DE10234200A1 - Use of regulatory CD25 positive T cells for modulating inflammatory responses, for treating transplant rejection, autoimmune diseases and tumors - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft regulatorische αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zellen von Säugern und deren Verwendung bei der Herstellung von Arzneimitteln zur Modulation von Entzündungsreaktionen. Diese Entzündungsreaktionen betreffen insbesondere die Abstoßung nach Transplantation und/oder eine Autoimmunerkrankung, wie rheumatische Entzündung, sowie eine Behandlung von tumoralen Erkrankungen.The present invention relates to regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cells from mammals and their use in the manufacture of medicaments for modulating inflammatory reactions. These inflammatory reactions relate in particular to rejection after transplantation and / or an autoimmune disease, such as rheumatic inflammation, and a treatment of tumor diseases.
Die sogenannte „immunologische Toleranz" ist gekennzeichnet durch einen physiologischen Status, in dem das Immunsystem nicht gegen "körpereigene" Komponenten oder gegen ungefährliche Antigene (z.B. Nahrungsmittelantigene) reagiert. Die Unterscheidung zwischen "Selbst" und "Nicht-Selbst" bzw. "Gefahr" und "keine Gefahr" spielt daher eine wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung immunologischer Toleranz. Immunologische Toleranz von T-Zellen wird auf verschiedenen Ebenen entwickelt. Zunächst kommt es bei der Reifung von T-Zellen im Thymus zu einer Deletion von solchen T-Zellen, die eine hohe Reaktivität gegenüber Selbst-Antigenen zeigen. Dieser Schritt wird "negative Selektion" oder "zentrale Toleranz" genannt. Da zwar sehr viele, jedoch nicht alle Selbst-Antigene im Thymus exprimiert werden, können immer einige T-Zellen den Thymus verlassen, welche einen T-Zell-Rezeptor exprimieren, der ein bestimmtes körpereigenes Antigen erkennt, welches nur in der Peripherie (also irgendwo im Körper) und nicht im Thymus exprimiert wird. Daher gibt es in jedem Organismus potentiell autoreaktive T-Zellen innerhalb der Peripherie.The so-called "immunological tolerance" is characterized by a physiological status in which the Immune system not against "body's own" Components or against harmless Antigens (e.g. food antigens) respond. The distinction between "self" and "not-self" or "danger" and "no danger" therefore plays an important role in maintaining immunological Tolerance. Immunological tolerance of T cells is at different levels developed. First it occurs when T cells mature in the thymus to a deletion of such T cells that have a high Reactivity towards self-antigens demonstrate. This step becomes "negative selection" or "central Tolerance ". There are many, but not all, self-antigens can be expressed in the thymus some T cells always leave the thymus, which have a T cell receptor express that recognizes a specific endogenous antigen which only in the periphery (somewhere in the body) and is not expressed in the thymus. Therefore there is in every organism potentially autoreactive T cells within the periphery.
Um die T-Zellen kontrollieren zu können, werden weitere Ebenen der Toleranz, die sogenannten "peripheren Toleranzmechanismen" benötigt. Zu diesen "peripheren Toleranzmechanismen" gehören u.a. die regulatorischen T-Zellen, welche in den letzten Jahren intensiv untersucht wurden. Kurz zusammengefaßt sind die folgenden Charakteristika regulatorischer T-Zellen bekannt:
- 1. Sie bilden eine Untergruppe der CD4+ T-Helfer-Zellen;
- 2. Der bekannteste zelluläre Marker ist CD25 (α-Kette des Interleukin-2-Rezeptors);
- 3. Sie zeigen einen "anergen" Phänotyp (niedrige Proliferationsrate und niedrige Interleukin-2-Produktion);
- 4. Sie produzieren immunsuppressiver Zytokine, wie etwa IL-10 und TGFβ;
- 5. Sie bewirken die Inhibierung der Proliferation naiver T-Zellen; und
- 6. Sie inhibieren B-Zellen und zytotoxische T-Zellen.
- 1. They form a subset of the CD4 + T helper cells;
- 2. The best known cellular marker is CD25 (α-chain of the interleukin-2 receptor);
- 3. They show an "anergic" phenotype (low proliferation rate and low interleukin-2 production);
- 4. They produce immunosuppressive cytokines such as IL-10 and TGFβ;
- 5. They inhibit the proliferation of naive T cells; and
- 6. They inhibit B cells and cytotoxic T cells.
Alle diese oben genannten Eigenschaften machten die regulatorischen T-Zellen zu einem interessanten Studienobjekt, insbesondere im Fall von Autoimmunerkrankungen, wie autoimmune Gastritis (McHugh RS, Shevach EM, J Immunol 2002 Jun 15;168(12):5979–83) oder Diabetes (Gregori S, et al. Diabetes 2002 May; 51(5):1367–74) und Entzündungen, wie zum Beispiel Colitis (Singh B, Immunol Rev 2001 Aug;182:190–200).All of these properties above made the regulatory T cells an interesting study object, especially in the case of autoimmune diseases such as autoimmune gastritis (McHugh RS, Shevach EM, J Immunol 2002 Jun 15; 168 (12): 5979-83) or Diabetes (Gregori S, et al. Diabetes 2002 May; 51 (5): 1367-74) and inflammation, such as colitis (Singh B, Immunol Rev 2001 Aug; 182: 190-200).
Immunreaktionen finden entweder in den sekundären lymphoiden Organen (Lymphknoten und Milz) oder in dem "betroffenen" Gewebe statt. Grundsätzlich wird die Immunantwort in den sekundären lymphoiden Organen initiiert. Die Antigene werden im "betroffenen" Gewebe von professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (APCs) wie z.B. dentritischen Zellen (DCs) aufgenommen und so verarbeitet, daß sie den T-Zellen präsentiert werden können. Diese initiale Präsentation findet nicht im "betroffenen" Gewebe statt, sondern die Antigenbeladenen APCs wandern über die Lymphe in den nächsten ("drainierenden") Lymphknoten. Hier kommt es zum Kontakt von den Antigen-beladenen APCs mit den naiven, d.h. bisher Antigen-unerfahrenen T-Zellen, welche kontinuierlich "auf der Suche nach Antigen" durch die verschiedenen sekundären lymphoiden Organe patrolieren. Wenn sie auf "ihr" Antigen treffen, kommt es erstens zur Vermehrung/Proliferation der naiven, Antigen-spezifischen T-Zellen (klonale Expansion). Zweitens verändern diese T-Zellen ihren Phänotyp, da sie nun ja nicht mehr naiv und Antigen-unerfahren sind, und nehmen einen "Effektor/Memory"-Phänotyp an. Eine dieser Veränderungen betrifft die Moleküle, welche für die Einwanderung (Migration) in bestimmte Gewebe notwendig sind (siehe unten). Diejenigen Moleküle, welche eine Einwanderung in die sekundären lymphoiden Organe ermöglicht haben, werden "abgeschaltet". Statt dessen exprimieren die T-Zellen nun Moleküle, die ihnen die Einwanderung in Entzündungsgebiete ermöglichen. Nach der klonalen Expansion und der Veränderung des Migrationsphänotyps verlassen die T-Zellen die sekundären lymphoiden Organe und zirkulieren durch den Organismus, bis sie auf das Entzündungsgebiet treffen, in das sie nun einwandern können. Die Charakterisierung des Migrationsphänotyps gibt demnach Aufschluß dar über, ob die T-Zellen eher in sekundäre lymphoide Organe oder in Entzündungsgebiete einwandern können.Immune responses take place in either the secondary lymphoid organs (lymph nodes and spleen) or in the "affected" Tissue instead. in principle the immune response is initiated in the secondary lymphoid organs. The antigens are in the "affected" tissue by professional Antigen-presenting cells (APCs) such as dentritic cells (DCs) and processed that she presented to the T cells can be. This initial presentation does not take place in the "affected" tissue, but the antigen-laden APCs migrate the lymph in the next ("draining") lymph nodes. Here comes the contact from the Antigen-loaded APCs with the naive, i.e. hitherto antigen-inexperienced T cells, which are continuously "looking for antigen" the different secondary ones patrol lymphoid organs. When they encounter "their" antigen First, there is an increase / proliferation of the naive, antigen-specific T cells (clonal Expansion). Second, change these T cells their phenotype, since they are no longer naive and antigen-inexperienced, and take an "effector / memory" phenotype. One of those changes affects the molecules which for immigration into certain tissues is necessary (see below). Those molecules which have allowed immigration to the secondary lymphoid organs, are "switched off". Instead, the T cells now express molecules which enable them to immigrate to areas of inflammation. After clonal expansion and change in migration phenotype, leave the T cells are the secondary ones lymphoid organs and circulate through the organism until they to the area of inflammation meet in which they can now immigrate. The characterization of the migration phenotype gives information about whether the T cells tended to be secondary lymphoids Organs or in areas of inflammation can immigrate.
Die Einwanderung/Migration von T-Zellen aus dem Blutstrom/Zirkulation in das Gewebe erfolgt durch eine Abfolge von spezifischen Interaktionen der T-Zellen mit dem Blutgefäß-Endothel, die durch spezifische Moleküle vermittelt werden. Dieser sogenannte "Multi-Step"-Prozess ermöglicht die gezielte und spezifische Einwanderung von T-Zellen in das Zielgewebe, da jeder dieser Schritte erfolgen muß, um eine Einwanderung zu ermöglichen. Dadurch wird die unspezifische und möglicherweise aus immunologischer Sicht unerwünschte Einwanderung verhindert.The immigration / migration of T cells from the blood stream / circulation into the tissue takes place through a sequence of specific interactions of the T cells with the blood vessel endothelium, which are mediated by specific molecules. This so-called "multi-step" process enables the targeted and specific immigration of T cells into the target tissue, since each of these steps must be carried out in order to enable immigration. This makes the non-specific and possibly undesirable from an immunological point of view immigration prevented.
- 1. Der erste Schritt der Interaktion von T-Zellen mit dem Endothel wird durch Selektine vermittelt. Selektine sind Moleküle, welche an spezifische Kohlenhydratstrukturen binden. Durch diese Interaktionen kommt es zur Reduktion der Flußgeschwindigkeit der T-Zelle und aufgrund der Scherkräfte des Blutstroms zum Rollen der T-Zellen entlang des Endothels.1. The first step of T cell interaction with the endothelium is mediated by selectins. Are selectins molecules which bind to specific carbohydrate structures. Through this Interactions lead to a reduction in the flow rate of the T cell and due to the shear forces of blood flow to roll the T cells along the endothelium.
- 2. Dieses langsame Rollen ermöglicht es der T-Zelle, mit ihren spezifischen Chemokin-Rezeptoren an Chemokine zu binden, welche an das Proteoglykangerüst der Endothelzellen immobilisiert sind. Chemokine sind Botenstoffe, welche eine Wanderung von Zellen entlang eines Chemokin-Gradienten induzieren (Chemotaxis).2. This slow rolling enables the T cell to move with their specific chemokine receptors bind to chemokines, which bind to the proteoglycan scaffold of the endothelial cells are immobilized. Chemokines are messenger substances that cause a hike of cells along a chemokine gradient (chemotaxis).
