A TERMÉSZETES ÖLŐSEJTEK (NK) MŰKÖDÉSE ÉS GENOMIKAI JELLEGZETESSÉGE Benczúr Miklós
Az emberi NK sejtek a természetes immunrendszer részei Ezen funkciójukon túl az NK sejtek a T és B- sejtektől eltérően nem antigén receptor segítségével ismerik fel a szervezetben képződő idegen sejteket, hanem térlátásuk révén észlelik a saját sejtektől eltérő célsejtek (megváltozott saját, vírus-infektált, -mutáns sejtek) felszíni változásait. Ez elsősorban az MHC-I-et felismerő gátló receptoraik révén valósul meg.(kir ) Más KIR receptorok olyan ligandumokat ismernek fel, amelyek különbözö citokinek termelését indítják meg. Ezek révén az NK sejtek szabályozzák a szervezet reakcióját.- Scott D.B.2008
L-selectin JELLEMZŐIK: az NK sejtek 5-10%-át adják - nem, vagy csak kis sűrűségben hordozzák a CD16-FcRIII-R struktúrát, - kevés enzim molekula -jelentős mennyiségben termelnek számos citokint (IFNγ, TNFα, -β, -- GM-CSF, IL-10, IL13,) és citokin receptorokkal is bírnak IL2Rαβ --(szerin eszterázok granzimek, IL15R -az immunrendszer szabályozásában vesznek részt IL10 IFNγ IFNγR TNFα,-β GM-CSF -nagy-kötőerejű IL2 citokin receptor (IL2-Rαβγ), csak ezen az NK sejtcsaládon kifejezett - a γ-ifn termelést csak egy CD8 negatív alosztályuk végzi - sejtek felszínén: L-selectin és integrinek Perif. vérben 1%
JELLEMZŐIK: - az NK sejtek 85-95%-át adják CX3CR1 CXCR1 IFNγ TNFα, -β GM-CSF IL2R IL15R IFNγR LFA-1 PSGL-5 - sejt-sejt kapcsolat (LFA1, CD2, PSGL-1/PEN5, CD44). - citokin receptorok (IL7R, IL15R, IL2R, IFNg-R IL21R) - CD16/FcRIII receptor és a citoplazmában kifejezett azurofil granulumok -ozmotikus sejthalállal ( lyukfúrás ) - apoptózist indítanak be a (FASligand, TNF vagy TRAIL ligand útján)
LIGANDUM 3DL2 HLA-A3,A11, gátló P140 CD158k 3DL1 HLA-Bw4 B27 B51 gátló P70 2DS1 HLACw Lys80 aktiváló P50.1 CD158h 2DS2 HLAC1 Asn80 aktiváló P50.2 CD159j 2DS2/3 HLAC1 gátló P50 p 140 p70 NK SEJTEK (KIR) IgSF RECEPTORAI (Ig Super-gén Familia) a 19q 13.42 kromoszómán p58 p50 NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 ---S-S--- YXXL YXXL YXXL YXXL COOH COO H COOH COOH COOH 95aa. 84aa. 76-84aa. 39aa. YXXL = ITIM = immunoreceptor tyrosine-alapú inhibiciós/gátló motivum (AENTITYSLLKHP) (26 as-ból álló konzervatív elem jelátvitelben fontos)
Emberi NK sejtek receptorai 1. Immunglobulin-szerű, un. KIR-Receptorok (Killer Immunglobulin-like-Receptor) a KIR gének a 19q 13.42 kromoszómán kódoltak,legalább 15 haplotípus, az Immunglobulin szupergén család tagjai. Az intracitoplazmatikus szakasz lehet hosszú(l) általában 3 ITIM motívummal, a ligandummal való kapcsolat gátló szignált vált ki, vagy rövid (S), amelyek általában adaptor fehérjék közvetítésével aktiváló jelt generálnak Ligandumaik a Class-I struktúrák KIR LIGANDUM FUNKCIÓ EPITOP megjegyzés 2DS1 HLACw Lys80 aktiváló N77 K80 P50.1 protein CD158h 2DS2 HLAC1 Asn80 aktiváló S77 N80 P50.2 protein CD159j 2DS3 HLAC1 gátló? P50 protein bizonytalan 2DS4 HLACw Lys80? aktiváló P50.3 protein CD158l 2DS5? aktiváló P50 protein 2DS6 P50 protein CD158c KIRX 2DL1 HLAC2 Lys80 gátló N77 K80 P58.1, DAP12- adaptor molekulával CD158a 2DL2,3 HLAC1Asn80 gátló S77 N80 P58, DAP12- CD158b1/b2 2DL3? gátló S77 N80 P58 2DL4 HLA-G, HLA-A3, HLA-B46, HLA-B7 gátló/aktiváló P58 2DL5? gátló/aktiváló P58 3DL1 HLA-Bw4 B27 B51 gátló 77-83 P70 3DL2 HLA-A3,A11, gátló P140 CD158k 3DL3? gátló 3DS1 HLA-Bw4? aktiváló?
