1,721,117 research outputs found
Die Expression von CD49a kennzeichnet eine Untergruppe intrahepatischer Makrophagen beim Menschen
No full textIn diesem Projekt wurden assoziierte humane Leber- und Blutproben in Bezug auf Monozyten und Makrophagen quantitativ und phänotypisch überprüft. Die phänotypische Untersuchung ergab eine signifikant erhöhte Expression der intermediären Monozyten. Der Anteil der klassischen Monozyten zeigte sich auf den IHL vermindert, die nicht-klassischen Monozyten zeigten keine Anteilsdifferenz in den beiden Probentypen. Weiterhin wurden leberresidente Makrophagen (Kupffer-Zellen) auf Grundlage der Oberflächenmarker CD49a, VSIG und MARCO differenziert und im Hinblick auf ihre immunologische Aktivität und Funktionalität mit peripheren Makrophagen verglichen. Diese Oberflächenmarker konnten sowohl per Durchflusszytometrie als auch per Immunfluoreszenz vermehrt auf den IHL dargestellt und als Marker für humane leberresidente Makrophagen identifiziert werden. Ein direkter Vergleich der CD49a+ Populationen beider Zelltypen zeigte eine vermehrte Expression der Aktivierungsmarker CD69, CD83, CD80 und CD86 sowie der Zytokine TNFa und IL-12 auf den CD49a+ IHL. Eine zusätzliche Stimulation der CD49a+ IHL mit differenten TLR-Liganden (LPS oder CL097) bewirkte keine vermehrte Expression der Zytokine TNF-a, IL-10 und IL-12. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass humane leberresidente CD49a+ Makrophagen im Vergleich zur CD49a- Population bereits unstimuliert eine vermehrte Grundreaktivität und Aktivität aufweisen
Untersuchungen zum Mechanismus der Herunterregulation von HLA-E von der Oberfläche HIV-1–infizierter T-Zellen durch die akzessorischen Proteine Nef und Vpu
No full textGeschickt umgeht das Humane Immundefizienz-Virus Typ 1 (HIV-1) die antivirale Immunantwort der angeborenen und erworbenen Immunabwehr durch gezielte Modulation von Oberflächenproteinen, die von Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) und CD8+ T-Zellen zur Erkennung virusinfizierter Zellen genutzt werden. Dabei nutzt es eine spezielle Ausstattung HI- Virus-spezifischer Proteine, die sogenannten akzessorischen Proteine. Insbesondere die gezielte Regulierung des humanen Leukozyten-Antigensystems (HLA) Klasse- I durch die akzessorischen Proteine Nef und Vpu verhindert eine effektive Immunantwort der zytotoxischen antiviralen Immunzellen gegen das HI-Virus im menschlichen Wirt. In dieser Arbeit wurde die Modulation des nicht-klassischen HLA-E durch das HI-Virus, mit besonderem Fokus auf die akzessorischen lentiviralen Proteine Nef und Vpu, untersucht.