- 3. Die Bindung des Chemokins an den Chemokin-Rezeptor auf der T-Zelle induziert darüber hinaus noch ein Signal, welches zur Aktivierung von spezifischen Integrinen führt. Ohne dieses Signal befinden sich die Integrine in einem niedrig-affinen Zustand. Erst durch das Chemokin-Signal werden die Integrine in einen hoch-affinen Zustand versetzt, der die feste Bindung an die Integrin-Liganden auf den Endothelzellen ermöglicht. Dadurch kann es zur Auswanderung der T-Zellen in das Gewebe entlang des Chemokin-Gradienten kommen. Die drei Molekülklassen (Selektine, Chemokine und Integrine) bestehen jeweils aus zahlreichen Migliedern. Von einigen dieser Moleküle ist bekannt, daß sie eine spezifische Funktion bei der Einwanderung entweder in sekundäre lymphoide Organe oder Entzündungsregionen haben. In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, daß das Integrin αEβ7, dessen Expression die untersuchten regulatorischen T-Zellen charakterisiert, bei der Interaktion mit dem Endothel keine Rolle spielt.3. The binding of the chemokine to the chemokine receptor on the T cell also induces a signal which leads to the activation of specific integrins. Without this signal, the integrins are in a low affinity state. It is only through the chemokine signal that the integrins are brought into a high-affinity state, which enables firm binding to the integrin ligands on the endothelial cells. This can result in the T cells migrating into the tissue along the chemokine gradient. The three classes of molecules (selectins, chemokines and integrins) each consist of numerous members. Some of these molecules are known to have a specific function in immigration to either secondary lymphoid organs or inflammatory regions. In this context it should be mentioned that the integrin α E β 7 , the expression of which characterizes the investigated regulatory T cells, plays no role in the interaction with the endothelium.
In Salomon und Bluestone (Annu Rev Immunol 2001;19:225–52) werden CD28 und CTLA-4 als Ziel für die Modulation von Immunreaktionen diskutiert. Diese Moleküle spielen nicht nur für die inflammatorischen Reaktionen eine Rolle, sondern auch für die inhibitorischen/regulatorischen. So sind CD28-vermittelte Signale für die Homeostase von CD25+CD4+ regulatorischen T-Zellen von Bedeutung und CTLA-4 wird verstärkt auf regulatorischen T-Zellen exprimiert. CTLA-4 vermittelte Effekte sind jedoch schwer genau zu untersuchen, da dieses Molekül sowohl auf den regulatorischen Zellen exprimiert als auch auf den inflammatorischen Zellen induziert wird.In Salomon and Bluestone (Annu Rev Immunol 2001; 19: 225-52) CD28 and CTLA-4 are discussed as targets for the modulation of immune responses. These molecules play a role not only for the inflammatory reactions, but also for the inhibitory / regulatory ones. For example, CD28-mediated signals are important for the homeostasis of CD25 + CD4 + regulatory T cells and CTLA-4 is increasingly expressed on regulatory T cells. However, effects mediated by CTLA-4 are difficult to examine in detail since this molecule is both expressed on the regulatory cells and also induced on the inflammatory cells.
Die
Kürzlich wurde von McHugh et al. (Immunity, Vol. 16, 311–323, February 2002) das Integrin αEβ7 als ein Marker für regulatorische T-Zellen beschrieben und die CD25+CD4+ regulatorische T-Zellpopulation molekulargenetisch analysiert. Dabei wurde durch Analyse der mRNA aus diesen Zellen untersucht, welche Gene in den regulatorischen T-Zellen exprimiert werden. Vergleichspopulation waren CD25–CD4+ T-Zellen.Recently, McHugh et al. (Immunity, Vol. 16, 311-323, February 2002) described the integrin α E β 7 as a marker for regulatory T cells and analyzed the CD25 + CD4 + regulatory T cell population by molecular genetics. By analyzing the mRNA from these cells, it was examined which genes are expressed in the regulatory T cells. The comparison population was CD25 - CD4 + T cells.
Es stellte sich heraus, daß u.a. das Integrin αEβ7 verstärkt in den CD25+CD4+ T-Zellen exprimiert wird. McHugh et al. haben dann in einem in vitro Proliferationsassay die regulatorische Kapazität der αE –CD25+ mit den αE +CD25+CD4+ T-Zellen verglichen. Als Kontrollzellen wurden CD25+CD4+ und CD25–CD4+ 7-Zellpopulationen verwendet. Dabei stellte sich heraus, daß die αE +CD25+CD4+ T-Zellen die potentesten Regulatoren sind.It was found that, inter alia, the integrin α E β 7 is increasingly expressed in the CD25 + CD4 + T cells. McHugh et al. then compared the regulatory capacity of the α E - CD25 + with the α E + CD25 + CD4 + T cells in an in vitro proliferation assay. CD25 + CD4 + and CD25 - CD4 + 7 cell populations were used as control cells. It turned out that the α E + CD25 + CD4 + T cells are the most potent regulators.
Quiding-Jarbrink M et al. (Gut 2001 Oct;49(4):519–25) beschreiben die Rolle eines anderen beta7-Integrins (α4b7) in einem Infektionsmodell. Das Integrin αEβ7 und die Verwendung von regulatorischen T-Zellen zur Therapie werden weder beschrieben, noch nahegelegt.Quiding-Jarbrink M et al. (Gut 2001 Oct; 49 (4): 519–25) describe the role of another beta7 integrin (α 4 b 7 ) in an infection model. The integrin α E β 7 and the use of regulatory T cells for therapy are neither described nor suggested.
WO 00/40604 beschreibt Verfahren
und Zusammensetzungen zur Modulation der Zytokin-Freisetzung von alphaE beta
7 exprimierenden Zellen. Dabei werden bindende Polypeptide und andere
Moleküle
erwähnt, die
selektiv an alphaE beta 7 binden und dadurch
die Th2 Zytokin Antwort verstärken
oder inhibieren.
Im Hinblick auf die oben genannten Eigenschaften von regulatorischen T-Zellen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, spezifische Säugetier-regulatorische T-Zellen und deren Verwendungen bei der Vorbeugung und/oder Behandlung von entzündlichen Erkrankungen zur Verfügung zu stellen, die eine effektive Therapie ermöglichen und gegenüber den bisher bekannten Therapien von entzündlichen Erkrankungen entscheidende Vorteile aufweisen.With regard to the above Properties of regulatory T cells it is a task of present invention, specific mammalian regulatory T cells and their uses in the prevention and / or treatment of inflammatory Diseases available to provide effective therapy and against the previously known therapies for inflammatory diseases are crucial Have advantages.
Diese Aufgabe wird gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung einer regulatorischen αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers zur Herstellung eines Arzneimittels zur Modulation von Entzündungsreaktionen gelöst.This object is achieved according to a first aspect of the present invention by using a regulatory mammalian mammalian α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cell for the manufacture of a medicament Modulation of inflammatory reactions solved.
Unter „regulatorischen T-Zellen" sollen im folgenden, wenn nicht anders angegeben, die regulatorischen αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers verstanden werden. Darunter sollen auch z.B. genetisch modifizierte T-Zellen oder andere, eine Immunreaktion beeinflussende Zellen verstanden werden, solange wie diese die hier beschriebenen Modulationen von Entzündungsreaktionen bewirken können. Grundsätzlich charakterisiert die Expression des Integrin αEβ7 die erfindungsgemäßen regulatorischen T-Zellen.Unless otherwise stated, the “regulatory T cells” are intended to refer to the regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cell of a mammal can be understood. This should also be understood to mean, for example, genetically modified T cells or other cells which influence an immune reaction, as long as they can bring about the modulations of inflammatory reactions described here. The expression of the integrin α E β 7 characterizes the regulatory T cells according to the invention.
Als „Modulation" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei eine Therapie bei Auftreten akuter Entzündungsreaktionen verstanden, die sowohl eine Gabe von aktivierten oder inhibierten regulatorischen T-Zellen als auch eine Aktivierung oder Blockierung der Aktivitäten der regulatorischen T-Zellen umfassen, kann. Weiterhin soll darunter auch eine Prophylaxe einer potentiell auftretenden Entzündungsreaktion und/oder die Verhinderung einer Verstärkung des Entzündungsgeschehens verstanden werden.As "modulation" in the sense of The present invention is a therapy when acute inflammatory reactions occur understood that both a dose of activated or inhibited regulatory T cells as well as activation or blocking of activities of regulatory T cells can include. It is said to continue below also prophylaxis of a potentially occurring inflammatory reaction and / or preventing reinforcement of the inflammatory process be understood.
Der Begriff der „Entzündungsreaktion" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist als weit gefaßt zu betrachten und umfaßt somit „klassische" Entzündungsreaktionen, wie die Abstoßung nach Transplantation und/oder eine Reaktion im Rahmen einer Autoimmunerkrankung, insbesondere bei einer rheumatischen Erkrankung/Entzündung. Umfaßt sind aber auch „entzün dungsähnliche" Immunreaktionen wie tumorale Erkrankungen, insbesondere die Reaktion des Immunsystems auf tumorale Erkrankungen. Diese werden ebenfalls durch regulatorische T-Zellen beeinflußt und können daher gemäß der vorliegenden Erfindung moduliert werden.The term "inflammatory response" in the sense of The present invention is to be regarded as broad and thus encompasses “classic” Inflammatory reactions, like repulsion after transplantation and / or an autoimmune reaction, especially with rheumatic illness / inflammation. Are included but also "inflammation-like" Immune reactions such as tumor diseases, especially the reaction of the immune system to tumor diseases. These are also through regulatory T cells affected and can therefore according to the present Invention can be modulated.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung, bei der die Modulation von Entzündungsreaktionen die Abstoßung nach Transplantation und/oder eine Autoimmunerkrankung, insbesondere eine rheumatische Entzündung, umfaßt.The use according to the invention is preferred, in which the modulation of inflammatory reactions rejection after transplant and / or an autoimmune disease, in particular rheumatic inflammation, includes.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer regulatorischen αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von Erkrankungen. Dieser Subtyp von regulatorischen T-Zellen und sein Zusammenhang mit Erkrankungen war bisher nicht bekannt. Das zur Verfügung stellen dieser regulatorischen T-Zellen eröffnet somit völlig neue Möglichkeiten der Modulation von Entzündungsreaktionen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft somit auch eine Säugetier regulatorische αE +CD25–CD4+ T-Zelle.Another aspect of the present invention relates to the use of a regulatory mammalian mammalian α E + CD25 - CD4 + T cell for the manufacture of a medicament for the treatment of diseases. This subtype of regulatory T cells and its association with diseases was previously unknown. The provision of these regulatory T cells thus opens up completely new possibilities for modulating inflammatory reactions. Another aspect of the present invention thus also relates to a mammalian regulatory α E + CD25 - CD4 + T cell.