GÁTLÓ RECEPTOROK AKTIVÁLÓ RECEPTOROK FOSZFATÁZOK TIROZIN KINÁZOK Borrego, 2002. Mol. Immunol. Az aktiváló szignált kiváltó receptorok elsősorban a veleszületett immunrendszernek a pathogének elleni védekező funkció szolgálatában állnak és HLA Class-I struktúrákat felismerő képességük háttérbe szorul.
Emberi NK sejtek receptorai 2. Lektin receptorok 12. kromoszómán Kálcium függő transzmembrán proteinek, amelyek a C típusú lektinkötő külső doménnel bírnak (CD94). gátló, vagy aktiváló tulajdonságot hordoznak. Az NKG2D homodimer formában nem kapcsolódik a CD94-el. Az MHC komplexben kódolt, stressz indukált struktúrákat ismernek fel (MICA és MICB). NKG2 gének izoformjai (A-H) számos glikoprotein receptort alkotnak a diszulfid híddal kapcsolódó CD94-el. Ezek a proteinek egyrészt a nem klasszikus HLA E molekula receptorai (NKG2A) illetve, a további HLA-F és H molekulával (NKG2C- E -H) kapcsolódnak. A KIR és a lektin receptorok különböző kromoszómákon elhelyezkedő géncsaládok által kódoltak, ezért az MHC génektől (mind a receptorok, mind a ligandok) függetlenül szegregálódnak. Ez azt eredményezi, pl. hogy HLA-antigénekben egyező őssejt donorok az NK sejtek KIR receptoraiban inkompatibilisek lehetnek. A humán populáció jelentős részben olyan KIR receptorokkal is bír, amelyeknek ligandjai nem is fejeződnek ki a saját sejteken, (azonban minden NK sejtnek van a saját class-i ligandjára specifikus receptora). RECEPTOR LIGAND FUNKCIÓ megjegyzés CD94/NKG2A HLA-E gátló CD94-el kovalens kötés CD94/NKG2C HLA-E aktiváló CD94-el kovalens kötés
p 140 p70 p58 p50 NH2 NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 ---S-S--- YXX YXXL YXXL L YXXL COOH CO CO COOH COOH OH OH 95aa. 84aa. 76-84aa. 39aa. KIR2DS1 (HLA-cW4) KIR2DS2 (HLA-C-?) KIR2DS3 (?) KIR2DS4 (HLA-C-?) KIR2DS5 (?) NKG2D (?) CD94-NKG2E (HLA-E,MICA) CD94-NKG2F (?) KIR2DL4 (HLA-G) KIR2DS1 (HLA-B) KIR2DL1 (HLA-CW2,-4,-6,-15) KIR2DL2 (HLA-CW1,-3,-7,-8) KIR3DL1 (HLA-CW1,-3,-7,-8) KIR3DL2 (HLA-A3?) CD94-NKG2A (HLA-E) CD94-NKG2B (HLA-E) Th1 citokin (IFNγ, IL2,) TERMELÉS, T-sejt és MF aktiválás (TNFα, NO), trofoblaszt elleni citotoxikus reakció, abortus Th2 citokin (IL3,IL4,IL5,IL10,,) TERMELÉS, NK sejt gátlás PIBF(Szekeres-Bartho), MLR-Bf (Progesteron- Indukált Blokkoló Factor),
A HIÁNYZÓ SAJÁT antigén ( missing self ) minden magvas sejten kifejezett az MHC-I struktúra Ljunggren és Kärre, 1990
Activated by DC pro-nk pre-nk i-nk CD56bright-NK CD56dim-NK CD117: őssejt növekedési faktor-r (SCFR) CD161: NKR-P1 (C-tip lektin) 1. NK TNF-alfa, GMCSF----DC 2. NK: NKp30aktiváló-R ----éretlen DC+ 3 DC membrán-kötött IL15 ---NK 1 2 3 4 5 HEMATOPOET CSV SEJT CD34+CD45RA+ EXTRAVASATIO A HEV TERÜLETEN PRO-NK BÓL KORAI-NK CD56brighjt és KÉSŐI-CD56dim-NK a KÉSŐI,ÉRETT-NK A KERINGÉSBE TÁVOZIK a KORAI-NK az INTERSTITIUMBAN a DC el LÉP INTERAKCIÓBA Caligiuri, Blood 112:461-9, 2013