Um die Modulation von HLA-E durch das HI-Virus besser verstehen zu können, testeten wir sowohl laboradaptierte Virusstränge als auch aus HIV-1–positiven Personen isolierte Virussequenzen und zeigten für letztere erstmalig eine verringerte HLA-E Oberflächenexpression auf infizierten CD4+ T-Zellen. Weiterführend konnte ich durch die Nutzung von Virusmutanten in Nef und Vpu zeigen, dass beide Proteine in die HLA-E Oberflächenlevel eingreifen, wobei der Effekt von Nef auf HLA-E stärker ausgeprägt war. Zuletzt wiesen „Tail-Swap“-Experimente auf eine Interaktion von Nef mit dem zytoplasmatischen Schwanz des HLA-E Moleküls hin. Zusammenfassend zeigen unsere Daten erstmalig eine Herunterregulierung des nicht-klassischen HLA-Klasse-I-Moleküls E auf primären CD4+ T-Zellen in der HIV-1-Infektion und identifizierten eine Interaktion der zytoplasmatischen HLA-E Domäne mit dem akzessorischen Protein Nef als möglichen Mechanismus. Diese Erkenntnisse gewährleisten neue Einblicke in die komplexen Vorgänge der viralen Immunmodulation und betonen die Rolle akzessorischer Proteine als mögliche Zielstrukturen für neue Therapieansätze für eine verbesserte HIV-Immunkontrolle, da HLA-E als Ligand für sowohl Natürliche Killerzellen als auch zytotoxische CD8 T-Zellen dient.Infection with the human immune deficiency virus type 1 (HIV-1) result in most cases in fatal immunodeficiency, and research over the past decades has focussed on understanding the mechanisms of HIV-1 immunoevasion. Accessory proteins represent a unique feature of HIV- 1 and play a crucial role in evasion of natural killer cell and CD8+ T cell-mediated antiviral immunity. In particular, the two accessory proteins Nef and Vpu are heavily researched structures of the virus as they enhance its pathogenicity and virulence by targeting the human leukocyte antigen system (HLA) class I and other relevant antiviral structures of the host organism. However, only a few studies have investigated the modulation of the non-classical HLA-E molecule during HIV-1-infection and literature presents inconsistent data on this.
To assess the effect of HIV-1 on HLA-E surface expression on infected cells, we infected primary CD4+ T cells. We used cell-culture adapted HIV and primary strains to study a diverse panel of viruses. Primary HIV-1 strains downregulated HLA-E during in vitro infection to various degrees whereas HLA-E levels after infection with cell-culture adapted viruses remained nearly unchanged. To identify the underlying mechanism of HLA-E downregulation in a next step, we used knockout mutant viruses with defective nef and vpu genes. As a result, we observed a loss of the ability to downregulate HLA-E from the surface of CD4+ T cells after infection with viruses having no functional Nef protein. Furthermore, our data showed that the accessory protein Vpu also plays a minor role in downregulating HLA-E, hinting at a potential synergistic effect of these two proteins. Subsequently, "tail-swap" experiments indicated that Nef interacted with the cytoplasmatic tail of HLA-E but not that of HLA-C.
These findings show for the first time that HLA-E is downregulated following infection with primary HIV strains in a Nef-dependent manner. Furthermore, our data reveal an underlying mechanism similar to the HLA-A and -B downregulation by Nef targeting the cytoplasmatic tail of HLA-E. In conclusion, these findings identified a novel target in the complex immune escape mechanism of HIV-1. Further studies will be needed to understand the functional outcome of HLA-E-downregulation for immune recognition and control of HIV-1 replication
Charakterisierung der Monozyten-Subpopulationen im Verlauf der gesunden humanen Schwangerschaft
No full textDiese Doktorarbeit bietet einen umfassenden, longitudinalen Überblick der phänotypischen Veränderungen und des sekretorischen Potenzials von Monozyten gesunder Schwangerer. Die Durchflusszytometrie von Blutproben aus jedem Trimenon der Schwangerschaft wurde zur eingehenden Charakterisierung der Monozyten-Subpopulationen durchgeführt und bestätigte die schwangerschaftsinduzierte, sukzessive Verschiebung von klassischen hin zu intermediären Monozyten. Die Hauptkomponentenanalyse offenbarte spezifische phänotypische Veränderungen der Monozyten-Subpopulationen, die in der intermediären Subpopulation am ausgeprägtesten waren und insbesondere Oberflächenmarker für Aktivierung, Differenzierung und Adhäsion betrafen. Schwangerschaftsassoziierte Hormone wurden im Serum quantifiziert und es zeigte sich eine signifikante Assoziation der humanen Choriongonadotropin-Spiegel mit der Expression von CD11b, CD116 und CCR2 auf verschiedenen Monozyten-Subpopulationen. Die Stimulation der Gesamt-Monozyten über den TLR4- und TLR7/8-Signalweg resultierte zum Ende der Schwangerschaft hin in einer verminderten Polyzytokinproduktion.
