Using CYTOF for the detection of the complex system of ILC subpopulations in psoriatic skin

Psoriasis ist eine durch exogene und endogene Stimuli auslösbare, T-Zellen vermittelte Autoimmunerkrankung, die gekennzeichnet ist durch Hyperproliferation und veränderten Differenzierung von Keratinozyten in der Epidermis. Bei den Betroffenen bilden sich auf der Haut scharf begrenzte, rote oder mit weißen Schuppen bedeckte Papeln oder Plaques. Man fand in den letzten Jahren heraus, dass eine neu entdeckte Lymphozyten Population, die sogenannten angeborenen lymphatischen Zellen (innate lymphoid cells (ILC)), einen Einfluss auf die Pathogenese der Erkrankung haben. ILCs lassen sich anhand ihrer Oberflächenmarker in drei Gruppen einteilen. Besonders die Gruppe 3 der ILCs (ILC3) wurde in der Haut von Psoriasis-Patienten angereichert gefunden. Zum jetzigen Zeitpunkt ist jedoch nicht vollständig geklärt wie die ILCs vom Blut in das Gewebe migrieren. Um ein besseres Verständnis über das Migrationsverhalten von ILCs bei Psoriasis zu erlangen, ist das Ziel der Arbeit, neue Subpopulation von ILCs zu identifizieren, die sowohl im Blut als auch auf dem Hautgewebe zu finden sind. Für die Etablierung dieser Methode wurden zuerst die im Blut von Psoriasis-Patienten und gesunden Patienten befindlichen ILCs durch Durchflusszytometrie von anderen Immunzellen getrennt. Mittels t-SNE-Algorithmus wurde anschließend innerhalb der ILC-Population nach Subpopulationen gesucht. Anhand von Oberflächenmarkern und fünf Chemokinrezeptoren, die unter anderem an der Migration beteiligt sind, konnten verschiedene ILC-Subpopulation identifiziert werden. Um zu überprüfen, ob diese ILC-Subpopulation vom Blut ins Gewebe migrieren, sollten die ILC-Subpopulationen vom Blut anhand des Antikörperpanels der Durchflusszytometrie mittels „Imaging Mass Cytometry“ (IMC) im Gewebe von Psoriasis-Patienten identifiziert und lokalisiert werden. Vorteil von IMC gegenüber herkömmlicher Immunhistologie, ist die Nutzung von bis zu 40 parallel nutzbaren Markern im Gewebe. Dies ermöglicht die Suche nach ILC-Subpopulation durch die gleichzeitige Identifizierung von ILCs anhand von Oberflächenmarkern, als auch ihrer Chemokinrezeptoren. In dieser Arbeit, konnte ein Antikörperpanel mit 30 Markern auf einem Gewebeschnitt untersucht und mittels der Programmiersprache R eine Analyse erstellt werden, die es erlaubt ILCs auf dem untersuchten Gewebe sichtbar zu machen, sowie die ILCs hinsichtlich der Expression ihrer Chemokinrezeptoren zu untersuchen.Psoriasis is a T-cell mediated autoimmune disease triggered by exogenous and endogenous stimuli, characterised by hyperproliferation and altered differentiation of keratinocytes in the epidermis. Affected individuals develop sharply defined papules or plaques on the skin, which are red or covered with white scales. In recent years, it has been shown that a newly discovered population of lymphocytes, the so-called innate lymphoid cells (ILC), have an influence on the pathogenesis of the disease. ILCs can be divided into three groups based on their surface markers. Especially group 3 of the ILCs (ILC3) was found enriched in the skin of psoriasis patients. However, at this stage it is not fully understood how the ILCs migrate from the blood into the tissue. In order to gain a better understanding of the migration behaviour of ILCs in psoriasis, the aim of this work is to identify new subpopulations of ILCs that are found both in the blood and on the skin tissue. To establish this method, the ILCs found in the blood of psoriasis patients and healthy patients were first separated from other immune cells by flow cytometry. Subpopulations were then searched within the ILC population using the t-SNE algorithm. Based on surface markers and five chemokine receptors, which are involved in migration, different ILC subpopulations could be identified. In order to verify whether these ILC subpopulations migrate from the blood into the tissue, the ILC subpopulations were to be identified and localised from the blood using the antibody panel of flow cytometry by means of "Imaging Mass Cytometry" (IMC) in the tissue of psoriasis patients. The advantage of IMC over conventional "immunohistochemistry" is the use of up to 40 markers in the tissue that can be used in parallel. This allows the search for ILC subpopulations through the simultaneous identification of ILCs by surface markers as well as their chemokine receptors. In this work, an antibody panel with 30 markers was examined on a tissue section and, using the programming language R, an analysis was created that allows ILCs to be visualised on the examined tissue and the ILCs to be examined regarding the expression of their chemokine receptors