11. Thema: Erkennung tumorspezifischer Antigene durch T-Zellen

Betreuer:innen:
Laura Pötschke
AG Graf, Centrum für Thrombose und Hämostase, Universitätsmedizin
Annika Müller
AG Munir, Helmholtz Institute for Tanslational Oncology Mainz (HI-TRON)

Vorstellung AG Graf/Munir:
Die AG Graf und Munir haben eine Kooperation, um den Effekt des pH-Wertes auf Gerinnungsfaktoren zu untersuchen und somit nachzuweisen, inwieweit diese Faktoren bei der Bekämpfung des Tumors eine Rolle spielen. Es ist bereits bekannt, dass diese Faktoren die Zellen in der Umgebung des Tumors (Tumormikroenvironment; TME) beeinflussen. Wir wollen dabei untersuchen, wie genau die Immunzellen im TME beeinflusst werden, um daraus Rückschlüsse zu Therapiemöglichkeiten zu ziehen. Dafür werden Mausmodelle, aber auch Organ-on-a-Chip Modelle verwendet.

Hintergrund und wissenschaftliche Fragestellung:
Ein Tumor entsteht aus einer körpereigenen Zelle, die sich durch genetische Veränderungen unkontrolliert vermehren. Neben dem unkontrollierten Wachstum, kann es auch zu einem Ablösen der Krebszellen und einer Invasion von gesundem Gewebe kommen (=Metastasierung). Auf ihrem Weg zu einem metastasierenden Tumor verändert sich die Zelle stark und exprimiert oft veränderte Proteine, sogenannte tumorspezifische Antigene. Das Immunsystem des Körpers besitzt hochspezialisierte Zellen, die zytotoxischen CD8+ T-Zellen (auch als Killer-T-Zellen oder CTLs bekannt), welche in der Lage sind, diese entarteten Tumorzellen gezielt zu erkennen und zu eliminieren. Dieser Erkennungsmechanismus basiert auf der Interaktion zwischen dem T-Zell-Rezeptor (TCR) und dem Antigen, welches auf Haupthistokompatibilitätskomplexen (MHC-I) auf der Oberfläche der Tumorzelle präsentiert wird.
Im Rahmen dieses Projekts untersuchen wir diesen fundamentalen Mechanismus – also die Interaktion zwischen dem T-Zell-Rezeptor und dem Antigen auf der Oberfläche der Tumorzellen – der Krebsimmuntherapie anhand eines etablierten Modells. 

Projektbeschreibung:
Wir nutzen OT-1 T-Zellen, deren T-Zell-Rezeptor spezifisch das Ovalbumin-Antigen (Ova) erkennt. Als Tumormodell dienen MC38-Kolonkarzinomzellen, welche künstlich modifiziert wurden, um Ovalbumin zu exprimieren (MC38-Ova). Die zentrale Fragestellung lautet: Wie effizient aktivieren die Tumorzellen die spezifischen T-Zellen, und wie lässt sich diese Aktivierung quantitativ im Labor nachweisen? Dafür wird Milz verwendet, die zuvor aus Mäusen isoliert wurde. Die Milz besteht aus vielen verschiedenen Zelltypen und um die CD8+ T-Zellen aus der Milzsuspension zu isolieren, erfolgt MACS (Magnetic Avtivated Cell Sorting), wobei hochspezifische Antikörper und magnetische Mikroperlen verwendet werden. Unter Einsatz von Durchflusszytometrie wird die Reinheit der Isolation sowie den Aktivierungsstatus der Zellen untersucht, Die aufgereinigten T-Zellen werden mit Tumorzellen (MC38 wildtyp vs. MC38-Ova) co-kultiviert. Der Effekt der Co-Kultivierung der T-Zellen mit den Tumorzellen wird in einer funktionellen Analyse (ELISpot) untersucht, wobei die Ausschüttung von Granzym B auf Einzelzell-Ebene visuell nachgewiesen wird. 

Projektziele und experimentelle Schwerpunkte:
Die Teilnehmenden gewinnen einen tiefen, praxisnahen Einblick in die molekulare und zelluläre Immunologie sowie die moderne Krebsforschung. Das Projekt kombiniert translationale Theorie mit praktischer Laborarbeit. Dabei werden Techniken zur Isolierung von Immunzellen (Organentnahme und MACS) sowie zur Untersuchung einer Zellpopulationen (Durchflusszytometrie) erlernt.
Außerdem wird die funktionelle Analyse ELISpot für Untersuchungen auf Einzelzell-Ebene durchgeführt.