Diese Ergebnisse erarbeiten den spezifischen Beitrag unterschiedlicher Monozyten-Subpopulationen zu einer gesunden Schwangerschaft und dienen daher als Grundlage für Vergleiche mit und die Evaluation von Schwangerschaften mit widrigem Ausgang
Analyse des Transkriptionsfaktors Promyelocytic Leukemia Zinc Finger Protein (PLZF) in leberresidenten und zirkulierenden natürlichen Killerzellen
No full textIn Mäusen wird die Entwicklung natürlicher Killerzellen (NK-Zellen) und angeborener lymphoider Zellen inbegriffen deren leberresidenten Subpopulationen durch den Transkriptionsfaktor promyelocytic leukemia zinc finger protein (PLZF) beeinflusst. Im Menschen ist ein Zusammenhang zwischen PLZF und der Leberresidenz von NK-Zellen bisher nicht untersucht worden. Die Expression von PLZF wurde in NK-Zellen aus zusammengehörigen humanen Blut- und Leberproben gemessen und die Assoziation zu Öberflächenmarkern und Transkriptionsfaktoren, die bisher im Zusammenhang mit Leberresidenz berichtet worden waren, untersucht. Hierzu wurden Proben mittels Multiparameter-Durchflusszytometrie und einer Einzelzell-Messenger-RNA-(mRNA)-Analyse untersucht. Intrahepatische cluster of differentiation (CD)56bright NK-Zellen wiesen eine signifikant höhere PLZF-Expression als CD56bright NK-Zellen des peripheren Blutes auf. Letzte waren zum Großteil PLZFlo. Die höchste PLZF-Expression lag in C-X-C motif chemokine receptor 6 (CXCR6)+CD69+ leber-residenten NK-Zellen innerhalb der intrahepatischen CD56bright NK-Zellpopulation vor. Eine Assoziation von PLZF mit Leberresidenzmarkern konnte auch auf der mRNA-Ebene nachvollzogen werden. Im peripheren Blut war eine kleine PLZFhiCD56bright NK Zellpopulation nachweisbar. Diese war ebenfalls CXCR6+CD69+ und wies ein ähnliches funktionelles Profil wie leberresidente NK-Zellen auf, unterschied sich jedoch von diesen im Transkriptionsfaktorenprofil.
Zusammengefasst weisen unsere Daten auf eine mögliche Rolle von PLZF im transkriptionellen Netzwerk, das im Menschen die Leberresidenz von NK-Zellen orchestriert, hin. PLZFhiCD56bright NK-Zellen im peripheren Blut mit Expression von Öberflächenmolekülen, die mit einer Zellretention in der Leber assoziiert sind, könnten einen Übergangszustand repräsentieren, der zur Erneuerung leberresidenter NK-Zellen beiträgt. (Hess et al. 2020
Zuammenhang zwischen der NK-Zell Lizensierung und dem zellulären Glukosemetabolismus in menschlichen natürlichen Killerzellen
No full textNatural killer (NK) cells express activating and inhibitory receptors to distinguish between healthy and aberrant cells. Whereas activating receptors detect stress-ligands on virus-infected or malignant cells, inhibitory receptors bind to self-molecules that are expressed by all nucleated host cells. Inhibitory receptors that bind to self-molecules mediate self-tolerance and transfer functional competence to NK cells, allowing these cells to respond upon activation. This process is known as NK-cell education. Thereby, educated NK cells exhibit increased responsiveness upon stimulation while being tolerant towards healthy host cells at the same time. In contrast, uneducated NK cells, that lack inhibitory receptors for self-molecules, have been shown to be hyporesponsive upon stimulation. To date, little is known about the underlying molecular mechanisms leading to functional differences between educated and uneducated NK cells. An increasing number of studies have shown that immune cell functions can be directly influenced by cellular metabolic pathways. Changes within these metabolic pathways may therefore play a role in NK-cell education. For this reason, the aim of this work was to determine the glycolytic profiles of educated and uneducated NK cells. Primary human NK cells were isolated and co-cultured with the target cell lines K-562 and 721.221. NK-cell function and the expression of inhibitory receptors was assessed via flow cytometry. Based on functional and phenotypical analysis, NK cells were stratified into educated and uneducated NK-cell subsets. In order to determine the glycolytic