Analyse humaner regulatorischer T-Zellen im humanisierten Mausmodell

Regulatorische T-Zellen sind essentiell für die Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz. Hierbei sorgen diese hocheffektiven Suppressorzellen für ein immunologisches Gleichgewicht, indem sie Immunantworten gegen Autoantigene sowie harmlose Nahrungs- und Umweltantigene verhindern. Andererseits können diese bei chronischen Infekten Immunantworten reduzieren sowie effektive Antitumor-Immunantworten hemmen. Aufgrund ethischer Erwägungen ist die Erforschung regulatorischer T-Zellen und deren Rolle bei der Tumorentwicklung weitestgehend auf Mausmodelle oder humane in vitro oder ex vivo Analysen beschränkt. Um diese Limitationen zu überwinden und translationale immunologische Experimente zu ermöglichen, wurde hier ein humanisiertes Mausmodell verwendet. T- und B-Zell-defiziente NOD-scid IL2Rgammanull (NSG) Mäuse wurden mit humanen CD34+ hämatopoetischen Stammzellen aus Nabelschnurblut rekonstituiert. Aus diesen Stammzellen entstanden in den Tieren vielfältige humane Immunzellen. Im murinen Thymus der NSG Tiere entwickelten sich CD4+ und CD8+ einzelpositive T-Zellen, welche als funktionelle Effektorpopulationen in die Peripherie auswanderten. Humane regulatorische T-Zellen (CD4+ CD25+ Foxp3+ CD127-) entwickelten sich ebenfalls im murinen Thymus der Tiere und machten ca. 10% der humanen peripheren CD4+ T-Zellen in den Mäusen aus. Diese humanen regulatorischen T-Zellen zeigten vorwiegend einen HLA-DR+ Phänotyp, welcher mit höchster Suppressivität assoziiert ist. Weiter verhielten sich die regualtorischen T-Zellen anergisch und bewiesen ihre Funktionalität unter anderem durch die Inhibition der Proliferation von Effektor-T-Zellen in vitro. rnSubkutan injizierte Tumorzellen eines humanen undifferenzierten pleomorphen Sarkoms wurden in den humanisierten Mäusen nicht abgestoßen und der Tumor konnte, trotz Infiltration humaner Immunzellen, ungehindert wachsen. Als mögliche Ursache hierfür zeigte sich die selektive Akkumulation regulatorischer T-Zellen im Tumor. Zusammen mit dem erhöhten Anteil humaner regulatorischer T-Zellen in der Peripherie, weisen diese Beobachtungen deutliche Parallelen mit Befunden aus humanen Patienten auf. Dies bietet somit erstmalig die Option in vivo die Rolle humaner regulatorischer T-Zellen im undifferenzierten pleomorphen Sarkom zu analysieren. Die hier gezeigten Daten machen deutlich, dass es das humanisierte Mausmodell ermöglicht, die Entstehung und Funktion humaner regulatorischer T-Zellen in vivo zu analysieren, deren Bedeutung in klinisch relevanten Modellen zu charakterisieren und somit innovative Therapien zu etablieren.Regulatory T cells are crucial for the maintenance of peripheral tolerance. These highly effective suppressor cells sustain an immunological balance by preventing immune responses against self-antigens and innocuous food and environmental antigens. On the other hand regulatory T cells downregulate immune responses during the course of chronic infection and inhibit effective anti-tumor immune responses. Due to ethical considerations, the study of regulatory T cells and their role in tumor development largely depends on mouse models or human in vitro or ex vivo analyzes. The humanized mouse model used in this thesis attempts to overcome these limitations and allows translational immunological in vivo experiments. To generate humanized mice T and B cell deficient NOD-scid IL2Rgammanull (NSG) were reconstituted with human CD34+ hematopoietic stem cells isolated from umbilical cord blood. These humanized mice developed various human immune cells, connected to innate and adaptive immunity. CD4+ and CD8+ single-positive T cells of human origin developed in the murine thymus. These cells were found as a functional effector population in the peripheral blood and lymphoid organs of the humanized mice. Human regulatory T cells (CD4+ CD25+ Foxp3+ CD127-) also developed in the murine thymus and represented 10% of the human peripheral CD4+ T cells. These human regulatory T cells showed predominantly HLA-DR expression, which is associated with highest suppressor function. Furthermore these Tregs showed a typical anergic Treg-phenotype and demonstrated their functionality by the inhibition of co-cultured effector T cells in vitro. rnSubcutaneously injected undifferentiated pleomorphic sarcoma cells were not rejected by the immune system in these mice and the tumor growth was, despite of an infiltration of human immune cells, unaffected. The selective accumulation of regulatory T cell in the tumor, combined with the increased proportion of human regulatory T cells in the periphery, exhibit strong parallels with the findings in human cancer patients. Hence, this humanized mouse models provides a basis for the analyses on the role of human regulatory T cells in the human undifferentiated pleomorphic sarcoma. Overall, the humanized mouse model provides the possibility to analyze and manipulate human regulatory T cells in vivo. This enables the characterization of regulatory T cells in clinically relevant models, thereby allowing the establishment of innovative therapies