Das Molekül αEβ7 gehört zur Gruppe der Integrine. Integrine sind Heterodimere, welche aus einer α-Kette und einer β-Kette bestehen. Integrine werden auf verschiedenen Zelltypen exprimiert und spielen eine wichtige Rolle bei der Zell-Zell-Interaktion. Von dem Integrin αEβ7 ist bekannt, daß es verstärkt auf intraepithelialen Lymphozyten (IELs) exprimiert wird. Im epithelialen Gewebe bindet das Integrin an Epithelzellen, welche den αEβ7-Liganden – das E-Cadherin – exprimieren. Darüber hinaus ist das Integrin αEβ7 aber auch auf ca. 5–6 % der CD4+ T-Zellen in sekundären lymphoiden Organen (Lymphknoten und Milz) exprimiert. Im Rahmen der Vorarbeiten zu der vorliegenden Erfindung wurden diese T-Zellpopulationen genauer charakterisiert und folgenden Beobachtungen gemacht:
- 1. Die Expression des Integrins αEβ7 auf CD4+ T-Zellen aus sekundären lymphoiden Organen korreliert mit der Expression von anderen Molekülen, die als Marker für regulatorische T-Zellen gelten. Besonders sind hierbei das Molekül CD25 (siehe oben) und CD45RB hervorzuheben. Der Expressionslevel des Moleküls CD45RB unterscheidet solche T-Zellen, die noch keinen Kontakt mit Antigen hatten ("naive" T-Zellen; hohe Spiegel an CD45RB = CD45RBhigh) und solche, welche schon Kontakt mit Antigen hatten ("Effektor/Memory/Gedächtnis"-Zellen; niedrige Spiegel an CD45RB = CD45RBlow). Die Mehrheit der αEβ7-exprimierenden Zellen koexprimiert das Molekül CD25 (ca. 75 %) und ist in dem CD45RBlow-Kompartiment lokalisiert.
- 2. Das Integrin αEβ7 unterteilt daher das bisher bekannte, "klassische" regulatorische Kompartiment (CD25+CD4+) in zwei verschiedene Zellpopulationen (αE +CD25+ und αE –CD25+). Darüber hinaus konnte noch eine zusätzliche T-Zellpopulation, die nur das Integrin αEβ7, aber kein CD25 exprimiert (αE +CD25–), gefunden werden. Im Gegensatz zu der Publikation von McHugh et al. konnte erfindungsgemäß das Integrin αEβ7 nicht nur als Marker für hochpotente CD25+CD4+ regulatorische T-Zellen identifiziert, sondern auch eine CD25-negative regulatorische T-Zellpopulation aufgefunden werden, welche durch das Integrin αEβ7 identifziert werden kann. Dabei unterscheidet sich das Migrationsverhalten von regulatorischen T-Zellpopulationen wesentlich (siehe unten), so daß neue Möglichkeiten bei der Modulation von Entzündungsreaktionen möglich werden. Auch in der Publikation von McHugh et al. werden mögliche Differenzen zwischen den αE –CD25+ und den αE +CD25+ CD4+ T-Zellen hinsichtlich deren Migrationsverhaltens nicht erwähnt.
- 3. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde weiterhin die regulatorische Kapazität dieser drei T-Zellpopulationen (αE +CD25–, αE +CD25+ und αE –CD25+) sowohl in einem in vitro als auch einem in vivo System untersucht. Dabei stellte sich heraus, daß die αE +CD25+CD4+ T-Zellen die potentesten regulatorischen T-Zellen sind. Aber auch die CD25-negativen Zellen (αE +CD25–) besitzen regulatorische Aktivität.
- 4. Des weiteren konnten die Erfinder zeigen, daß die drei regulatorischen T-Zellpopulationen (αE +CD25–, αE +CD25+ und αE –CD25+) sich nicht nur hinsichtlich ihrer regulatorischen Potenz, sondern auch in Bezug auf die Expression verschiedener Zytokine und des immuninhibitorischen Moleküls CTLA-4 unterscheiden. Dieses kann als Indiz für die Verwendung unterschiedlicher regulatorischer Mechanismen angesehen werden.
- 1. The expression of the integrin α E β 7 on CD4 + T cells from secondary lymphoid organs correlates with the expression of other molecules which are considered markers for regulatory T cells. The CD25 (see above) and CD45RB are particularly noteworthy. The expression level of the CD45RB molecule distinguishes those T cells that have not yet been in contact with antigen ("naive" T cells; high levels of CD45RB = CD45RB high ) and those that have already been in contact with antigen ("effector / memory / memory "Cells; low levels on CD45RB = CD45RB low ). The majority of the α E β 7 -expressing cells co-express the CD25 molecule (approx. 75%) and is located in the CD45RB low compartment.
- 2. The integrin α E β 7 therefore divides the previously known "classic" regulatory compartment (CD25 + CD4 + ) into two different cell populations (α E + CD25 + and α E - CD25 + ). In addition, an additional T cell population could be found that only expresses the integrin α E β 7 but no CD25 (α E + CD25 - ). In contrast to the publication by McHugh et al. the integrin α E β 7 could not only be identified according to the invention as a marker for highly potent CD25 + CD4 + regulatory T cells, but also a CD25 negative regulatory T cell population could be found, which can be identified by the integrin α E β 7 . The migration behavior differs significantly from regulatory T cell populations (see below), so that new possibilities in modulating inflammatory reactions become possible. Also in the McHugh et al. possible differences between the α E - CD25 + and the α E + CD25 + CD4 + T cells with regard to their migration behavior are not mentioned.
- 3. In the context of the present invention, the regulatory capacity of these three T cell populations (α E + CD25 - , α E + CD25 + and α E - CD25 + ) was further investigated in both an in vitro and an in vivo system. It turned out that the α E + CD25 + CD4 + T cells are the most potent regulatory T cells. The CD25-negative cells (α E + CD25 - ) also have regulatory activity.
- 4. Furthermore, the inventors were able to show that the three regulatory T cell populations (α E + CD25 - , α E + CD25 + and α E - CD25 + ) not only differ in terms of their regulatory potency, but also in terms of expression differentiate between different cytokines and the immuno-inhibitory molecule CTLA-4. This can be seen as an indication of the use of different regulatory mechanisms.
Die Erfinder haben in einigen Vorexperimenten untersucht, ob sich die drei regulatorischen T-Zellpopulationen (αE +CD25–, αE +CD25+ und αE –CD25+) auch in der Expression bestimmter Selektine bzw. in der Responsivität auf bestimmte Chemokine unterscheiden.In a few preliminary experiments, the inventors examined whether the three regulatory T cell populations (α E + CD25 - , α E + CD25 + and α E - CD25 + ) also differ in the expression of certain selectins or in the responsiveness to certain chemokines ,
- 1. Die αE –CD25+CD4+ T-Zellen, sowie die Kontrollzellen (αE –CD25–) zeigen eine höhere Frequenz an L-Selektin-exprimierenden Zellen (CD62Lhigh) als die beiden αE +CD4+ T-Zellpopulationen. Bei dieser Analyse wurden CD4+ T-Zellen aus verschiedenen sekundären lymphoiden Organen (Milz, mesenteriale Lymphknoten und periphere Lymphknoten) untersucht. Von dem Molekül L-Selektin ist bekannt, daß es verstärkt auf naiven, Antigenunerfahrenen T-Zellen exprimiert wird und mit spezifischen Kohlenhydratstrukturen interagieren kann, die hauptsächlich auf Endothelzellen innerhalb von Lymphknoten vorhanden sind. T-Zellen, welche das L-Selektin in hoher Menge exprimieren (CD62Lhigh), können also in sekundäre lymphoide Organe einwandern.1. The α E - CD25 + CD4 + T cells and the control cells (α E - CD25 - ) show a higher frequency of L-selectin-expressing cells (CD62L high ) than the two α E + CD4 + T cell populations , In this analysis, CD4 + T cells from various secondary lymphoid organs (spleen, mesenteric lymph nodes and peripheral lymph nodes) were examined. The L-selectin molecule is known to be increasingly expressed on naive, antigen-inexperienced T cells and to interact with specific carbohydrate structures that are primarily present on endothelial cells within lymph nodes. T cells that express the L-selectin in high amounts (CD62L high ) can therefore migrate into secondary lymphoid organs.
- 2. Im Gegensatz dazu zeigen die αE –CD25+CD4+ T-Zellen sowie die Kontrollzellen (αE – CD25–) eine niedrigere Frequenz an P-Selektin-bindenden Zellen (P-Selektin-IgG-binding) als die beiden αE +CD4+ T-Zellpopulationen. Bei dieser Analyse wurden CD4+ T-Zellen aus verschiedenen sekundären lymphoiden Organen (Milz, mesenteriale Lymphknoten und periphere Lymphknoten) mit einem rekombinanten P-Selektin-IgG-Fusionsprotein gefärbt. Von dem Molekül P-Selektin ist bekannt, daß es verstärkt auf Endothelzellen exprimiert wird, welche einer Entzündungsregion benachbart sind. Im Gegensatz zum L-Selektin ist hier der Selektin-Ligand auf der T-Zelle exprimiert. P-Selektin wird durch inflammatorische Mediatoren wie Histamin, LPS oder TNFα auf den Endothelzellen induziert. Der P-Selektin-Ligand ist nur auf Antigen-erfahrenen Effektor/Memory-Zellen vorhanden. Somit wird gewährleistet, daß nur Effektor/Memory-Zellen in entzündliche Regionen einwandern. Die höhere Frequenz an P-Selektin-bindenden Zellen innerhalb der beiden αE +CD4+ T-Zellpopulationen deutet also auf eine präferentielle Migration dieser Zellen in Entzündungsgebiete hin.2. In contrast, the αe -CD25+CD4+ T cells as well the control cells (αe - CD25-) a lower frequency of P-selectin-binding cells (P-selectin-IgG-binding) than the two αe +CD4+ T-cell populations. In this analysis, CD4 + T cells from various secondary lymphoids were identified Organs (spleen, mesenteric lymph nodes and peripheral lymph nodes) stained with a recombinant P-selectin-IgG fusion protein. Of the molecule P-selectin is known to be reinforced is expressed on endothelial cells which are an inflammatory region are neighboring. In contrast to L-selectin, the selectin ligand is on the T cell expressed. P-selectin is produced by inflammatory mediators like Histamine, LPS or TNFα induced on the endothelial cells. The P-selectin ligand is only present on antigen-experienced effector / memory cells. This ensures that only Effector / memory cells in inflammatory Immigrate regions. The higher one Frequency of P-selectin binding cells within the two αe +CD4+ T cell populations thus indicates a preferential Migration of these cells to areas of inflammation out.
