorter von BD Biosciences, dessen Nutzung von PD Dr. H.-H. Oberg koordiniert wird und im Rahmen des Cluster of Excellence Inflammation-at-Interfaces genutzt wird (siehe auch AG Kabelitz).

Ferner besitzt das Institut diverse durchflußzytometrische Geräte (FACS Calibure, LSR Fortessa, FACS Canto), deren Nutzung von PD Dr. H.-H. Oberg und Prof. Dr. D. Wesch koordiniert wird. Die technische Unterstützung ist durch die MTA Sandra Ussat gegeben.

Nebst den Durchflusszytometern wird auch das ImageStream® MK II Zytometer, welches Eigenschaften eines Fluoreszenzmikroskops und eines Durchflusszytometers kombiniert, von Instituts- und Clustermitgliedern genutzt. Das ImageStream® bietet die Möglichkeit der Analyse von großen Zellzahlen und damit einer quantitativen Analyse von imaging-immanenten Informationen und statistischer Auswertung. Es wird von den Nutzern für verschiedene zelluläre Prozesse wie z.B. Signaltransduktion, Internalisierung und Phagozytose, Protein-Protein-Co-Lokalisation, Synapsenbildung, Zell-Zell-Interaktion und Zelltod verwendet.

 

Falls Sie an Laborpraktika (Grund- oder Fortgeschrittenen Praktikum, Nebenfachpraktikum für Biologen), an einer naturwissenschaftliche Masterarbeit oder einer medizinische Doktorarbeit Interesse haben, können Sie uns gerne eine E-Mail senden:

E-Mail: Daniela.Wesch@uksh.de
E-Mail: Hans-Heinrich.Oberg@uksh.de

 

Veröffentlichungen (seit 2004)