NK sejt vándorlás KEMOKINEK ENDOTEL GYULLADÁSOS CITOKINEK szövetek Nyirokcsomóban Paracortex Dendritic sejtek közelében (érés) lassú motilitás L-selectin CCR7 CXCR3 CXCR4 CCR5 Maghazachi 2005,Vivier 2006
KIR-RECEPTOROK (gátló és aktiváló) GÉNEK a 19q KROMOSZÓMÁN CHR19q 13.42 leukocyte receptor complex or cluster (LRC) (LAIR): leukocyte associated inhibitory receptors (ILTs): Ig-like transcripts (MIRs): monocyte inhibitory receptors Lanier Curr.Op.Immunol.2003
lektin receptorok EMBERI NK SEJTEK GÁTLÓ ÉS AKTIVÁLÓ RECEPTOROK GÉNJEI A 12-es KROMOSZÓMÁN Lanier Curr.Op.Immunol.2003
Mindennapos gyakorlatban: NK sejt = CD56+CD16+ CD3- Valamennyi emlősre funkcionálisan jellemző: NKp46+, CD3-, IL15 dependens, IL12-re válaszoló limfocita, -- amely az érés során az IFN-g, korai forrása, erős killer kapacitással bír a saját konstitutív molekulát elvesztő (Class-I), vagy stress indukált molekulát kifejező (NKG2D ligandum) célsejtekre. (Walzer et al. Curr Opinion Immunol.19:365. 2007
NK SEJTEK FŐBB JELLEMZŐI 1. NAGY GRANULÁRIS LIMFOCITÁK ( LGL) 2. AZ ŐSI, NEM ADATPTÍV, A TERMÉSZETES IMMUNVÁLASZ RÉSZÉT KÉPEZŐ SEJTEK, AMELYEK A KORAI T-SEJT DIFFERENCIÁLÓDÁSBÓL SZÁRMAZNAK, DE HIÁNYZIK A TCR-CD3 KOMPLEXÜK 3. SZÁMOS CITOKINT TERMELNEK ÉS CITOKIN SZABÁLYOZÁS ALATT ÁLLNAK. -- CITOTOXIKUS ÉS SZABÁLYOZÓ KÉPESSÉGGEL BÍRNAK 4. JELLEMZŐEN NKp46+, CD3-, IL15 dependens, IL12-re válaszoló limfocita 5. GÁTLÓ RECEPTORUK VAN ELSŐSORBAN AZ MHC (CLASS-I) STRUKTÚRA FELISMERÉSÉRE 6. AZ AKTIVÁLÓ SZIGNÁLT KIVÁLTÓ RECEPTOROK FŐKÉNT A VELESZÜLETETT IMMUNRENDSZER PATOGÉNEK ELLENI VÉDEKEZŐ FUNKCIÓJÁT ERŐSÍTIK 7. MINTÁZAT FELISMERŐ KÉPESSÉGÜK RÉVÉN DIREKT MÓDON IS A TERMÉSZETES IMMUNRENDSZER EFFEKTOR SEJTJEI
Emberi NK sejtek receptorai 3. CITOTOXIKUS / AKTIVÁLÓ -Receptorok Emberi NK sejtek TLR receptorokkal (TLR2,-3,-7,-8,-9 is bírnak, amelyek a patogén ágensek molekuláris mintázatát (PAMP) felismeri, így a természetes védekezés korai fázisában, direkt módon (is) képesek védeni a szervezetet. Az NK sejteken csak az ILT-2 (LIR-1, MIR7, CD85j) receptorok fordulnak elő, amelyeknek 4 exctracelluláris Ig doménjük + 4 ITIM motívumuk van, (reagál a HLA-G- és HLA-F-el is). Az NKp46, NKp30 és az NKp44- elsődlegesen citolitikus reakciót kiváltó NK receptorok. Receptor Ligand Funkció megjegyzés NKG2D MICA,MICB, aktiváló Homodimer molekula,nem kapcsolódik CD94-el, ULBP valamennyi nyugvó és aktivált NK sejten ILT HLA- gátló immunglobulin szerű átirat (Ig like transcript) LIR HLA-G gátló leukocita Ig-szerű receptor NKp30? aktiváló CD3 - malária falciparum NKp44? aktiváló Vírus hemagglutinin ligandum? de novo szintézis IL2-re NKp46? aktiváló Vírus hemagglutinin ligandum? NKp80? aktiváló, citotoxicitás 2B4(CD244)CD48 aktiváló koreceptor, citokin termelés CD2 LFA-2 aktiváló koreceptor LFA-1 ICAM-1 aktiváló koreceptor CD16 FcγIIIR aktiváló TLR PAMP aktiváló Toll receptorok Citokin közös γ-lánc IL2-,IL15- IL21 proliferáció, citotox. IFNγ-R IFNγ proliferáció citotox. c-kit proliferáció PEN5 CD62L -PSGL1- CD40L CD40 apoptozis indukció
