Regulatory T cell-mediated suppression of Th9 cell development and effector function

T helper (Th) 9 cells are an important subpopulation of the CD4+ T helper cells. Due to their ability to secrete Interleukin-(IL-)9, Th9 cells essentially contribute to the expulsion of parasitic helminths from the intestinal tract but they play also an immunopathological role in the course of asthma. Recently, a beneficial function of Th9 cells in anti-tumor immune responses was published. In a murine melanoma tumor model Th9 cells were shown to enhance the anti-melanoma immune response via the recruitment of CD8+ T cells, dendritic cells and mast cells. In contrast to Th9 effector cells regulatory T cells (Tregs) are able to control an immune response with the aid of different suppressive mechanisms. Based on their ability to suppress an immune response Tregs are believed to be beneficial in asthma by diminishing excessive allergic reactions. However, concerning cancer they can have a detrimental function because Tregs inhibit an effective anti-tumor immune reaction. Thus, the analysis of Th9 suppression by Tregs is of central importance concerning the development of therapeutic strategies for the treatment of cancer and allergic diseases and was therefore the main objective of this PhD thesis.rnIn general it could be demonstrated that the development of Th9 cells can be inhibited by Tregs in vitro. The production of the lineage-specific cytokine IL-9 by developing Th9 cells was completely suppressed at a Treg/Th9 ratio of 1:1 on the transcriptional (qRT-PCR) as well as on the translational level (ELISA). In contrast, the expression of IRF4 that was found to strongly promote Th9 development was not reduced in the presence of Tregs, suggesting that IRF4 requires additional transcription factors to induce the differentiation of Th9 cells. In order to identify such factors, which regulate Th9 development and therefore represent potential targets for Treg-mediated suppressive mechanisms, a transcriptome analysis using “next-generation sequencing” was performed. The expression of some genes which were found to be up- or downregulated in Th9 cells in the presence of Tregs was validated with qRT-PCR. Time limitations prevented a detailed functional analysis of these candidate genes. Nevertheless, the analysis of the suppressive mechanisms revealed that Tregs probably suppress Th9 cells via the increase of the intracellular cAMP concentration. In contrast, IL-9 production by differentiated Th9 cells was only marginally affected by Tregs in vitro and in vivo analysis (asthma, melanoma model). Hence, Tregs represent very effective inhibitors of Th9 development whereas they have only a minimal suppressive influence on differentiated Th9 cells.rnT-Helfer (Th)9-Zellen sind eine wichtige Subpopulation der CD4+ Th-Zellen. Durch Ihre Fähigkeit, große Mengen Interleukin (IL)-9 zu produzieren, spielen Th9-Zellen eine bedeutende kurative Rolle bei der Expulsion von Parasiten aus dem Magen-Darmtrakt. Sie haben allerdings auch eine pathogene Funktion bei der Entstehung und Manifestation des allergischen Asthmas. Neueste Forschungen zeigen einen indirekten positiven Effekt bei der Kontrolle von Tumorerkrankungen der Haut. Dort können Th9-Zellen zur Verstärkung der angeborenen und adaptiven Immunantwort führen, indem sie CD8+ T-Zellen, dendritische Zellen und Mastzellen rekrutieren. rnIm Gegensatz zu Th9 Effektorzellen sind regulatorische T-Zellen (Tregs) in der Lage, durch verschiedene Mechanismen eine Immunantwort zu kontrollieren. Bezüglich allergischer Erkrankungen wie Asthma geht man von einer unangemessen starken Immunreaktion gegen harmlose Allergene aufgrund einer zu geringen suppressiven Funktion von Tregs aus. Bei Krebserkrankungen scheinen Tregs dagegen eine angemessene Immunantwort gegen die entarteten Tumorzellen zu unterdrücken, so dass sie indirekt das Tumorwachstum befördern. Die Interaktion von Tregs und Th9-Zellen ist daher für die Entstehung allergischer und tumoröser Erkrankungen von besonderem Interesse und wurde deshalb in dieser Arbeit untersucht.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Entwicklung von Th9-Zellen von Tregs inhibiert werden kann. Die IL-9 Produktion als Zeichen der Th9-Entwicklung wurde bei einem Treg/Th9-Verhältnis von 1:1 sowohl auf transkriptioneller (qRT-PCR) als auch auf sekretorischer Ebene (ELISA) vollständig gehemmt. Dagegen konnte keine Inhibition der Expression von IRF4, das die Th9-Differenzierung positiv reguliert, nachgewiesen werden, so dass angenommen werden kann, dass IRF4 erst in Kombination mit zusätzlichen Transkriptionsfaktoren die Entwicklung von Th9-Zellen ermöglicht. Um weitere wichtige Faktoren, welche die Th9-Entwicklung steuern und potentiell von Tregs inhibiert werden, zu identifizieren, wurde eine Transkriptomanalyse mittels NGS durchgeführt. Die Expression einiger Gene, die unter der Einwirkung von Tregs stärker oder schwächer in Th9-Zellen exprimiert worden waren, wurde anschließend mit Hilfe von qRT-PCR validiert. Funktionelle Analysen waren aus zeitlichen Gründen leider nicht möglich. Allerdings ergab die Analyse des Suppressionsmechanismus, dass Tregs wahrscheinlich mittels Erhöhung des intrazellulären cAMP-Gehalts Th9-Zellen supprimieren können. Im Gegensatz dazu konnten differenzierte Th9-Zellen weder in vitro noch in vivo (Asthma-, Melanom-Modell) effektiv supprimiert werden. Tregs können also sehr gut die Entwicklung von Th9-Zellen supprimieren, während sie nur einen minimalen inhibierenden Einfluss auf differenzierte Th9-Zellen haben. r