- 3. In einem sogenannten Chemotaxis-Experiment haben die Erfinder die Responsivität der drei regulatorischen T-Zellpopulationen (αE +CD25–, αE +CD25+ und αE –CD25+) auf verschiedene Chemokine getestet. Dabei wurden Gesamt-CD4+ T-Zellen aus sekundären lymphoiden Organen in einem Zwei-Kammer-System in die obere Kammer gegeben. In der unteren Kammer befindet sich das Chemokin. Die beiden Kammern sind durch eine Membran miteinander verbunden, welche Poren enthält und das Durchwandern der Zellen erlaubt. Nach bestimmten Zeitpunkten wurde analysiert, welche Zellen sich entlang des Chemokin-Gradienten in die untere Kammer bewegt haben. Vier verschiedene Chemokine wurden untersucht. Bei SDF-1, einem Chemokin, das für die Homeostase in nicht-entzündlichen Situationen wichtig ist (also auch bei der Migration durch sekundäre lymphoide Organe), zeigten sich keine Un terschiede. Aber auch bei MIG, einem Chemokin, das in entzündlichen Regionen gebildet wird, konnte kein spezifisches Chemotaxisverhalten festgestellt werden. Jedoch zeigten die beiden αE +CD4+ T-Zellpopulationen eine niedrigere Chemotaxis gegenüber SLC, einem Chemokin, welches bei der Einwanderung von naiven T-Zellen in sekundäre lymphoide Organe eine zentrale Rolle spielt. αE –CD4+ T-Zellen waren jedoch verstärkt SLCresponsiv. Im Gegensatz dazu war die Chemotaxis gegenüber TARC, einem Chemokin, welches in entzündlichen Regionen gebildet wird, bei den beiden αE +CD4+ T-Zellpopulationen erhöht.3. In a so-called chemotaxis experiment, the inventors tested the responsiveness of the three regulatory T cell populations (α E + CD25 - , α E + CD25 + and α E - CD25 + ) to different chemokines. Total CD4 + T cells from secondary lymphoid organs were added to the upper chamber in a two-chamber system. The chemokine is in the lower chamber. The two chambers are connected to each other by a membrane that contains pores and allows cells to pass through. After certain points in time, it was analyzed which cells moved along the chemokine gradient into the lower chamber. Four different chemokines were examined. There were no differences in SDF-1, a chemokine that is important for homeostasis in non-inflammatory situations (i.e. also when migrating through secondary lymphoid organs). However, no specific chemotaxis behavior was found even with MIG, a chemokine that is formed in inflammatory regions. However, the two α E + CD4 + T cell populations showed a lower chemotaxis compared to SLC, a chemokine that plays a central role in the migration of naive T cells into secondary lymphoid organs. However, α E - CD4 + T cells were increasingly SLC responsive. In contrast, chemotaxis was increased over TARC, a chemokine that is formed in inflammatory regions, in the two α E + CD4 + T cell populations.
- 4. In einem sogenannten "Homing"-Experiment haben die Erfinder untersucht, in welche Gewebe/lymphoide Organe die regulatorischen T-Zellpopulationen einwandern. Dazu wurden die drei T-Zellpopulationen (αE +CD25–, αE +CD25+ und αE –CD25+) isoliert und mit radioaktivem Chrom (51Cr) markiert. Diese markierten Zellen wurden gesunden Mäusen in den Blutstrom (Schwanzvene) gespritzt. Nach drei Stunden wurden die verschiedenen Organe präpariert und die darin enthaltene Radioaktivität gemessen. Dadurch kann festgestellt werden, in welche Organe die jeweiligen T-Zellpopulationen eingewandert sind. Dabei zeigte sich, daß die αE –CD25+CD4+ T-Zellen eine erhöhte Einwanderung in die Lmphknoten (pLN, mLN, Peyer'sche Plaques) zeigen, während die beiden αE +CD4+ T-Zellpopulationen verstärkt in die Leber einwandern. Von der Leber ist bekannt, daß Effektor/Memory-Zellen verstärkt in dieses Organ einwandern.4. In a so-called "homing" experiment, the inventors examined the tissues / lymphoid organs into which the regulatory T cell populations migrate. For this, the three T cell populations (α E + CD25 - , α E + CD25 + and α E - CD25 + ) were isolated and labeled with radioactive chromium ( 51 Cr). These labeled cells were injected into the bloodstream (tail vein) of healthy mice. After three hours, the various organs were prepared and the radioactivity contained therein was measured. In this way it can be determined in which organs the respective T cell populations have migrated. It was shown that the α E - CD25 + CD4 + T cells show an increased immigration into the lymph nodes (pLN, mLN, Peyer plaques), while the two α E + CD4 + T cell populations immigrate to the liver , It is known from the liver that effector / memory cells increasingly migrate into this organ.
Diese Experimente deuten darauf hin, daß sich die beiden regulatorischen T-Zellpopulationen, welche das Integrin αEβ7 exprimieren (αE +CD25+ und αE +CD25–) und die αE –CD25+CD4+ T-Zellen tatsächlich in ihrem Migrationsverhalten unterscheiden. Während die αE –CD25+CD4+ T-Zellen einen Phänotyp aufweisen, der eher eine Migration in sekundäre lymphoide Organe erlaubt ("naive-like"), zeichnen sich die beiden αE +CD4+ regulatorischen T-Zellpopulationen eher durch einen Phänotyp aus, der eine Migration in entzündliche Regionen ermöglicht ("effector/memory-like").These experiments indicate that the two regulatory T cell populations which express the integrin α E β 7 (α E + CD25 + and α E + CD25 - ) and the α E - CD25 + CD4 + T cells actually do distinguish their migration behavior. While the α E - CD25 + CD4 + T cells have a phenotype that allows more migration to secondary lymphoid organs ("naive-like"), the two α E + CD4 + regulatory T cell populations are more characterized by a phenotype that enables migration to inflammatory regions ("effector / memory-like").
Erfindungsgemäß können die neu aufgefundenen "naiven" αE –CD25+CD4+Zellen somit in der Modulation präventiv in "Vakzinierungen/Impfungen" eingesetzt werden, weil sie voraussichtlicherweise die Generierung von autoreaktiven Effektorzellen verhindern – also bevor die Autoimmunreaktion bzw. Transplantatabstoßungsreaktion angelaufen ist. Der Vorteil bei den αE +CD25+CD4+ und αE +CD25–CD4+ T-Zellen liegt in ihrem inflammatorischen Migrationsverhalten, wie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung näher erläutert wird.According to the invention, the newly found "naive" α E - CD25 + CD4 + cells can thus be used preventively in the modulation in "vaccinations / vaccinations" because they are likely to prevent the generation of autoreactive effector cells - that is, before the autoimmune reaction or graft rejection reaction has started. The advantage of the α E + CD25 + CD4 + and α E + CD25 - CD4 + T cells lies in their inflammatory migration behavior, as is explained in more detail in the context of the present description.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine erfindungsgemäße Verwendung in Kombination mit Entzündungs-modulierenden Faktoren. Als modulierende Faktoren können Antikörper, insbesondere gegen Integrin αE, CD4 und/oder CD25 oder Zytokine, insbesondere IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13, TGFβ, TNFα und/oder IFNγ verwendet werden. Die Verwendung kann entweder in Kombination mit den erfindungsgemäßen regulatorischen T-Zellen erfolgen, oder in einer zeitlich beabstandeten Weise, bei der die beiden Bestandteile – bevorzugt in einer Arzneimittelverpackung zusammengefaßt – nacheinander angewendet werden. Die Zytokine können weiterhin zu einer weiteren Differenzierung der regulatorischen T-Zellen verwendet werden (siehe z.B. Barrat FJ, et al. J Exp Med 2002 Mar 4;195(5):603– 16; Papiernik M; Immunol Rev 2001 Aug;182:180–9). Die erfindungsgemäße Verwendung kann weiterhin eine ex vivo Expansion und/oder Prä-Aktivierung oder Prä-Inhibierung der regulatorischen T-Zellen einschließen.Another aspect of the present invention relates to an inventive use in combination with inflammation-modulating factors. Antibodies, in particular against integrin α E , CD4 and / or CD25 or cytokines, in particular IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13, TGFβ, TNFα and / or IFNγ, can be used as modulating factors , It can be used either in combination with the regulatory T cells according to the invention, or in a time-spaced manner in which the two constituents - preferably combined in a pharmaceutical packaging - are used in succession. The cytokines can also be used to further differentiate the regulatory T cells (see, for example, Barrat FJ, et al. J Exp Med 2002 Mar 4; 195 (5): 603-16; Papiernik M; Immunol Rev 2001 Aug; 182: 180-9). The use according to the invention can further include ex vivo expansion and / or pre-activation or pre-inhibition of the regulatory T cells.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auffindung von modulatorischen Substanzen der Aktivität einer regulatorischen αE –CD25+CD4+' αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers, das ein a) in Kontakt bringen einer potentiell modulatorischen Substanz mit einer regulatorischen αE –CD25+CD4+' αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers, und b) Messen der Aktivität der Säugetier-regulatorischen αE –CD25+CD4+' αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle umfaßt. Die oben genannten Zellen wurden bisher nicht zum Screenen auf solche Modulatoren verwendet. Screening-Verfahren sind im Stand der Technik in vielen verschiedenen Ausführungen bekannt und diese Verfahren können ohne Probleme an die hier erforderlichen Umstände angepaßt werden.Another aspect of the present invention relates to a method for finding modulatory substances of the activity of a regulatory α E - CD25 + CD4 + 'α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cell of a mammal, the a) contacting a potentially modulatory substance with a regulatory α E - CD25 + CD4 + 'α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cell of a mammal, and b) measuring the activity the mammalian regulatory α E - CD25 + CD4 + 'α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cell. The above cells have not been used to screen for such modulators. Screening methods are known in the prior art in many different versions and these methods can be adapted to the circumstances required here without problems.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Aktivators der Aktivität einer regulatorischen αE –CD25+CD4+' αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Entzündungsreaktionen, insbesondere der Abstoßung nach Transplantation oder Autoimmunerkrankungen, insbesondere rheumatischen Entzündungen. Der erfindungsgemäß verwendete Aktivator induziert die Aktivität der regulatorischen T-Zellen, wodurch deren Entzündungs-dämpfenden Wirkungen zur Ausprägung kommen und die Entzündung effektiv bekämpft werden kann.Another aspect of the present invention relates to the use of an activator of the activity of a regulatory α E - CD25 + CD4 + 'α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cell of a mammal for the manufacture of a medicament for Treatment of inflammatory reactions, especially rejection after transplantation or autoimmune diseases, especially rheumatic inflammation. The activator used according to the invention induces the activity of the regulatory T cells, as a result of which their anti-inflammatory effects come to expression and the inflammation can be effectively combated.
Auch hier kann die Verabreichung der Aktivatoren zusammen mit einer Gabe von ex-vivo expandierten und/oder präaktivierten regulatorischen T-Zellen erfolgen. Auch in diesem Fall wirken sich die Migrationseigenschaften der αE +CD4+regulatorischen Zellen sehr positiv aus.Here, too, the activators can be administered together with administration of ex vivo expanded and / or preactivated regulatory T cells. In this case too, the migration properties of the α E + CD4 + regulatory cells have a very positive effect.