NK sejtek a klinikumban Mandal,., Viswanathan, Hemat.Oncol Stem Cell Ther.82:47-55.,2015. BETEGSÉG., NK SEJT SZEREPE NK A BETEGSÉG ALATT TERÁPIÁS MEGKÖZELÍTÉS TERHESSÉG AZ ELSŐ TRIMESZTERBEN A FOETUS MEGTARTÁSA U-NK SEJTEK A DECIDUÁBAN, NK IVIG TERÁPIA RECURRENS ABORTUSBAN Petrányi t al.,2012.mofflett-king,et al., 2002.,Benczúr,M.,2009. SM GÁTOLJA A DEMYELINIZÁCIÓT KÖZPONTI IDEGRENDSZERBEN ALACSONY NK SZÁM ÉS AKTIVITÁS A VÉRBEN, CYTOKINEK AZ NK AKTIVITÁS EMELÉSÉRE,Benczúr,et al.1980. Hao, et al., 2010. TUMOROK IMMUN-SURVEILANCE ALACSONY AKT. ADOPTÍV TRANSZFER Street,et al.2004., Gellet, et a., 2011. VÍRUS INFEKCIÓK IMMUN VÉDELEM ALACSONY SZÁM ÉS Shift korai NK sejtekre ADOPTÍV TRANSZFER, HIV-1 specifikus NK-sejt receptor, CCR5 deficiens hesc_nk sejt transzfer Lunemann, et ak.,2014.,guo,et al. 2009. TYPE-1 DIABETES BETEGSÉG FOKOZÁSA NK-MIGRÁCIÓ VÉRBŐL A PANCREASBA (béta sejtek) Anti-NKP-46 a béta sejt autodestrukció csökkentésére Gur,et al 2010,Rodacki et al. 2007 RA BETEGSÉG FOKOZÁSA ALACSONY NK SZÁM ÉS AKTIVITÁS A VÉRBEN, SYNOVIUMBAN ELLENKEZŐLEG Anti-NKP-46 antitest Pázmány és Do, 2005 SLE A BETEGSÉG KONTROLLJA, ALACSONY NK SZÁM ÉS AKTIVITÁS A VÉRBEN, KORAI NK SEJTSZÁM NŐ ADOPTÍV TRANSZFER Herviet, et al., 2011.,Park,et al.2009.
Családon belüli haplo-identikus őssejt átültetés (főként AML) NK sejtek nagy affinitással bírnak a csontvelői dendritikus sejtek iránt: repopulálódó leukemia sejtek, maradék leukemia sejtek (ez magyarázza, hogy az allo-reaktív NK sejtek nem váltanak ki GVH reakció) Ruggeri és mtsai 112 magas kockázatú akut leukémiás betegnél reaktív NK sejtek esetében nem alakult ki legalább II.fokozatú GVHD (0% vs.75%) Másik 85 progressziv stádiumú AML a relapsusok száma a reaktív immungenetikai viszonyban alacsonyabb volt (7% vs.79%) Hsu és mtsai azok az AML betegek éltek tovább relapsus mentesen, akikben hiányzott a donor KIR genotipusának megfelelő HLA ligand (nem volt NK sejt tiltása) Tanaka és mtsai AML betegek limfoid őssejt terápiája során a perifériás vérükben nagy számban mutattak ki killer típusú NK (CD56 dim ) sejteket, amelyek a donorból származtak (az AML sejtek aktiválták HSC sejteket)
NK sejt - őssejt transzplantáció GVH elkerülése: Haplo-identikus donor, aki KIR-Ligandumban NEM EGYEZŐ (un.mismatched) Megfelelő kondicionáló kezelés (Redukált Intenzitású Condicionálás RIC) meggátolja a transplantátum kilökődését Kevés donor-t sejt bevitele (depléció) Kontrollált donor limfocita infúzió (DLI) Alacsony NK-aktivációs ligandum jelenléte Kimutani, hogy a haploidentikus donor NK sejt megöli a recipiens DC-sejteket ADCC is részt vesz az új terápiás eljárásokban Rituximab(anti-CD20) Feltétel: MHC I incompatibilitás donor-nk és recipiens között TÖBB,MINT 200 KLINIKAI VIZSGÁLATI SOROZAT, AMIBŐL: PHASE I/II 11, PHASE II 17 PHASE III 3 10% SOLID TUMOR, 22 TRIAL ALLOGÉN hematop. őssejt ÖSSZESEN1863 beteg BETEG
Köszöm a figyelmet!