profile of educated and uneducated NK cells, these subsets were examined for the expression of the glucose transporter Glut1. Using fluorescence-activated cell sorting, NK cells were divided into educated and uneducated NK-cell populations, which were subsequently analyzed for their glycolytic activity in a Seahorse XF glycolysis stress test. Data revealed, that educated NK cells exhibited an increased functional capacity upon stimulation with target cell lines compared to uneducated NK cells. Furthermore, educated NK cells displayed an increased surface expression of the glucose transporter Glut1. In addition, educated NK cells possessed an elevated glycolytic profile. The results of this work showed that educated NK cells display a characteristic metabolic profile that provides a potential model for the underlying mechanisms that lead to functional differences between educated and uneducated NK cells.Natürliche Killer (NK)-Zellen sind Teil des angeborenen Immunsystems und werden zu der Gruppe der Lymphozyten gezählt. Sie besitzen die Fähigkeit abnormale Zellen, wie beispielsweise Tumorzellen oder virusinfizierte Zellen von normalen, körpereigenen Zellen zu unterscheiden. Dies geschieht mit Hilfe spezieller inhibitorischer und aktivierender Rezeptoren auf der Zelloberfläche dieser Zellen. Inhibitorische Rezeptoren vermitteln den Zellen eine Toleranz gegenüber körpereigenen normalen Zellen, während aktivierende Rezeptoren die Zellen zur Ausübung von zytotoxischen Funktionen anregen, welche zum Tod der Zielzelle führen können. Inhibitorische Rezeptoren, welche an körpereigene Moleküle binden, übertragen dabei eine funktionelle Kompetenz, welche es den Zellen erlaubt auf aktivierende Signale zu reagieren. Fehlt den Zellen diese funktionelle Kompetenz, bleiben sie passiv. Dieser Prozess ist auch als NK-Zell Lizensierung bekannt. Dabei weisen lizensierte NK-Zellen bei Stimulation eine erhöhte Funktion gegenüber unlizensierten NK-Zellen auf. Über die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen, welche zu funktionellen Unterschieden zwischen lizensierten und unlizensierten NK-Zellen führen, ist nur wenig bekannt. Eine zunehmende Anzahl von Studien konnte zeigen, dass die Funktionen von Immunzellen maßgeblich durch zelluläre Stoffwechselwege beeinflusst werden können. Veränderungen innerhalb dieser Stoffwechselwege könnten daher eine Rolle bei der Übertragung von funktioneller Kompetenz in lizensierten NK-Zellen spielen. Aus diesem Grund war es das Ziel dieser Arbeit, das glykolytische Profil von lizensierten und unlizensierten NK-Zellen zu bestimmen und miteinander zu vergleichen. Dafür wurden primäre human NK-Zellen aus Vollblut isoliert und anschließend mit Zielzelllinien stimuliert. Mit Hilfe von durchflusszytometrischen Methoden konnte die funktionelle Aktivität sowie die Expression von inhibitorischen Rezeptoren bestimmt werden. Basierend auf diesen funktionellen und phänotypischen Analysen, wurden NK-Zellen in lizensierte und unlizensierte Untergruppen eingeteilt. Für die Bestimmung des glykolytischen Profils wurden lizensierte und unlizensierte NK-Zellen auf die Expression des Glukosetransporters Glut1 untersucht. Mittels Fluoreszenz-aktivierter Zellsortierung konnten lizensierte und unlizensierte NK-Zellen isoliert und die glykolytische Aktivität in einem Seahorse XF Glykolyse Stresstest gemessen werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass lizensierte NK-Zellen erhöhte Funktion gegenüber unlizensierten NK-Zellen besitzen. Lizensierte NK-Zellen wiesen darüber hinaus eine gesteigerte Expression des Glukosetransporters Glut1 auf. Zudem zeigten lizensierte NK-Zellen ein erhöhtes glykolytisches Profil. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass lizensierte NK-Zellen ein charakteristisches metabolisches Profil besitzen, welches ein mögliches Erklärungsmodell für die funktionellen Unterschiede zwischen lizensierten und unlizensierten NK-Zellen liefert
Einfluss viraler Infektionen auf Frequenz und Erkennung Natürlicher Killerzellen
