Investigation of CD152 (CTLA-4) mediated regulation of effector functions of CD8 T-lymphocytes

In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass CD152 die Produktion der Effektormoleküle IFN-γ und Granzym-B nach antigenspezifischer primärer sowie sekundärer Stimulation entscheidend herunterreguliert. Interessanterweise konnte zudem erstmals nachgewiesen werden, dass CD152 auch die frühe Zytotoxizität individueller CD8+ T Zellen in vivo hemmt. Desweiteren ergab die Analyse der CD152 vermittelten Gen-Regulation wichtige Erkenntnisse darüber, wie CD152 verschiedene Effektor-Funktionen in CD8+ T Zellen differenziell beeinflusst. Es konnte nachgewiesen werden, dass CD152 seine inhibitorischen Effekte durch die selektive Hemmung der Akkumulation von Eomesodermin mRNA ausübt und dadurch die Effektor-Molekül Produktion in CD8+ T Zellen reguliert. Dieser Einfluss lag innerhalb der Hierarchie der intrazellulären Signalkaskade proximal des ERK/MAPK Signalwegs und gibt zum ersten Mal Aufschluss darüber, dass CD152 die Immunantworten in T Zellen auf transkriptioneller Ebene steuert. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, derer sich CD152 für die Steuerung von Immunantworten von CD8+ T Zellen bedient, ist für die Entwicklung neuer Therapien, einschließlich solcher, die sich bereits in klinischen Studien befinden, von großer Bedeutung. Die gegenwärtig in klinischen Studien untersuchten Therapien, welche durch CD152 Signale beeinflusst werden, beschränken sich zum einen auf den Einsatz des CTLA4-Ig-Fusionsproteins, das gezielt den Schwellenwert, der für eine Aktivierung von CD8+ T Zellen nötig ist, anhebt, und zum anderen auf die Verabreichung von CD152-blockierenden Antikörpern und Fab-Fragmenten, die den Schwellenwert für eine Aktivierung herabsetzen. Hierdurch können entweder chronische Entzündungen und autoimmune Reaktionen gegen autologe Strukturen des Organismus, wie sie z.B. bei der rheumatoiden Arthritis oder der multiplen Sklerose auftreten, verhindert werden, oder umgekehrt CD8+ T-Zell-Antworten gegen bestimmte pathogene Antigene verstärkt werden. Dies ist z.B. bei der Behandlung von metastasierenden Tumoren, aber auch bei der Bekämpfung chronischer viraler Infektionen von großem Vorteil. Die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit erweitern das Verständnis der Wirkungsweise dieser Therapievarianten auf CD8+ T Zellen und tragen so dazu bei, den Einsatz dieser Behandlungen zielgenauer zu machen und Nebenwirkungen zu minimieren. Aufgrund der hier präsentierten Daten über die von CD152 genutzte intrazelluläre Signalkaskade des ERK/MAPK-Signalwegs und der Akkumulation von Eomesodermin mRNA im Nukleus ergeben sich des weiteren neue mögliche Ansatzpunkte für den Einsatz von Pharmazeutika, die gezielt in diesen Signalweg eingreifen. Das könnte neue therapeutische Möglichkeiten eröffnen, wie z.B. die Wirkungsstärke des Transkriptionsfaktors Eomesodermin je nach Bedarf der Effektorfunktionen von CD8+ T Zellen unter Bezug auf die jeweils zu behandelnde Krankheit zu modulieren.CD8+ T lymphocyte activation is initiated by interaction of their T cell receptors (TCR) with cells presenting specific antigenic peptides bound to major histocompatibility class one molecules (MHC-I). The outcome of the T cell response to this interaction is tightly controlled by signals from specific costimulatory receptors. The primary costimulatory receptors for B7-family ligands are CD28 and CD152, two structurally homologue members of the Ig superfamily expressed on the surface of T cells. Unlike CD28 which is constitutively expressed on T cells and enhances TCR signaling, CD152 is only detectable on the T cell surface after activation and abrogates the effector phase of the T-cell response. Moreover, it has an approximately 50-fold higher binding affinity to members of the B7-family than CD28 CD8+ T lymphocytes are required for effective host defense against pathogens but also for mediating effector responses against uncontrolled proliferating self tissues. We could now reveal that individual CD8+ T cells are tightly controlled in their effector functions by CD152 (CTLA 4, cytotoxic T lymphocyte antigen. In this thesis it was demonstrated that signals induced by CD152 reduce the frequency of interferon-gamma and GranzymeB expressing CD8+ T cells independently of the transcription factors T-bet or cKrox by selectively inhibiting accumulation of Eomesodermin mRNA and protein downstream of the ERK/MAPK pathway. Ectopic expression of Eomes reversed CD152-mediated inhibition of effector molecule production. Additionally, enhanced cytotoxicity of individual CD8+ T cells differentiated in the absence of CD152 signaling could be demonstrated in vivo. These novel insights extend the understanding how to selectively modulate immune responses of CD8+ T cells