Im Gegensatz zu der Aktivierung im Falle der Entzündungsdämpfung betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Inhibitors der Aktivität einer regulatorischen αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle eines Säugetiers zur Herstellung eines Medikaments zur Modulation von Immunreaktionen, insbesondere bei tumoralen Erkrankungen. Im Falle von Tumorerkrankungen ist es erwünscht, daß die Entzündungsdämpfende Aktivität der regulatorischen T-Zellen verhindert wird, damit der Tumor effektiv durch den körpereigenen Mechanismus bekämpft werden kann. Auch hier kann u.U. die Verabreichung der Inhibitoren zusammen mit einer Gabe von geeignet modifizierten ex-vivo expandierten und/oder präinaktivierten regulatorischen T-Zellen erfolgen, um eine große Zahl von inaktivierten regulatorischen T-Zellen im Organismus zu erhalten und die aktivierten regulatorischen T-Zellen „auszuverdünnen".In contrast to the activation in the case of anti-inflammation, a further aspect of the present invention relates to the use of an inhibitor of the activity of a regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T Cell of a mammal for the manufacture of a medicament for modulating immune reactions, in particular in the case of tumor diseases. In the case of tumor diseases, it is desirable that the anti-inflammatory activity of the regulatory T cells is prevented so that the tumor can be effectively combated by the body's own mechanism. Here, too, the inhibitors may be administered together with an administration of suitably modified ex vivo expanded and / or pre-inactivated regulatory T cells in order to maintain a large number of inactivated regulatory T cells in the organism and the activated regulatory T cells "stepwise adaption and dilution."
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Arzneimittels zur Modulation von Entzündungsreaktionen zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren das oben genannte Screening Verfahren umfaßt. Die als Modulatoren identifizierten Substanzen oder die Derivate (zum Beispiel physiologisch verträgliche Salze davon) der modulatorischen Substanz der Aktivität einer Säugetier-regulatorischen αE –CD25+CD4+' αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zelle werden dann mit einem pharmazeutisch akzeptablen Träger gemischt. Verfahren zur Herstellung solcher Arzneimittel sind im Stand der Technik gut bekannt und umfassen unter anderem orale, subkutane und/oder intravenöse Darreichungsformen.Furthermore, a method for producing a medicament for modulating inflammatory reactions is provided according to the invention, the method comprising the above-mentioned screening method. The substances identified as modulators or the derivatives (for example physiologically tolerable salts thereof) of the modulatory substance of the activity of a mammalian regulatory α E - CD25 + CD4 + 'α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cells are then mixed with a pharmaceutically acceptable carrier. Methods of making such drugs are well known in the art and include, inter alia, oral, subcutaneous and / or intravenous dosage forms.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Arzneimittels zur Modulation von Entzündungsreaktionen zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren das a) Isolieren von regulatorischen αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zellen, b) die in vitro-Expansion der isolierten T-Zellen, und c) gegebenenfalls Modulieren der ex vivo isolierten T-Zellen, und d) das Mischen der isolierten T-Zellen mit einem pharmazeutisch akzeptablen Träger umfaßt. Verfahren zur Herstellung solcher Arzneimittel und pharmazeutisch akzeptable Träger sind im Stand der Technik ebenfalls gut bekannt und umfassen unter anderem orale, subkutane und/oder intravenöse Darreichungsformen.Furthermore, the invention provides a method for producing a medicament for modulating inflammatory reactions, the method comprising a) isolating regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cells, b) the in vitro expansion of the isolated T cells, and c) optionally modulating the ex vivo isolated T cells, and d) mixing the isolated T cells with a pharmaceutically acceptable carrier. Methods for making such drugs and pharmaceutically acceptable carriers are also well known in the art and include, inter alia, oral, subcutaneous and / or intravenous dosage forms.
Weiterhin von der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist ein Verfahren zur Behandlung von Entzündungsreaktionen in einem Säugetiers, das die Verabreichung von Säugetierregulatorischen αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zellen umfaßt. Bevorzugterweise wird als die Entzündungsreaktion eine Abstoßung nach Transplantation und/oder eine Autoimmunerkrankung, insbesondere rheumatische Entzündung, behandelt.Also included by the present invention is a method of treating inflammatory responses in a mammal that involves the administration of mammalian regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cells includes. Rejection after transplantation and / or an autoimmune disease, in particular rheumatic inflammation, is preferably treated as the inflammatory reaction.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Modulation von Immunreaktionen in einem Säuger, wobei das Verfahren die Verabreichung von inaktivierten und/oder die Blockierung der Aktivität von Säugetier regulatorischen αE – CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zellen umfaßt. Bevorzugterweise wird als die Immunreaktion eine tumorale Erkrankung behandelt. Weiterhin umfaßt eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß als Blockierung eine Entfernung der Säugetier-regulatorischen αE –CD25+CD4+, αE +CD25+CD4+ und/oder αE +CD25–CD4+ T-Zellen aus dem Patienten durchgeführt wird.According to a further aspect, the present invention relates to a method for modulating immune reactions in a mammal, the method comprising the administration of inactivated and / or the blocking of the activity of mammalian regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cells. Preferably, a tumor disease is treated as the immune response. Furthermore, a preferred variant of the method according to the invention comprises removing the Mammalian regulatory α E - CD25 + CD4 + , α E + CD25 + CD4 + and / or α E + CD25 - CD4 + T cells is performed from the patient.
In der Zusammenschau ergibt sich durch die vorliegende Erfindung eine erhebliche Verbesserung der bisher möglichen Therapien im Bereich der Autoimmunerkrankungen. So sind als Vorteile der zellulären Therapie geringe Nebenwirkungen und eine autologe Transplantation ohne die für den Patienten mit erheblichen Nebenwirkungen verbundene Immunsuppression zu nennen. Weiterhin wird eine gezielte Modulation des Immunsystems hervorgerufen, bei der eine einfache Isolierung von regulatorischen T-Zellen aus dem peripheren Blut der Patienten und ex vivo Expansion und Modulation mit bekannten Zytokin-Cocktails möglich ist. Dann kann eine Retransfusion der ex vivo expandierten und eventuell modulierten regulatorischen T-Zellen in Form eines spezifischen „personalisierten" Arzneimittels erfolgen. Schließlich erlaubt die vorliegende Erfindung die gezielte Induktion des speziellen gewünschten Migrations-Phänotyps der CD4+ T-Zellen.In summary, the present invention results in a considerable improvement in the therapies that have been possible in the field of autoimmune diseases. The advantages of cellular therapy include minor side effects and an autologous transplant without the immunosuppression associated with significant side effects for the patient. Furthermore, a targeted modulation of the immune system is brought about, in which a simple isolation of regulatory T cells from the peripheral blood of the patients and ex vivo expansion and modulation with known cytokine cocktails is possible. Then the ex vivo expanded and possibly modulated regulatory T cells can be retransfused in the form of a specific "personalized" drug. Finally, the present invention allows the specific induction of the specific migration phenotype of the CD4 + T cells.
Da die beschriebene "zelluläre" Therapie sehr aufwendig ist, da für jeden einzelnen Patienten die regulatorischen T-Zellpopulationen gewonnen und ex vivo expandiert werden müssen, um Abstoßungsreaktionen gegenüber den transferierten Zellen oder sogenannte GVH-Reaktionen ("graft-versus-host") zu vermeiden, wird mit der vorliegenden Erfindung zudem ein Verfahren zum Screening nach modulierenden Substanzen offenbart, welche gezielt in vivo die αE +CD4+ T-Zellen mobilisieren und aktivieren können.Since the “cellular” therapy described is very complex, since the regulatory T cell populations have to be obtained for each individual patient and expanded ex vivo in order to prevent rejection reactions against the transferred cells or so-called GVH reactions (“graft versus host”) avoid, the present invention also discloses a method for screening for modulating substances which can specifically mobilize and activate the α E + CD4 + T cells in vivo.
Die Erfindung soll nun durch die folgenden Beispiele unter bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert werden, ohne jedoch durch diese Beispiele begrenzt zu werden. In den Figuren zeigen:The invention is now intended by following examples are further explained with reference to the accompanying drawings, but without being limited by these examples. In the figures demonstrate:
Die
FACS Analyse von Lymphozyten aus Milz und Lymphknoten zeigt (a)
die Expression von αE
und CD25 innerhalb
der CD4+ T-Zellen (3.6 f 0.7% αE
+CD25+, 9.9 + 2.5% αE
–CD25+ und 1.2 ± 0.3% αE
+CD25–; Mittel ± SD von
sechs unabhängigen
Experimenten), (b) Expression von αE und
CD45RB auf CD4+ T-Zellen (ein repräsentatives
von vier unabhängigen
Experimenten). Der Memory (CD45RBlow) Zustand
von αE
+ Zellen ist nicht
mit der CD25 Expression korreliert (Daten nicht. gezeigt).
The
FACS analysis of lymphocytes from spleen and lymph nodes shows (a)
the expression of αe
and CD25 inside
the CD4+ T cells (3.6 f 0.7% αe
+CD25+, 9.9 + 2.5% αe
-CD25+ and 1.2 ± 0.3% αe
+CD25-; Mean ± SD of
six independent
Experiments), (b) expression of αe and
CD45RB on CD4+ T cells (a representative
by four independent
Experiments). The Memory (CD45RBlow) Status
of αe
+ Cells is not
correlated with CD25 expression (data not shown).
Sortierte CD25+ und
CD25– Zellen
wurden mit PMA/Ionomycin re-stimuliert und auf Expression von CD4, αE, CD45RB
und intrazellulären
Zytokinen gefärbt.
Die Frequenzen der Zytokin-produzierenden Zellen wurden durch „gating"
auf die folgenden Subpopulationen analysiert: (a) Memory (CD45RBlow) αE
–CD25–,
(b) αE
–CD25+, (c) αE
+CD25+ und (d) αE
+CD25– CD4+ T-Zellen
(ein Repräsentatives
von drei unabhängigen
Experimenten). Ähnliche
Ergebnisse wurden durch Stimulierung der Zellen mit anti-CD3 plus
anti-CD28 (
Sorted CD25 + and CD25 - cells were stimulated re-stimulated with PMA / ionomycin and stained for expression of CD4, α E, CD45RB and intracellular cytokines. The frequencies of the cytokine-producing cells were analyzed by "gating" on the following subpopulations: (a) memory (CD45RB low ) α E - CD25 - , (b) α E - CD25 + , (c) α E + CD25 + and (d) α E + CD25 - CD4 + T cells (a representative of three independent experiments). Similar results were obtained by stimulating the cells with anti-CD3 plus anti-CD28 (
Die regulatorischen Kapazitäten der angegebenen CD4+ Subpopulationen wurden bestimmt nach 80
h ko-Kultur mit CFSE-markierten naiven CD4+ T-Zellen.
Als positive und negative Kontrollen wurden naive T Zellen allein
mit oder ohne anti-CD3 kultiviert. Gezeigt sind (a) Fluoreszenz-Intensitäten von
CFSE+-T-Zellen bei einem Regulator/Target
Verhältnis
von 1:9, und (b) der Vergleich der regulatorischen Kapazitäten von
allen Subsets bei verschiedenen Regulator/Target Verhältnissen
(αE
+CD25+/-⧠-, αE
–CD25+/-Δ-, αE
+CD25–/-O- oder αE
–CD25– /-⦁-).