No full textNatural killer cells (NK cells) are known to play a crucial role in the control of viral infections. It is described that inhibitory killer cell immunoglobuline-like receptors (KIRs) expressed on NK cells modulate NK cell activity through the binding to human leukocyte antigen class I (HLA-I). These interactions are influenced by viral infections altering intracellular peptide repertoires available for presentation by HLA-I. KIR2DL2/3 binds to HLA-C molecules, but the exact mechanisms how this interaction is modulated by viral infections remains incompletely understood. In the first part of this thesis, I investigated whether frequencies of KIR2DL2/3+ NK cells recognizing HLA-C*03:04/viral peptide complexes are impacted by Yellow Fever Virus vaccination and HIV-1 or HCV infection. Ex vivo HLA-I tetramer staining of primary human NK cells revealed that the proportion of teramer+KIR2DL2/3+ NK cells remained stable over time after antigen exposure and that the avidity of the tetramer to KIR2DL2/3 dictated the frequency of tetramer+KIR2DL2/3+ NK cells. In the second part, I focused on HIV-1-induced alterations in the HLA-I-presented peptide repertoire and how these changes modulate the function of NK cells. Using mass spectrometric analysis, I identified a total of 533 peptides exclusively presented on HIV-1-infected cells, of which only 0.2 % represented HIV-1-derived peptides. Cell-based in vitro assays focusing on HLA-C*03:04/KIR2DL3 interactions revealed that HLA-C*03:04-presented peptides derived from non-infected CD4+ T cells mediated stronger binding of inhibitory KIR2DL3 than peptides derived from HIV-1-infected cells. All in all these data show that interactions between inhibitory KIRs and their HLA-I ligands are modulated by the HLA-presented peptide, but that these interactions do not result in the expansion or accumulation of specific inhibitory KIR+ NK cell subpopulations. But, HIV-1-infection-induced changes in HLA-I-presented peptides can reduce engagement of inhibitory KIRs, providing a mechanism for enhanced activation of NK cells by virus-infected cells leading to a more favorable disease outcome
Die B7 Proteinfamilie als Liganden für Killerzell-Immunglobulin-ähnliche Rezeptoren (KIRs)
No full textKiller cell immunoglobulin-like receptors (KIRs) were first described on NK cells and CD8 T cells but are known to be present on more immunological subsets [1–5]. Interestingly, all 15 known KIR genes are encoded in the MHC region and are extensively characterised besides KIR3DL3 [6–9]. KIR3DL3 which was long considered to be a pseudogene, as no protein was detectable on the cell surface nor intracellularly, is evolutionarily conserved among humans [10]. Besides of its lacking proof of expression KIR3DL3 was considered an orphan receptor until recently B7-H7 (HHLA2) was identified as ligand for KIR3DL3 [11]. The B7 protein family itself, first described as receptors of B cells, contains a collection of important immunological molecules such as B7-1 (CD80), B7-2 (CD86) and B7-H1 (PD-L1) which are known regulators of T cells of the adaptive immune response [12–15]. Furthermore, the family contains NK cell regulators such as B7-H6 for the NK cell activating receptor NKp30 [16]. The thesis therefore tries to identify potential additional KIR B7 protein interactions through the methods of a protein based high throughput screen (HTS) and follows up on potential new interaction partners with cell-based binding and cytotoxicity assays to investigate a possible biological relevance. The distribution of identified interaction partners in humans are assessed through compartment studies. Overall, the HTS identified the known interaction partners of KIR3DL3 & B7-H7, NKp30 & B7-H6 and a novel interaction of KIR3DL2 & B7-H1 (PD-L1) which could not be validated on a cellular basis. The follow up experiments focusing on the KIR3DL3 & B7-H7 interplay confirmed the inhibitory nature of the interaction on a cellular level. Furthermore, peripheral blood is a compartment in which both receptors are present and could interact. In