MOLECULAR SIGNATURE OF TUMOR INFILTRATING NATURAL KILLER CELLS (2010)

Natürliche Killerzellen (NK) sind Effektorzellen des angeborenen Immunsystems, die in der Tumorabwehr eine wichtige Rolle spielen. Die Aktivierung von NK-Zellen wird durch ein Zusammenspiel von Signalen hemmender Rezeptoren, die zumeist MHC Klasse I erkennen, und aktivierender Rezeptoren bestimmt. Neben zielgerichteter Eliminierung von Zellen, können NK-Zellen zusätzlich Botenstoffe freisetzen, die Entzündungen bewirken und somit Immunantworten des angeborenen und des adaptiven Immunsystems auslösen. In unserer Studie charakterisierten wir NK-Zellantworten gegen MHC Klasse I defiziente Lymphome in Mäusen. Unsere Untersuchungen zeigten, dass nach subkutaner Injektion von RMA-S Zellen NK-Zellen, die in den Tumor eingewandert sind, einen geringen Reifungsgrad (CD27high) aufweisen. Zusätzlich zeigte diese Population einen aktivierten Phänotyp, der sich durch hohe Expression von B220, MHC Klasse II und zytotoxischen Effektormolekülen widerspiegelt. Genexpressionsanalysen mittels Microarrays machten deutlich, dass Tumor-infiltrierende NK-Zellen ein stark unterschiedliches Transkriptionsprofil aufweisen als NK-Zellen im Blut von Tumor-tragenden Mäusen. NK-Zellen im Tumor zeigten neben einem verringerten Ausmaß von aktivierenden NK-Zellrezeptoren zusätzlich einen Anstieg von hemmenden Molekülen. Die meisten dieser Änderungen auf Transkriptionsebene konnten ebenso auf Proteinebene bestätigt werden. Tumor-infiltrierende NK-Zellen exprimierten ein höheres Ausmaß von Mitgliedern der B7-Proteinfamilie verglichen mit NK-Zellen aus dem Blut. Hierzu zählen der aktivierende Rezeptor CD28 und die hemmenden Rezeptoren CTLA-4 und B7-H1, die alle an B7-1 binden. Die Funktion dieser Moleküle ist in T-Zellen gut verstanden, in NK-Zellen allerdings größtenteils unbekannt. sere Daten zeigten, dass die Expression von CD28 und CTLA-4 mittels IL-2 auf NK-Zellen induzierbar ist bzw. sich die Expression von B7-H1 erhöhen lässt. Eine Stimulierung von in vitro expandierten NK-Zellen mit einem B7-1 IgG Fusionsprotein führte zu Proliferation von NK-Zellen und deren IFNγ-Produktion. Mit Hilfe von knockout Mäusen zeigten wir, dass nach Stimulation von NK-Zellen mittels B7-1 IgG IFNγ-Produktion durch CD28 vermittelt und diese durch die CLTA-4 und B7-H1 Rezeptoren negativ reguliert wird. Im Gegensatz dazu wurden B7-1 exprimierende Zielzellen durch IL-2 expandierte NK-Zellen unabhängig von CD28, CTLA-4 und B7-H1 lysiert. Zudem beobachteten wir, dass in einer Ko-Kultur von NK-Zellen und B7-1 exprimierenden Zellen, darunter transduzierte Tumorzelllinien sowie reife dendritische Zellen, einen interzellulären Transfer von B7-1 der Zielzellen zu NK-Zellen bewirkt. Dieser Prozess ist teilweise abhängig von CD28. Schliesslich wiesen unsere Experimente darauf hin, dass wiederholte Applikation von IL-2 das Wachstum von B7-1+ Melanome in T- /B-Zell defizienten Mäusen hemmt. Dieser Effekt konnte durch gleichzeitige CTLA-4 Blockierung noch geringfügig verbessert werden. Zusammenfassend zeigen unsere Daten, dass Tumor-infiltrierende NK-Zellen einen unterschiedlichen Phänotyp als NK-Zellen aus dem Blut aufweisen. Dies spiegelt sich sowohl in ihrem Reifungsgrad, der Expression von aktivierenden und inhibierenden Molekülen als auch in ihrem umfassenden Transkriptionsprofil wider. Wir beobachteten, dass bestimmte Rezeptoren der B7-Familie unterschiedlich exprimiert sind, die die Effektorfunktionen von NK-Zellen in vitro regulieren. Unsere Experimente deuten darauf hin, dass Mitglieder der B7-Proteinfamilie während der Tumorentwicklung eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von NK-Zellantworten spielen. Unsere Ergebnisse sollten bei Immuntherapien gegen Tumore, die auf der Wirkung von NK Zellen beruhen, mit einbezogen werden.