Gezeigt ist die mittlere Zahl von Zellteilungen der CFSE+ T-Zellen (ein repräsentatives von sechs unabhängigen Experimenten;
Regulator/Target Verhältnis
1:1 aus einem Experiment).
The regulatory capacities of the indicated CD4 + subpopulations were determined after 80 h co-culture with CFSE-labeled naive CD4 + T cells. As positive and negative controls, naive T cells were cultured alone with or without anti-CD3. Shown are (a) fluorescence intensities of CFSE + T cells at a regulator / target ratio of 1: 9, and (b) comparison of the regulatory capacities of all subsets at different regulator / target ratios (α E + CD25 + / -⧠-, α E - CD25 + / -Δ-, α E + CD25 - / -O- or α E - CD25 - / -⦁-). The average number of cell divisions of the CFSE + T cells is shown (a representative of six independent experiments; regulator / target ratio 1: 1 from one experiment).
(a)
CFSE-markierte naive CD4+ T-Zellen und die
angezeigten CD4+ Subpopulationen wurden
bei einem Regulator/Target Verhältnis
von 1:3 für
80 h zusammen mit Kontroll-Antikörpern
oder neutralisierenden Antikörpern gegen
IL-10 oder TGFβ ko-kultiviert.
Gezeigt ist % Inhibierung der naiven T-Zellproliferation (ein repräsentatives
von zwei unabhängigen
Experimenten), (b) CFSE-markierte naive CD4+ T-Zellen
wurden zusammen mit den angezeigten CD4+ Subpopulationen
bei einem Regulator/Target Verhältnis
von 1:1 für
80 h ko-kultiviert oder die CFSE+ Zellen
und die regulatorischen T-Zellen wurden durch ein TranswellTM-Insert getrennt. Gezeigt ist die mittlere
Zahl von Zellteilungen der CFSE+ T-Zellen
(ein repräsentatives
von zwei unabhängigen
Experimenten).
(a) CFSE-labeled naive CD4 + T cells and the indicated CD4 + subpopulations were co-cultivated at a regulator / target ratio of 1: 3 for 80 h together with control antibodies or neutralizing antibodies against IL-10 or TGFβ. Shown is% inhibition of naive T cell proliferation (a representative of two independent experiments), (b) CFSE-labeled naive CD4 + T cells were combined with the indicated CD4 + subpopulations at a regulator / target ratio of 1: 1 for 80 h co-cultivated or the CFSE + cells and the regulatory T cells were separated by a Transwell ™ insert. The average number of cell divisions of the CFSE + T cells is shown (a representative of two independent experiments).
(a)
SCID Mäuse
erhielten 3 x 105 CD45RBhighCD4+ T-Zellen allein (-∎-, n = 17)
oder in Kombination mit 1 × 105 CD4+ T Zellen von
jeder Subpopulation (Regulator/Target Verhältnis 1:3): CD45RBlow (-⦁-,
n = 4), αE
+CD25+ (-⧠-, n
= 4), αE
–CD25+ (-Δ-, n = 4)
oder αE
+CD25– (-O-,
n = 4). Das Fortschreiten der Kolitis wird durch den angepaßten Körpergewichtsverlust
verfolgt. (b) SCID Mäuse
erhielten 3 × 105 CD45RBhighCD4+ T-Zellen allein (-∎-, n = 7) oder
in Kombination mit 5 × 104 CD4+ T-Zellen von
jeder Subpopulation (Regulator/Target Verhältnis 1:6): αE
+CD25+ (-⧠-,
n = 8), αE
–CD25+ (-Δ-, n = 8)
oder αE
+CD25– (-O-,
n = 8). Kontrollmäuse,
die nur PBS allein erhielten (-⦁-, n = 5) unterscheiden
sich nicht von Mäusen,
die CD45RBhighCD4+ T-Zellen
plus CD45RBlow in einem Verhältnis von
3:1 erhielten (Daten nicht gezeigt).
(a) SCID mice received 3 x 10 5 CD45RB high CD4 + T cells alone (-∎-, n = 17) or in combination with 1 × 10 5 CD4 + T cells from each subpopulation (regulator / target ratio 1: 3 ): CD45RB low (-⦁-, n = 4), α E + CD25 + (-⧠-, n = 4), α E - CD25 + (-Δ-, n = 4) or α E + CD25 - ( -O-, n = 4). The progression of colitis is tracked by the adjusted body weight loss. (b) SCID mice received 3 × 10 5 CD45RB high CD4 + T cells alone (-∎-, n = 7) or in combination with 5 × 10 4 CD4 + T cells from each subpopulation (regulator / target ratio 1: 6): α E + CD25 + (-⧠-, n = 8), α E - CD25 + (-Δ-, n = 8) or α E + CD25 - (-O-, n = 8). Control mice that received only PBS alone (-⦁-, n = 5) do not differ from mice that received CD45RB high CD4 + T cells plus CD45RB low in a ratio of 3: 1 (data not shown).
Die von dem in dem in Materialien und Methoden beschriebenen
Sortierverfahren erhaltenen Zellen wurden mittels Durchflußzytometrie
reanalysiert. Gezeigt sind Daten von einem repräsentativen aus sechs Experimenten.
The cells obtained from the sorting process described in Materials and Methods were reanalysed using flow cytometry. Data from a representative from six experiments are shown.
Die Expression von αE (a)
und CD25 (b) auf den angegebenen CD4+ T-Zell-Subsets
wurde nach 80 h Stimulierung innerhalb des in vitro Proliferationstests
(Zahlen geben die Frequenz von positiven Zellen an) bestimmt. Gezeigt
ist eines von jeweils sechs (αE) oder zwei (CD25) Experimenten.
The expression of α E (a) and CD25 (b) on the indicated CD4 + T cell subsets was determined after 80 h stimulation within the in vitro proliferation test (numbers indicate the frequency of positive cells). One of six (α E ) or two (CD25) experiments is shown.
(a)
Sortierte CD25+ und CD25– Zellen
isoliert aus vereinigten Lymphoidgeweben wurden mit APC plus anti-CD3
(1 ug/ml) für
18 h re-stimuliert und danach auf die Expression. von CD4, αE und
Fast gefärbt.
Gezeigt, ist die Fast-Expression (fette Linie) plus Isotypen-Kontrolle
(gepunktete Linie) innerhalb der angegebenen CD4+ Subpopulationen.
Die Expression von αE war während
der Restimulierung stabil (Daten nicht gezeigt), (b) Die regulatorischen
Kapazitäten
der angegebenen CD4+ Subpopulationen, isoliert
aus Lymphoidgeweben von Perforindefizienten oder C57B16 Mäusen wurden
nach 80 h ko-Kultur mit CFSE-markierten naiven CD4+ T-Zellen
von C57B16 Mäusen
(Regulator/Target Verhältnis
1:3) bestimmt. Gezeigt ist die mittlere Zahl der Zellteilungen der
Zellen (ein repräsentatives
von zwei unabhängigen
Experimenten).
(a) Assorted CD25 + and CD25 - cells isolated from combined lymphoid tissues were re-stimulated with APC plus anti-CD3 (1 µg / ml) for 18 h and then for expression. stained by CD4, α E and Fast. Shown is the fast expression (bold line) plus isotype control (dotted line) within the specified CD4 + subpopulations. Expression of α E was stable during restimulation (data not shown), (b) The regulatory capacities of the CD4 + subpopulations indicated, isolated from lymphoid tissues from perforin deficient or C57B16 mice, were co-cultured with CFSE-labeled naive CD4 + after 80 h T cells from C57B16 mice (regulator / target ratio 1: 3) were determined. The average number of cell divisions of the cells is shown (a representative of two independent experiments).
Sortierte
CD25+ und CD25– Zellen
wurden mit Platten gebundenem anti-CD3 plus anti-CD28 (5 ug/ml jeweils) restimuliert
und auf Expression von CD4, αE CD45RB und intrazelluläre Zytokine gefärbt. Die
Frequenzen von Zytokin-produzierenden Zellen wurden durch „gating"
auf die folgenden Subpopulationen analysiert: Memory (CD45RBlow) αE
–CD25–, αE
–CD25+, αE
+CD25+ und αE
+CD25– CD4+ T-Zellen.
Die Expression von αE und CD45RB war während der Restimulierung stabil
(Daten nicht gezeigt).
Sorted CD25 + and CD25 - cells were bound to plates anti-CD3 plus anti-CD28 (5 ug / ml each) restimulated and stained for expression of CD4, α E CD45RB and intracellular cytokines. The frequencies of cytokine-producing cells were analyzed by "gating" on the following subpopulations: memory (CD45RB low ) α E - CD25 - , α E - CD25 + , α E + CD25 + and α E + CD25 - CD4 + T- Cells Expression of α E and CD45RB was stable during restimulation (data not shown).
Tabelle 1: αE +CD25+CD4+ T-Zellen zeigen das höchste regulatorische Potential in vivo. Table 1: α E + CD25 + CD4 + T cells show the highest regulatory potential in vivo.
SCID Mäuse erhielten 3 × 105 CD45RBhighCD4+ T-Zellen allein oder in Kombination mit CD4+ T-Zell Subpopulationen wie angegeben, Kontrollmäuse erhielten nur PBS. Die klinischen und histologischen Werte sind als Mittelwerte gezeigt. Das Auftreten von Kolitis wurde durch die Gesamtanalyse der Körpergewichte plus klinische und histologische Parameter ermittelt. Die Daten für Mäuse, die entweder CD45RBhigh oder CD45RBhigh plus CD45RBlowCD4+ T-Zellen erhielten sind aus den zwei unabhängigen Experimenten zusammengesetzt.SCID mice received 3 × 10 5 CD45RB high CD4 + T cells alone or in combination with CD4 + T cell subpopulations as indicated, control mice received only PBS. The clinical and histological values are shown as mean values. The occurrence of colitis was determined by the overall analysis of body weights plus clinical and histological parameters. The data for mice that received either CD45RB high or CD45RB high plus CD45RB low CD4 + T cells are composed of the two independent experiments.
Materialien und MethodenMaterials and methods
Mäusemice
Weibliche Balb/c und C57B16 Mäuse wurden in unserem Tierstall gehalten und in einem Alter von 6–12 Wochen verwendet. Für die Analyse der Zytokin-Expression wurden ungefähr 10 Monate alte Balb/c Mäuse verwendet. Perforin-defiziente Mäuse (Kagi, D., et al. (1994) Nature 369, 31–7) wurden freundlicherweise von U. Steinhoff zur Verfügung gestellt. Weibliche C.B-17 SCID wurden von Charles River (Sulzfeld, FRG) erhalten und in einem Alter von 5–9 Wochen verwendet. Alle Tierexperimente wurden unter spezifischen Pathogen-freien Bedingungen und in Übereinstimmung mit Instituts-, staatlichen und Bundesrichtlinien durchgeführt.Female Balb / c and C57B16 mice were found kept in our animal stable and at the age of 6-12 weeks used. For analysis of cytokine expression using Balb / c mice approximately 10 months old. Perforin-deficient mice (Kagi, D., et al. (1994) Nature 369, 31-7) have been kind by U. Steinhoff posed. Female C.B-17 SCID were from Charles River (Sulzfeld, FRG) obtained and used at the age of 5-9 weeks. All animal experiments were made under specific pathogen-free conditions and in accordance with institute, state and federal guidelines.
