Die Rolle neuer Kostimulationsmoleküle der B7-Familie in der Immunantwort

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einem Teilbereich der Immunologie, der T-Zell Aktivierung, und der Fragestellung, welche Rolle die Moleküle B7-H1 und B7-H3 der B7-Familie von Kostimulationsmolekülen hierbei übernehmen. Das Ziel der Arbeit war zum einen die Rolle von B7-H1 in humanen Glioblastomen und zum anderen die Bedeutung von B7-H3 im Muskel zu charakterisieren. Es konnte gezeigt werden, dass in vitro alle 12 untersuchten Gliomzelllinien sowohl B7-H1 mRNA Transkripte als auch B7-H1 Protein auf ihrer Zelloberfläche konstitutionell aufweisen. In Gegenwart von IFN-g zeigte sich eine vermehrte Expression von B7-H1 mRNA und B7-H1 Protein auf der Zelloberfläche. Auch in vivo konnte gezeigt werden, dass Glioblastome in histologischen Präparaten positiv für B7-H1 anfärbbar waren, wohingegen das umgebende normale Hirngewebe negativ hierfür war. Zur Untersuchung der funktionellen Bedeutung von B7-H1 für die Glioblastom - T-Zell - Interaktion wurden Kokulturversuche mit Gliomzellen und alloreaktiven CD4+ oder CD8+ T-Zellen durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass B7-H1 auf Gliomzellen zu einer Inhibiton von CD4+ oder CD8+ T-Zellen führt, da in Gegenwart eines neutralisierenden Antikörpers gegen B7-H1 die Zytokinmengen von IFN-g, IL-2 und IL-10 im Überstand und die Expression des T-Zell-Aktivierungsmarkers CD69 auf den T-Zellen erhöht war. Somit stellt B7-H1 einen neu charakterisierten Mechanismus dar, mit dem sich Glioblastome einer Kontrolle durch das Immunsystem entziehen können. Im zweiten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass B7-H3 in Zelllysaten von humanen Myoblasten vorkommt und dass es sich auf der Zelloberfläche von diesen Zellen befindet. Zur Charakterisierung der funktionellen Bedeutung dieses Moleküls im Muskel wurden Transfektanten von einer Rhabdomyosarkomzelllinie, die phänotypische Charakteristika von Muskelzellen zeigt, mittels siRNA-Technologie hergestellt. Spezifische CD8+ T-Zellen, die zuvor in Anwesenheit der kompletten Blutlymphozyten mit Wildtyp-Zellen stimuliert worden waren, wurden auf ihre zytotoxische Aktivität bei den Transfektanten getestet. In den Ergebnissen zeigte sich, dass Zellen, die wenig B7-H3 auf ihrer Zelloberfläche haben, besser von CD8+ T-Zellen lysiert werden. Dieses Ergebnis lässt den Rückschluss zu, dass B7-H3 eine inhibitorische Wirkung auf die zytotoxische Aktivität von CD8+ Effektor T-Zellen hat und somit ein neues hemmendes kostimulatorisches Molekül in der Muskel-Immunzellinteraktion darstellt.

The present paper deals with the aspect of T-cell activation in the immune response and the question which role is played by the molecules B7-H1 and B7-H3 of the B7-family of costimulatory molecules. The intention was to characterize on the one hand the role of B7-H1 in human glioblastoma and on the other hand the relevance of B7-H3 in muscle. The expression and the functional activity of B7-H1 in human glioma cells were investigated in vitro and in vivo. All twelve glioma cell lines constitutively expressed B7-H1 mRNA and protein in vitro. Exposure to IFN-g strongly enhanced B7-H1 expression. Immunohistochemical analysis of malignant glioma specimens revealed in vivo strong B7-H1 expression in all samples examined, whereas no B7-H1 expression could be detected on normal brain tissues. To elucidate the functional significance of glioma cell-related B7-H1 expression, coculture experiments of glioma cells with alloreactive CD4+ and CD8+ T-cells were performed. Glioma-related B7-H1 was identified as a strong inhibitor of CD4+ as well as CD8+ T-cell activation as assessed by increased cytokine production (IFN-g, IL-2, IL-10) and expression levels of the T-cell activation marker CD69 in the presence of a neutralizing antibody against B7-H1. Thus, B7-H1 expression represents a novel mechanism by which glioma cells evade immune recognition and destruction. In the second part of the paper it was shown that B7-H3 exists in cell lysates of human myoblasts and that it is expressed on the cell surface. To further characterize the functional role of this molecule in muscle, transfectants of a rhabdomyosarcoma cell line with phenotypical characteristics of muscle cells were established using siRNA technology. Specific CD8+ T-cells primed in the presence of PBMCs and wildtype rhabdomyosarcoma cells were tested for their capability of specific lysis of the transfectants. The results showed that transfectants with low B7-H3 cell surface expression were better lysed by CD8+ T-cells. In conclusion it was demonstrated that B7-H3 has an inhibitory effect on the cytotoxic activity of CD8+ T-cells and therefore represents a new inhibitory costimulatory molecule in muscle–immune interactions.