Expressionskontrolle von ER Aminopeptidasen in Melanomzellen und deren Einfluss auf die Generierung von CD8+ T-Zellepitopen

Melanomzellen, welche hauptsächlich aus einer malignen Transformation Pigment-bildender Zellen der Haut hervorgehen, können durch autologe CD8+ T-Lymphozyten selektiv zerstört werden. Die Selektivität basiert hierbei auf der Interaktion des T-Zellrezeptors (TCR) mit spezifischen Oberflächenkomplexen der Tumorzellen, bestehend aus HLA Klasse I Molekülen und daran gebundenen Antigenpeptiden. Die Antigenpeptide gehen aus der Degradation von Tumorproteinen hervor, die initial durch den Proteasomkomplex übernommen wird. Das Proteasom generiert Peptide unterschiedlicher Länge und definiert dabei den korrekten C-Terminus der Antigenpeptide. Viele Proteasomprodukte sind aber zu lang für die Bindung an HLA Klasse I Moleküle und bedürfen daher der N-terminalen Prozessierung durch Aminopeptidasen. Bisher sind zwei humane ER-lokalisierte Aminopeptidasen bekannt, ERAP1 und ERAP2. ERAP1 ist nachweislich für eine effiziente Generierung viraler und parasitärer Antigenpeptide von Bedeutung. Die Rolle dieser Peptidase in der Prozessierung von Tumor-assoziierten Peptidepitopen ist jedoch bislang unklar. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher die Bedeutung von ERAP1 in der Antigenpräsentierung von Melanomzellen untersucht werden. Außerdem sollten Stimuli und Signalwege, welche die ERAP1 und ERAP2 Expression regulieren, bestimmt werden. Um die Rolle von ERAP1 in der Antigenpräsentation von Melanomzellen zu klären, wurde das autologe Tumor-CD8+ T-Zell System des Melanompatienten Ma-Mel-86 verwendet. In den Zelllinien Ma-Mel-86a und Ma-Mel-86c, etabliert aus verschiedenen Metastasen dieses Patienten, wurde die ERAP1 Expression mittels shRNA stabil herabreguliert. Die Herabregulation von ERAP1 zeigte keinen Einfluss auf die Menge der HLA Klasse I Moleküle an der Zelloberfläche. Um den Einfluss der verminderten ERAP1 Expression auf die CD8+ T-Zellerkennung der Tumorzellen zu bestimmen, wurden aus dem peripheren Blut stammende autologe CD8+ T-Zellen zunächst mehrmals mit Ma-Mel-86a Zellen stimuliert. Anschließend wurde die Fähigkeit dieser “bulk“ CD8+ T-Zellen, Ma-Mel-86a im Vergleich zu ERAP1 shRNA transfizierten Ma-Mel-86a Melanomzellen zu erkennen, analysiert. Interessanterweise beeinträchtigte die ERAP1 Herabregulation die Erkennung der Ma-Mel-86a Melanomzellen durch die autologen “bulk“ CD8+ T-Lymphozyten, was darauf hindeutet, dass die Reduktion der ERAP1 Aktivität zu einer Veränderung im Antigen-Epitoprepertoire der HLA Klasse I Moleküle führte. Die verminderte ERAP1 Expression reduzierte auch die Erkennung der Tumorzellen durch einen autologen CD8+ T-Zellklon, der ein mutiertes Zielantigen erkannte. Vergleichbare Beobachtungen wurden ebenfalls für Ma-Mel-86c ERAP1 shRNA Transfektanten gemacht, die eine verringerte Stimulationskapazität gegenüber zwei von drei autologen CD8+ T-Zellklonen unterschiedlicher Spezifität zeigten. Aufgrund der Bedeutung von ERAP1 in der Epitoppräsentierung von Melanomzellen wurde nachfolgend das Expressionsprofil von ERAP1 und ERAP2 in verschiedenen Zelllinien sowie die Regulation der ERAP Expressionen analysiert. Zunächst konnten starke Unterschiede in der ERAP1 und ERAP2 Expression zwischen Zelllinien, etabliert aus verschieden Metastasen der Melanompatienten, festgestellt werden. Da derzeit die immunmodulierenden Eigenschaften von Chemotherapeutika intensiv untersucht werden, galt es, deren Einfluss auf die ERAP1 und ERAP2 Expression zu bestimmen. Interessanterweise führte die Behandlung verschiedener Zelllinien mit dem Chemotherapeutikum Doxorubicin zu einer erhöhten Promotoraktivität sowie zu einer verstärkten mRNA Expression beider Aminopeptidasen, wobei sich die Modulation der ERAP1 Expression abhängig vom p53 Status der Zellen zeigte. Diese Induktionen waren jedoch auf Proteinebene nur teilweise zu erkennen, was zusätzlich auf eine post-transkriptionelle Regulation der ERAP1 und ERAP2 Expression hindeutet. Die Resultate dieser Arbeit belegen, dass ERAP1 eine wichtige Rolle im Prozess der Generierung von Tumor-assoziierten CD8+ T-Zell Epitopen in Melanomzellen übernimmt. Somit ist davon auszugehen, dass eine heterogene ERAP Expression in Metastasen von Tumorpatienten mit quantitativen und/oder qualitativen Veränderungen im antigenen HLA Klasse I Peptid-Repertoire verbunden ist. Dieser Effekt könnte die Effizienz Epitop-spezifischer Tumortherapien, wie den adoptiven Transfer TCR-transgener CD8+ T-Zellen, beeinflussen und sollte daher bei der Erstellung der Therapie berücksichtigt werden