Antikörper, Färbung und SortierungsreagenzienAntibodies, staining and sorting reagents
Die folgenden Antikörper wurden in unserem Labor gereinigt und markiert: anti-FcR II/III (2.4G2), anti-CD3 (145.C11), FITC- und Cy5-markierter anti-CD4 (GK1.5), biotinylierter anti-αE (M290), anti-CTLA-4 (4F10), anti-IL-10 (JES5.2A5.7G4), PE-markierter anti-IL-13 (382.13.11) und Ratten IgG1 Isotypenkontrolle (1A5). Die folgenden Antikörper und sekundären Reagenzien (FITC-, PE-, Cy5-, APC-markiert oder biotinyliert) wurden von BD Phar-Mingen (Heidelberg, FRG) gekauft: anti-CD4 (RM4-5), anti-CD62L (Mel-14), anti-CD25 (PC61), anti-CD25 (7D4), anti-CD38 (90), anti-CD45RB (16A), anti-CD44 (IM7), anti γδTCR (GL3), anti-FasL (MLF3), anti-IL-2 (JES6-5H4), anti-IL-4 (11B11), anti-IL-5 (TRFK5), anti-IL-10 (JESS-16E3), anti-TNFα (MP6-XT22), anti-IFNγ (XMG1.2), Streptavidin (SA), anti-Hamster IgG, und Isotypenkontrollen. Polyklonaler anti-TGFβ wurde von R&D (Wiesbaden, FRG) gekauft. Alle Microbeads wurden von Miltenyi Biotec (Bergisch-Gladbach, FRG) erhalten.The following antibodies were purified and labeled in our laboratory: anti-FcR II / III (2.4G2), anti-CD3 (145.C11), FITC- and Cy5-labeled anti-CD4 (GK1.5), biotinylated anti-α E (M290), anti-CTLA-4 (4F10), anti-IL-10 (JES5.2A5.7G4), PE-labeled anti-IL-13 (382.13.11) and rat IgG 1 isotype control (1A5). The following antibodies and secondary reagents (FITC-, PE-, Cy5-, APC-labeled or biotinylated) were purchased from BD Phar-Mingen (Heidelberg, FRG): anti-CD4 (RM4-5), anti-CD62L (Mel- 14), anti-CD25 (PC61), anti-CD25 (7D4), anti-CD38 (90), anti-CD45RB (16A), anti-CD44 (IM7), anti γδTCR (GL3), anti-FasL (MLF3) , anti-IL-2 (JES6-5H4), anti-IL-4 (11B11), anti-IL-5 (TRFK5), anti-IL-10 (JESS-16E3), anti-TNFα (MP6-XT22), anti-IFNγ (XMG1.2), streptavidin (SA), anti-hamster IgG, and isotype controls. Polyclonal anti-TGFβ was purchased from R&D (Wiesbaden, FRG). All microbeads were obtained from Miltenyi Biotec (Bergisch-Gladbach, FRG).
Zellreinigung und KulturbedingungenCell cleaning and culture conditions
CD4+ T-Zell-Subsets
wurden von vereinigten Milz, peripheren und mesenterialen Lymphknoten
(pLN, mLN) von Balb/c Mäusen
isoliert. Dazu wurden CD4+ T-Zellen unter
der Verwendung des MACS MultiSort-Kits und des AutoMACS magnetischen
Trennungssystems (Miltenyi Biotec) angereichert. Die verschiedenen
regulatorischen Subpopulationen wurden wie folgt getrennt: nach
Färben
von CD4+ T-Zellen mit biotinyliertem anti-αE,
PEmarkiertem SA und anti-PE MicroBeads, wurden die αE
+ Zellen unter der Verwendung von AutoMACS Technologie
(Miltenyi Biotec) isoliert. Danach wurden diese αE-angereicherten
Zellen mit APC-markiertem anti-CD25 gefärbt, und die αE
+CD25+ und αE
+CD25– Subsets wurden mit
dem VantageTM FACS Sortierer (BD, Heidelberg,
FRG) getrennt. αE
–CD4+ wurden
mit biotinylierten anti-CD25 und anti-Biotin MicroBeads gefärbt und die αE
–CD25+ sowie die αE
–CD25– Subsets
wurden mit dem AutoMACS isoliert. Naive CD4+CD62L+ Zellen wurden positiv von der αE
–CD25– Fraktion
auf einem AutoMACS durch Verwendung von anti-CD62L Microbeads selektiert.
Die Antigen-präsentierenden
Zellen (APC) wurden durch Depletion von CD90+ Zellen
von Balb/c Milzzellen unter der Verwendung von anti-CD90 Microbeads
hergestellt und vor der Kultur bestrahlt (30 Gy). CD45RBhigh und CD45RBlow CD4+ 7 Zellen wurden durch FACS sortiert. Alle
sortierten Subsets waren nach Re-Analyse > 95–99%
rein (Daten für
die untersuchten Subsets. siehe
Durchflußzytometrieflow cytometry
Die Duchfluß-zytometrische Analyse wurde wie vorher beschrieben (Assenmacher, M., et al. (1994) Eur J Immunol 24, 1097–1101) unter der Verwendung eines FACS CaliburTM (BD Biosciences) und der CellQuestTM Software durchgeführt. Zum CTLA-4 Nachweis wurden die Zellen auf die Oberflächenexpressionen von CD4, αE und CD25 gefärbt, fixiert und permeabilisiert. Die intrazelläre Expression von CTLA-4 wurde mit Hamster anti-Maus CTLA-4 und Cy5-markiertem anti-Hamster IgG nachgewiesen. Um die Expression von Zytokinen der bestimmten Subpopulationen zu analysieren, wurden im MACS sortierte CD25+ und CD25– Zellen für 4 Stunden mit PMA (10 ng/ml) plus Ionomycin (250 ng/ml) stimuliert oder alternativ für 5 Stunden mit Platten-gebundenem anti-CD3 plus anti CD28 (jeweils 5 μg/ml) mit Zugabe von Brefeldin A (10 μg/ml) nach 2 Stunden stimuliert. Vor Fixierung und intrazellulärer Färbung wurden die CD25+ und CD25– Zellen auf Oberflächenexpression von CD4 und αE gefärbt; während CD25– Zellen zusätzlich mit anti-CD45RB gefärbt wurden. PMA/Ionomycin Stimulierung veränderte die Expression von αE und CD45RB nicht (Daten nicht gezeigt). Die unspezifische Bindung wurde durch die Zugabe von Gesamt-Ratten IgG (Jackson ImmunoResearch, Dianova, Hamburg, FRG) blockiert.Flow cytometric analysis was performed as previously described (Assenmacher, M., et al. (1994) Eur J Immunol 24, 1097-1101) using FACS Calibur ™ (BD Biosciences) and CellQuest ™ software. For CTLA-4 detection, the cells were stained for the surface expressions of CD4, α E and CD25, fixed and permeabilized. The intracellular expression of CTLA-4 was demonstrated with hamster anti-mouse CTLA-4 and Cy5-labeled anti-hamster IgG. To analyze the expression of cytokines of particular subpopulations were MACS sorted CD25 + and CD25 - cells for 4 hours with PMA (10 ng / ml) plus ionomycin (250 ng / ml) or, alternatively, for 5 hours with plate-bound anti-CD3 plus anti CD28 (5 μg / ml each) stimulated with the addition of Brefeldin A (10 μg / ml) after 2 hours. Before fixation and intracellular staining were CD25 + and CD25 - cells on surface expression of CD4 and α E stained; were also stained cells with anti-CD45RB - while CD25. PMA / ionomycin stimulation did not change the expression of α E and CD45RB (data not shown). The non-specific binding was blocked by the addition of whole rat IgG (Jackson ImmunoResearch, Dianova, Hamburg, FRG).
In vitro ZellteilungstestIn vitro cell division test
Unmarkierte CD4+ T-Zellsubpopulationen wurden mit CSFE-markierten naiven T-Zellen in verschiedenen Regulator/Target-Verhältnissen gemischt (5-Carboxyfluoreszeindiacetatsuccinimidylester; Molecular Probes, Leiden, NL; Färben wie vorher beschrieben, Lyons, A. B. & Parish, C. R. (1994) J Immunol Methods 171, 131–7) und mit APC in einem Verhältnis von 1:2 im Rundboden Mikrotiterplatten ohne Zugabe von anti CD3 (1 μg/ml) für 80h in 2-fachen Ansätzen kultiviert. Blockierende Antikörper wurden bei finalen Konzentrationen von 20 μg/ml verwendet. Die Transwell-Kammern (0,4μm Porengröße) wurden von Costar (Cambridge, MA, USA) bezogen. Nach der Inkubation wurden die Zellen gesammelt, auf CD4 gefärbt und durch FACS analysiert; um tote Zellen auszuschließen, wurde Propidiumjodid hinzugefügt. Die Proliferationsanalyse basiert auf CFSE+CD4+T-Zellen. Die mittlere Zahl von Zellteilungen (d) wurde mit der Formel: d = Σ(ni/ntxgi) berechnet, wobei g; = Generationszahl, ausgehend von 0 für nicht-geteilte Zellen, ni = Zahl von Zellen innerhalb jeder Generation und nt = Gesamtzellzahl ist.Unlabeled CD4 + T cell subpopulations were mixed with CSFE-labeled naive T cells in various regulator / target ratios (5-carboxyfluoresceindiacetate succinimidyl ester; Molecular Probes, Leiden, NL; staining as previously described, Lyons, AB & Parish, CR (1994) J Immunol Methods 171, 131-7) and with APC in a ratio of 1: 2 in the round bottom microtiter plates without addition of anti CD3 (1 μg / ml) for 80 h in 2-fold batches. Blocking antibodies were used at final concentrations of 20 μg / ml. The Transwell chambers (0.4 µm pore size) were purchased from Costar (Cambridge, MA, USA). After the incubation, the cells were collected, stained for CD4 and analyzed by FACS; Propidium iodide was added to exclude dead cells. The proliferation analysis is based on CFSE + CD4 + T cells. The average number of cell divisions (d) was calculated using the formula: d = Σ (n i / n t xg i ), where g; = Generation number, starting from 0 for undivided cells, n i = number of cells within each generation and n t = total cell number.
T-Zell RekonstitutionT cell reconstitution
C.B-17 SCID-Mäuse wurden i.p. injiziert mit sortierten CD4+ T-Zellsubpopulationen in PBS. Die Mäuse erhielten CD45RBhighCD4+T-Zellen alleine oder in Kombination mit CD4+ T-Zellsubpopulationen (CD45RBlow, αE +CD25+, αE –CD25+ oder αE +CD25–) bei Verhältnissen und Zellzahlen, wie angegeben.CB-17 SCID mice were injected ip with sorted CD4 + T cell subsets in PBS. The mice received CD45RB high CD4 + T cells alone or in combination with CD4 + T cell subpopulations (CD45RB low , α E + CD25 + , α E - CD25 + or α E + CD25 - ) at ratios and cell numbers as indicated.