summary, the presented dissertation points out that the function of the KIR3DL3 receptor remains poorly understood and characterised. Furthermore, the key role within the human immune system is not solved. Future work will have to focus on potential effects of KIR3DL3 knock outs to shed light on the question why the gene is evolutionarily conserved, yet only scarcely expressed on different tissues and cell systems in different individuals. Additionally, it is of interest to understand the role of the KIR3DL3 & B7-H7 axis in infectious diseases as both molecules are present on important immune cells. B7-H7 is highly overexpressed in multiple tumours such as renal cell carcinoma, acute lymphoblastic leukaemia, non-small lung cancer, gallbladder, and stomach cancer [11, 17–26]. Some answers to the elusive interaction might also come from clinical trials as a novel checkpoint antigen. The ongoing clinical phase I trials of the monoclonal antibodies NPX267 and HBM1020 targeting the KIR3DL3 & B7-H7 axis may help to shed light on the significance of the interaction.Killerzell-Immunglobulin-ähnliche Rezeptoren (KIRs) wurden zuerst auf NK Zellen und CD8 T Zellen nachgewiesen. Heute weiß man jedoch, dass sie auch auf anderen Immunzellen vorhanden sind [1–5]. Interessanterweise sind alle 15 bekannten KIR Gene in der MHC Region codiert und bis auf KIR3DL3 ausführlich charakterisiert [6–9]. KIR3DL3, welches lange Zeit als Pseudogen behandelt wurde, da man keine Proteinexpression auf der Zelloberfläche oder innerhalb der Zelle nachweisen konnte, ist in allen Menschen konserviert [10]. Ein zusätzlicher Grund, weshalb KIR3DL3 als Pseudogen behandelt wurde, war das kein Ligand bekannt war, bis kürzlich B7-H7 (HHLA2) als solcher identifiziert wurde [11]. Die B7 Proteinfamilie, welche zuerst auf B Zellen beschrieben wurde, umfasst eine Reihe von wichtigen immunologischen Rezeptoren. Darunter B7-1 (CD80), B7-2 (CD86) and B7-H1 (PDL1), welche alle für ihre T Zellregulation der adaptiven Immunantwort bekannt sind [12–15]. Zusätzlich enthält die Familie NK Zell Rezeptoren wie B7-H6, welcher NK Zellen via des NKp30 Rezeptors aktivieren kann [16]. Die vorgelegte Dissertation versucht zusätzliche Interaktionen von KIR und B7 Protein mittels eines proteinbasierten Hochdurchsatzscreens zu identifizieren (HTS). Weiterhin werden gefundene Interaktionspartner durch zellbasierte Bindungsexperimente und Zelltoxizitätsexperimente auf ihre biologische Funktion hin untersucht. Im letzten Schritt werden die Interaktionspartner im humanen System auf ihre Interaktion hin untersucht. Insgesamt konnte mit dem HTS die bereits bekannten Interaktionen von KIR3DL3 & B7-H7, sowie NKp30 & B7-H6 und eine neue Interaktion zwischen KIR3DL2 & B7-H1 (PDL1) identifiziert werden, wobei letztere auf zellulärer Basis nicht bestätigt werden konnte. Die folgenden Experimente fokussierten sich daher auf das Zusammenspiel von KIR3DL3 & B7-H7 und bestätigten die inhibitorische Funktion der Interaktion. Zusätzlich konnte Blut als humanes Kompartiment identifiziert werden, in dem beide Rezeptoren vorhanden sind. Zusammenfassend stellt die Dissertation dar, dass die Funktion des KIR3DL3 Rezeptors und der ihn exprimierenden Zellen immer noch nahezu unverstanden ist. Zudem ist nicht zu erkennen, warum der Rezeptor evolutionär konserviert ist, obwohl er nahezu nicht auf der Oberfläche präsentiert wird. Zukünftige Arbeiten werden sich damit befassen müssen, welche Auswirkungen ein Verlust des KIR3DL3 Rezeptors hat. Zudem wird es von besonderer Bedeutung sein, die Rolle der KIR3DL3 & B7-H7 Interaktion in viralen oder bakteriellen Krankheiten zu verstehen, da beide Rezeptoren auf wichtigen immunologischen Zellgruppen vorhanden sind. Bisher weiß man lediglich, dass B7-H7 in diversen Krebsarten überexprimiert wird, wie zum Beispiel in Nierenkrebs, akut lymphatischer Leukämie, nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen, Gallenblasenkrebs und Magenkrebs und dies meist unabhängig vom immunologischen Checkpoint Molekül B7-H1 (PD-L1), welches schon lange in erfolgreich in der Krebstherapie eingesetzt wird [11, 17–26]. Ein paar der Antworten zu eben jenen Fragen, werden auch durch klinische Studien beantwortet werden, wie zum Beispiel die Phase I Studien zu den monoklonalen Antikörpern NPX267 und HBM1020, die sich gegen die KIR3DL3 & B7-H7 Interaktion richten
