Die Rolle von Major-Histocompatibility-Complex Klasse II bei der Proliferation von gamma delta-T-Zellen nach (E)-4-Hydroxy-3-Methyl-But-2-Enyl-Pyrophosphat-Stimulation

Abstract

Humane Vgamma9delta2-T-Zellen machen die einzige im peripheren Blut vorhandene T-Zell-Population aus, die durch sogenannte Phosphoantigene aktiviert werden können. Sie spielen eine sehr wichtige Rolle sowohl in der Immunantwort auf mikrobielle Infektionen als auch in der Tumorimmunologie. Als potentestes Phosphoantigen in der Aktivierung von Vgamma9delta2-T-Zellen ist das flüchtige Molekül (E)-4-hydroxy-3-methyl-but-2-enyl-pyrophosphat (HMB-PP) identifiziert worden. Der genaue Mechanismus bei der Antigenerkennung war bislang unbekannt. Es wurde in mehreren Studien festgestellt, dass Vgamma9delta2-T-Zellen nicht ohne weiteren zellulären Partner das HMB-PP als Antigen erkennen können. Welche Eigenschaften die dann als antigenpräsentierenden Zellen fungierenden zellulären Partner besitzen müssen, war zur Beginn dieser Arbeit nicht definiert. In dieser Arbeit konnten wir durch den Einsatz von hochrein sortierten Zellen in vitro die Eigenschaften der antigenpräsentierenden Zellen eingrenzen. Nach unserer Kenntnis haben wir in dieser Arbeit erstmalig zeigen können, dass primär MHC-II-positive-Zellen unabdingbar sind bei der Antigenerkennung von HMB-PP und der anschließenden Proliferation der Vgamma9delta2-T-Zellen. Zunächst konnten wir zeigen, dass einen Expansion von Vgamma9delta2-T-Zellen in Kokultur mit MHC-II-positiven Zellen deutlich höher ausfällt als in Kokulturen mit Zellen, die MHC-II nicht exprimieren. Nach HMB-PP-Stimulation in Kokulturen mit MHC-II-negativen Zellen (ebenfalls hochrein sortiert) konnten wir sogar nachweisen, dass eine Expansion der Vgamma9delta2-T-Zellen gänzlich ausbleibt. In einem weiteren Schritt konnten wir nachweisen, dass eine Blockade des MHC-II zu einer deutlich niedrigeren Expansion der Vgamma9delta2-T-Zellen als Antwort auf eine Stimulation mit HMB-PP führt. Weitere, in dieser Arbeit nicht identifizierte Eigenschaften der antigenpräsentierenden Zellen, müssen jedoch auch vorhanden sein. Dies zeigten uns unsere Experimente mit CD4-positiven Zellen, bei denen durch vorherige Stimulation ein MHC-II-Expression in vitro ausgelöst worden war. In Kokulturen mit diesen CD4-positiven und gleichzeitig MHC-II-positiven Zellen kam es eben nicht zu einer Expansion der Vgamma9delta2-T-Zellen nach HMB-PP-Stimulation. Eine Bestätigung dieses Befundes konnten wir durch Kokulturen mit Zellreihen, die eine unterschiedliche MHC-II-Expression zeigten, erreichen. Eine Expansion der Vgamma9delta2-T-Zellen trat nur in Kokulturen mit MHC-II-positiven Zellreihen auf, jedoch nicht in allen Kokulturen mit MHC-II-positiven Zellreihen. Nach Kokultur mit Raji-Zellen (MHC-II-positiver Zellreihe) kam es nicht zu einer Expansion der Vgamma9delta2-T-Zellen. Zusammenfassend liefert diese Arbeit neue Einsichten in die Bedingungen an den zellulären Partner der Vgamma9delta2-T-Zellen bei der Erkennung und anschließenden Expansion nach Stimulation durch HMB-PP. Human Vgamma9delta2 T cells represent a unique T cell subset in humans, primates and a handfull of other vertebrates. In humans it is the only T cell subset present in the peripheral blood that can be activated by nonpeptide phosphoantigens. The Vgamma9delta2 T cells play an important role in tumor immunity and antimicrobial immunity. Of the many known phosphoantigens able to activate the Vgamma9delta2 T cells, (E)-4-hydroxy-3-methyl-but-2-enyl-pyrophosphate (HMB-PP) is by far the most potent. The exact mechanism of antigen recognition and thus activation of the Vgamma9delta2 T cells remain elusive. It has been known, that cell-cell-contact with another cell type than Vgamma9delta2 T cells is necessary to initiate activation and proliferation of the Vgamma9delta2 T cells in vitro as a response to HMB-PP stimulation. The cellular requirements for HMB-PP driven Vgamma9delta2 T cell expansion in vivo have been unclear so far. We used high purity sorting to define the cells acting as antigen presenting cells in vitro. We were able to show, to our knowledge for the first time, that MHC-II positive cells are indispensable for HMB-PP-driven Vgamma9delta2 T cell expansion in vitro. When cultured together with high purity sorted MHC-II positive cell we were able to show high levels of proliferation of the Vgamma9delta2 T cells after HMB-PP stimulation. Vice versa a proliferative response did not occur when strictly MHC-II negative cells were cocultured with Vgamma9delta2 T cells. Using an MHC-II blocking antibody we were able to decrease the proliferative response after HMB-PP stimulation. This demonstrates that MHC-II itself plays an important role in the antigen recognition and presentation in the process of activating Vgamma9delta2 T cells. Further cellular requirements, apart from MHC-II positivity, must be fulfilled in order to activate the Vgamma9delta2 T cells. Through activation we were able to induce an MHC-II expression on CD4 positive cells in vitro. Although we reached high levels of MHC-II expression on the CD4 positive cells, there was no proliferative response after HMB-PP stimulation when cocultured with Vgamma9delta2 T cells. Supporting these observations, a proliferative response only occurred in some of the cocultures with different MHC-II positive cell lines. Supporting our observation of MHC-II dependency, a proliferation did not occur in any of the cocultures with MHC-II negative cell lines. Our results provide novel insights into the primary cell-specific requirements for human Vgamma9delta2 T cell expansion.