Klinische und histologische UntersuchungClinical and histological investigation
Gewichtsveränderungen von rekonstituierten C.B-17 SCID-Mäusen wurden wöchentlich bewertet und mit klinischen Symptomen überwacht (0: kein Anzeichen von klinischem Fortschreiten; 1: gekrümmter Hinterleib, beeinträchtigte Bewegung oder struppiges Fell; 2: flüssiger Stuhl; 4: rektaler Prolaps). Zur Histologie wurden Darmgewebeproben ungefähr 10 Wochen nach T-Zellrekonstitution genommen und in 10 % Phosphat-gepuffertem Formalin fixiert. Paraffin-eingebettete Schnitte wurden mit Hämatoxilin und Eosin gefärbt. Das Ausmaß an Entzündung des Darms wurde „auf eine blinde Weise" semiquantitativ von 0 bis 4 eingestuft (0: keine Anzeichen von Entzündung; 1: sehr geringe Spiegel von und nur wenig fokale infiltrierende mononukleare Zellen; 2: niedrige Spiegel und nur fokale Infiltration von mononuklearen Zellen; 3: hohe Spiegel von mononuklearer Zellinfiltration, hohe vaskuläre Dichte, Verdickung der Darmwand; 4: transmurale entzündliche Infiltration, Verlust der Kelch-Zellen, hohe vaskuläre Dichte, Vaskulitis, Verdickung der Darmwand). Die Schwere der Kolitis wurde durch beide Werte zusammen mit den Körpergewichtsveränderungen ermittelt. Ein Gesamtwert ≥ 3 wurde als mittlere oder schwere Kolitis betrachtet. Alle Tiere zeigten keine entzündlichen Anzeichen im Dünndarm (Daten nicht gezeigt).Weight changes in reconstituted CB-17 SCID mice were evaluated weekly and monitored with clinical symptoms (0: no sign of clinical progression; 1: curved abdomen, impaired movement or shaggy fur; 2: liquid stool; 4: rectal prolapse). For histology, intestinal tissue samples were taken approximately 10 weeks after T cell reconstitution and in 10% phosphate-ge buffered formalin fixed. Paraffin-embedded sections were stained with hematoxylin and eosin. The degree of inflammation of the intestine was rated "in a blind way" semi-quantitatively from 0 to 4 (0: no signs of inflammation; 1: very low levels of and little focal infiltrating mononuclear cells; 2: low levels and only focal infiltration of mononuclear cells; 3: high levels of mononuclear cell infiltration, high vascular density, thickening of the intestinal wall; 4: transmural inflammatory infiltration, loss of calyx cells, high vascular density, vasculitis, thickening of the intestinal wall). The severity of colitis was determined by both values along with body weight changes A total score ≥ 3 was considered moderate or severe colitis All animals showed no inflammatory signs in the small intestine (data not shown).
Statistikstatistics
Die Daten wurden als Mittel ± Standardabweichung (SD) dargestellt. Die Signifikanz wurde durch den Student's t-Test (CTLA-4), den Wilcoxon-Test (Zellteilungstest), wiederholte Messanalysen (Körpergewicht) und den Mann-Whitney-Test (Schwere von Kolitis) bestimmt. Die Unterschiede wurden als statistisch signifikant betrachtet mit p ≤ 0,05 und hoch signifikant mit p ≤ 0,01.The data were given as mean ± standard deviation (SD). The significance was confirmed by the Student's t test (CTLA-4), the Wilcoxon test (cell division test), repeated measurement analyzes (Body weight) and the Mann-Whitney test (severity of colitis). The differences were considered statistically significant with p ≤ 0.05 and highly significant with p ≤ 0.01.
Ergebnisse:Results:
Die αEβ7 Expression auf CD4+ T-Zellen in Lymphoidgeweben ist mit CD25 und CD45RBlow Expressionen korreliert.The α E β 7 expression on CD4 + T cells in lymphoid tissues is correlated with CD25 and CD45RB low expressions.
Die Anwesenheit einer kleinen Population
von αE-exprimierenden CD4+ T-Zellen
war für
eine lange Zeit hinweg bekannt, jedoch verblieb deren funktionelle
Rolle unklar. Die Erfinder charakterisierten daher αE
+CD4+ T-Zellen von
vereinigten Lymphoidgeweben, die zwischen 2 und 6% von den gesamten
CD4+ Zellen in Milz, pLN und mLN umfassen
und fast ausschließlich αβTCR+ Zellen sind (> 98%; Daten nicht gezeigt). Die Durchflußzytometrie-Analyse zeigte, daß ungefähr 75% von αE-exprimierenden
CD4+ T-Zellen CD25+ sind
(
Verschiedene Zytokin-Profile von αE + Subsets.Different cytokine profiles from α E + subsets.
Es wurde früher berichtet, daß regulatorische
CD25+CD4+ T-Zellen
niedrige Mengen von proinflammatorischen Zytokinen produzieren,
verglichen mit anderen Antigen-erfahrenen CD4+ T-Zellen
(Thornton, A. M. & Shevach,
E. M. (1998) J Exp Med 188, 287–96;
Takahashi, T., et al. (1998) Int Immunol 10, 1969–80; Asano, M.,
et al. (1996) J Exp Med 184, 387- 96;
Papiernik, M. & Banz,
A. (2001) Microbes Infect 3, 937–45). Innerhalb der αE
–CD25+ Fraktion waren die Frequenzen von TNFα, IFNγ oder IL-2
produzierenden Zellen nach Restimulierung niedriger, verglichen
zu den Frequenzen unter CD45RBlow Memory-Zellen.
Th2 Zytokine, wie z.B. IL-4, IL-5 oder IL-13 waren weniger verringert
oder sogar leicht höher
(
Die αE +CD25– Zellen zeigen ein einmaliges Zytokin-Expressionsmuster auf.The α E + CD25 - cells show a unique cytokine expression patterns.
Während
die Frequenzen von IL-2 und IFNγ-positiven
Zellen fast dieselben wie in Memory CD4+ T-Zellen
waren, waren die Frequenzen für
TNFα und
IL-10 niedriger, leicht erhöht
für IL-10
und sehr viel höher
für IL-5
und IL-13 (
αE Expression charakterisiert die am potentesten regulatorischen CD25+CD4+ T-Zellen.α E expression characterizes the most potent regulatory CD25 + CD4 + T cells.
Um die regulatorische Kapazität von CD4+ T-Zell-Subsets, charakterisiert durch αE und
CD25 Expression, zu analysieren, trennten die Erfinder vier Populationen
(αE
+CD25+, αE
– CD25+, αE
+CD25– und αE
–CD25–, siehe
Die relativen Fähigkeiten der Subsets wurden
genauer durch Titration der Regulator/Targetverhältnisse untersucht (
Um zu untersuchen, ob der inhibitorische
Effekt des regulatorischen Subsets durch lösliche immunsuppressive Zytokine
vermittelt wird wurde IL-10 und TGFβ in den in vitro Proliferationstests
blockiert. Die Zugabe von neutralisierenden Antikörpern gegen
IL-10 oder TGFß hatte
keinen starken Effekt auf die Inhibierung der naiven T-Zell-Proliferationen
durch alle regulatorischen Subsets. Nur die αE
+CD25– Zellen zeigten eine leicht
verringerte inhibitorische Kapazität, wenn TGFβ blockiert
wurde (
αE+CD4+ T-Zellen inhibieren die Entwicklung von induzierter SCID Kolitis.α E + CD4 + T cells inhibit the development of induced SCID colitis.
Um die Funktion und das Potential
der untersuchten CD4+ T-Zell-Subpopulationen
in vivo zu analysieren, wurde ihre Fähigkeit, die Entwicklung von
Kolitis nach Transfer von naiven (CD45RBhigh)
CD4+ T-Zellen in SCID Mäuse getestet. In einer ersten
Serie von Experimenten entwickelten Mäuse, die allein mit CD45RBhigh CD4+ T-Zellen
rekonstituiert waren, in 88% der Fälle Kolitis (n = 17), wohingegen
keine der mit naiven Zellen plus entweder αE
+CD25+, αE
–CD25+, αE
+CD25– oder CD45RBlowCD4+ T-Zellen
(Verhältnis
von 3:1) rekonstituierten Mäuse
Kolitis entwickelten. Die Körpergewichte
von allen Mäusen,
die zusätzlich
zu naiven Zellen protektive CD4+T-Zellen
(αE
+CD25+, αE
–CD25+, αE
+CD25– oder
CD45RBlow) erhielten, stieg in einem ähnlichen
Ausmaß an,
wohingegen dasjenige von Mäusen,
die mit naiven Zellen alleine rekonstituiert waren, abnahm (p = 0.005,
Um zu ermitteln, ob die untersuchten
regulatorischen Populationen sich in ihrer suppressiven Kapazität auch in
vivo unterscheiden, wie in vitro gefunden wurde, wurden SCID Mäuse in einer
zweiten experimentellen Serie unter der Verwendung von niedrigeren
Regulator/Targetverhältnissen
rekonstituiert. Die Analysen der Körpergewichte von Mäusen, die
mit naiven plus protektiven CD4+ T-Zellen
bei einem Verhältnis
von 6:1 rekonstituiert wurden, zeigten, daß αE
+CD25+ Zellen das
höchste
regulatorische Potential auch in vivo aufwiesen (
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10234200A DE10234200A1 (en) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | Use of regulatory CD25 positive T cells for modulating inflammatory responses, for treating transplant rejection, autoimmune diseases and tumors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10234200A DE10234200A1 (en) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | Use of regulatory CD25 positive T cells for modulating inflammatory responses, for treating transplant rejection, autoimmune diseases and tumors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10234200A1 true DE10234200A1 (en) | 2004-02-12 |
Family
ID=30128437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10234200A Ceased DE10234200A1 (en) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | Use of regulatory CD25 positive T cells for modulating inflammatory responses, for treating transplant rejection, autoimmune diseases and tumors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10234200A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8569059B2 (en) | 2006-08-02 | 2013-10-29 | Newsouth Innovations Pty Limited | Method of identifying CD4+ CD25+ T-cells activated to an antigen which express CD8 |
US8785140B2 (en) | 2005-02-02 | 2014-07-22 | New South Innovations Pty Limited | Cd4+ Cd25+ T-cells activated to a specific antigen |
-
2002
- 2002-07-26 DE DE10234200A patent/DE10234200A1/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J. of Immunology 2002, 168/3, S. 1069-1079 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8785140B2 (en) | 2005-02-02 | 2014-07-22 | New South Innovations Pty Limited | Cd4+ Cd25+ T-cells activated to a specific antigen |
US8569059B2 (en) | 2006-08-02 | 2013-10-29 | Newsouth Innovations Pty Limited | Method of identifying CD4+ CD25+ T-cells activated to an antigen which express CD8 |
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