Natural Killer Cell-Mediated Target Cell Killing in the Context of Viral Infections
No full textViral infections are a constant threat for our health, requiring adequate immune responses. Thus, an effective interaction between innate and adaptive immunity determines disease severity and recovery outcome. Natural killer (NK) cells are among the first immune cells that are activated upon viral infection, contributing to the immune response with a variety of germline-encoded receptors, cytokine release, NK cell-mediated target cell killing and interactions with adaptive cellular and humoral components. This is not only of importance in acute infections as described for the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), but also determines the progression of chronic and latent infections, including human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infection. For a better understanding of antiviral mechanisms mediated by NK cells, we investigated different pathways of receptor-mediated detection of virally infected cells that result in target cell killing. The recently emerged SARS-CoV-2 caused the outbreak of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, with little initial understanding of disease progression, treatment options and viral impact on immune responses. However, studies comparing SARS-CoV-2 to the former SARS-CoV and endemic human coronaviruses (hCoV) identified cross-reactive antibodies against the novel coronavirus. Here we investigated the impact of cross-reactive antibodies, and antibodies resulting from natural SARS-CoV-2 infection or mRNA vaccination, on NK cell activation and, in turn, on target cell killing mediated by antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC). We show that the low-affinity FcRIIIa (CD16) triggers NK cell activation against SARS-CoV-2 spike and nucleocapsid protein analyzed by CD107a surface expression, and that vaccine-induced responses were significantly higher than after natural infection. In addition, we were able to confirm an ADCC-dependent killing of receptor-binding domain (RBD)-expressing target cells. Using a different viral infection model, we focused on killer cell immunoglobulin-like receptor (KIR)-mediated NK cell responses. The newly identified KIR2DL5 ligand CD155 is associated with HIV-1 infection and downmodulated during infection. We were therefore interested in defining the impact of KIR2DL5+ NK cells on viral inhibition in HIV-1 infection and determining the viral mechanism involved in modulation of CD155 expression. In our study we demonstrate a Nef-dependent alteration of CD155 surface expression on HIV-1-infected target cells in vitro. We further observed an increased antiviral activity of KIR2DL5+ NK cells against wild-type virus strains compared to Nef-deficient virus strains. Our data therefore gives novel and important insights in the diversity of antiviral mechanisms mediated by NK cells. We highlight their role in SARS-CoV-2 infection and, to our knowledge, for the first time show that Nef-dependent downregulation of CD155 impacts KIR2DL5-mediated target cell recognition in HIV-1 infection
Metabolismus von gewebestämmigen NK Zellen
No full textIn this project, my aim was to expand our knowledge on how tissue resident NK cells from human livers and spleens differ from their peripheral blood counterparts. Studies in recent years have elucidated many roles of tissue-resident NK cells and their interactions with other cells in the human bodies. But so far, one critical factor for the correct function of tissue-resident NK cells has been ignored, their metabolism. Recent studies have demonstrated several metabolic transporters critically involved in NK cell function, most notably Glut1, CD98 and CD71.
In this project, we studied several factors differentiating certain populations of tissue- resident NK cells from peripheral blood NK cells, including the proliferative capacities of CD49a+ CD25+ NK cells from livers. We also showed how tissue-resident NK cells differ in the expression of multiple transcription factors, which are known regulators in NK cell development or are involved in the regulation of tissue residency.
Lastly, I was able to shown that tissue-resident NK cells differ significantly from peripheral blood in their expression of Glut1, CD98 and CD71, both at baseline and after cytokine stimulation.
I believe this is either a sign of an imprinted program of tissue-resident NK cells, preparing these cells for pathogenic situations inside their respective tissue when nutrients might be rare or that this is a reaction to the pathogenic situation inside the tissue at the time of sample extraction. Although for spleen samples, this effect is likely only to be a minor factor as spleen samples were taken during tumor resections in adjacent organs and no macroscopic spleen remodeling was observed.
In conclusion, we showed significant differences between tissue-resident and peripheral blood NK cells, both in regard to their transcriptional program, their function and their metabolism, demonstrating that tissue-residency in NK cells is regulated on multiple levels and affects NK cell function on multiple levels.Das Ziel dieser Arbeit war es, unser Verständnis über die Unterschiede zwischen NK Zellen aus Leber- und Milz-Gewebe und NK Zellen aus dem peripheren Blut zu erweitern. Studien in den letzten Jahren haben unterschiedliche Rollen von NK Zellen aus verschiedenen Geweben aufgezeigt und wie diese NK Zellen mit anderen Zellen interagieren können. Aber ein kritischer Faktor für die korrekte Funktion von NK Zellen in Geweben wurde bisher ignoriert, ihr Metabolismus. Neue Studien haben mehrere Transporter für Metabolite und deren Rolle in NK Zell Funktionalität Untersucht, insbesonders Glut1, CD98 und CD71.
In diesem Projekt haben wir eine Reihe von Faktoren untersucht, die sich zwischen von NK Zellen in Gewebe und NK Zellen im peripheren Blut Unterscheiden. Wir demonstrierten dies für proliferativen Fähigkeiten von CD49a+ CD25+ NK Zellen aus Lebern. Zudem zeigten wir Unterschiede in der Expression einer Reihe von Transkriptionsfaktoren zwischen NK Zellen aus Gewebe und peripherem Blut auf. Diese Faktoren sind in der Reifung und in der Regulation von Geweberesidenz von NK Zellen involviert. Im finalen Teil des Projekts konnte ich aufzeigen, dass NK Zellen aus Gewebe und Blut signifikante Unterschiede in der Expression von Glut1, CD98 und CD71 aufzeigen, sowohl in Ruhe als auch nach Stimulation.
Ich interpretiere dies als einen Hinweis auf zwei mögliche Szenarien. Entweder sind NK Zellen im Gewebe darauf vor-programmiert, um im Krankheitsfall und einer daraus erfolgenden Mangel-Situation in ihren jeweiligen Geweben gerüstet zu sein, um dennoch ihre Funktion ausüben zu können. Alternativ sind die von uns gemessenen Veränderungen eine Folge von Veränderungen in den entnommenen Geweben, die aus Patienten mit Schäden in oder um die betroffenen Organe entnommen wurden. Im Falle der Milz Proben sollte dieser Effekt allerdings nur begrenzt zum Tragen kommen, da diese während Tumor-Resektionen in angrenzenden Geweben entnommen wurden.
Zusammengefasst konnten wir zeigen, dass es signifikante Unterschiede zwischen NK Zellen aus Geweben und peripherem Blut gibt, sowohl auf transkribtioneller, funktioneller und metabolischer Ebene. Dies zeigt, dass Geweberesidenz von NK Zellen auf vielen Ebenen reguliert ist und wiederum auf vielen Ebenen die Funktion der Zellen beeinflusst
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