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.

Scott D.B.2008

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

Activated by DC

i-NK pre-NK pro-NK CD56bright-NK CD56dim-NK

Caligiuri, Blood 112:461-9, 2013

a KÉSŐI,ÉRETT-NK A KERINGÉSBE TÁVOZIK

HEMATOPOET CSV SEJT CD34+CD45RA+

EXTRAVASATIO A HEV TERÜLETEN

PRO-NK –BÓL KORAI-NK CD56brighjt és KÉSŐI-CD56dim-NK

a KORAI-NK az INTERSTITIUMBAN a DC –el LÉP INTERAKCIÓBA

1

2

3

4

5

Maghazachi 2005,Vivier 2006

L-selectin CCR7 CXCR3 CXCR4 CCR5

Nyirokcsomóban Paracortex Dendritic sejtek közelében (érés) lassú motilitás

NK sejt vándorlás

szövetek

GYULLADÁSOS CITOKINEK

ENDOTEL

KEMOKINEK

Az in vitro NK sejtek fejlődése differenciálódása, sejtfelszíni markerek, és potenciális szabályozó elemek.

Stage-specific expressing genes (SAGE)

(Hyung-Sik et al.-)

Közös Ly precursor

T/NK precursor

NK precursor Érett NK Érett NK

TRANSZKRIPT FAKTOROK

Stroma sejt (OP9)

Fms-like tyrosine kinase ligand

NÖVEKEDÉSI FAKTOROK

SEJTFELSZÍNI MARKEREK

Hematopoet. őssejt

Stem-cell-antigen-1

Tirozin kinase

NK SEJTEK (KIR) IgSF RECEPTORAI (Ig Super-gén Familia) a 19q 13.42 kromoszómán

p50 p58 p70 p 140

NH2 NH2

---S-S---

COOH COOH

COOH

NH2

COOH

NH2 NH2

COOH

YXXL YXXL

95aa. 84aa. 76-84aa. 39aa.

YXXL = ITIM = immunoreceptor tyrosine-alapú inhibiciós/gátló motivum (AENTITYSLLKHP) (26 as-ból álló konzervatív elem jelátvitelben fontos)

YXXL

YXXL

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

LIGANDUM

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.

FOSZFATÁZOK TIROZIN KINÁZOK

AKTIVÁLÓ RECEPTOROK GÁTLÓ RECEPTOROK

Th1 citokin (IFNg, IL2,) TERMELÉS, T-sejt és MF aktiválás (TNFa, 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),

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)

CD94-NKG2E (HLA-E,MICA) CD94-NKG2F (?) KIR2DL4 (HLA-G) KIR2DS1 (HLA-B)

KIR2DS1 (HLA-cW4) KIR2DS2 (HLA-C-?) KIR2DS3 (?) KIR2DS4 (HLA-C-?) KIR2DS5 (?) NKG2D (?)

NH2 NH2

---S-S---

COOH

COOH

COOH

NH2

COOH

NH2 NH2

COOH

YXXL YXXL

95aa. 84aa. 76-84aa. 39aa.

p50 p58 p70 p 140

YXXL

YXXL

IL2Rab

IL15R

IFNgR

IFNg TNFa,-b GM-CSF IL10

L-selectin

Perif. vérben 1%

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 (IFNg, TNFa, -b, --GM-CSF, IL-10, IL13,) és citokin receptorokkal is bírnak

--(szerin eszterázok granzimek,

-az immunrendszer szabályozásában vesznek részt -nagy-kötőerejű IL2 citokin receptor (IL2-Rabg), csak ezen az NK sejtcsaládon kifejezett

- a g-IFN termelést csak egy CD8 negatív alosztályuk végzi

- sejtek felszínén: L-selectin és integrinek

IL2R

IL15R

IFNgR

IFNg TNFa, -b GM-CSF

CXCR1

CX3CR1

LFA-1

PSGL-5

- az NK sejtek 85-95%-át adják

- 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 (FAS-ligand, TNF vagy TRAIL ligand útján)

JELLEMZŐIK:

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

HUMÁN NK

SEJT

p50.2 CW3

p50.1 CW4 p50.3

BW6,B7,B8, B14

B27, B51 BW4

p140

A3, A11

GÁTLÓ és AKTIVÁLÓ RCEPTORAI NK SEJTEK

p70 / NKB1

?

CD94-NKG2A (HLA-G?) CD94-NKG2B (HLA-E)

KIR2DS2

KIR2DS1 KIR2DS3

KIR3DL2

CW3-1-7-8) p58.1 KIR

p58.2 KIR

CW4-2-5-6

p58.3 KAR

?

KIR2DL1

KIR2DL2

KIR2DL3

KIR3DL1

NKG2D

NKG2D

CD94-NKG2E (HLA-E,MICA) CD94-NKG2F (?) ?

DAP12 ITIM

CD94-NKG2

KIR= killer immunglobulin-like receptor

DAP12 ITIM

A” HIÁNYZÓ SAJÁT” antigén (“missing self”) minden magvas sejten kifejezett az MHC-I struktúra

Ljunggren és Kärre, 1990

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-gamma, 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

– 1. NAGY GRANULÁRIS LIMFOCITÁK ( LGL) – 2. AZ ŐSI, NEM ADATPTÍV, A TERMÉSZETES IMMUNVÁLASZ RÉSZÉT

KÉPEZŐ SEJTEK, AMELYEK A KORAI T-SEJT DIFFERENCIÁLÓDÁSBÓL SZÁRMAZNAK

– 3. SZÁMOS CITOKINT TERMELNEK ÉS CITOKIN SZABÁLYOZÁS ALATT ÁLLNAK -- CITOTOXIKUS ÉS SZABÁLYOZÓ KÉPESSÉGGEL BÍRNAK

– 4. HIÁNYZIK A TCR-CD3 KOMPLEXÜK – 5. JELLEMZŐEN NKp46+, CD3-, IL15 dependens, IL12-re válaszoló limfocita – 6. GÁTLÓ RECEPTORUK VAN ELSŐSORBAN AZ MHC (CLASS-I)

STRUKTÚRA FELISMERÉSÉRE – 7. AZ AKTIVÁLÓ SZIGNÁLT KIVÁLTÓ RECEPTOROK ELSŐSORBAN A

VELESZÜLETETT IMMUNRENDSZERNEK A PATHOGÉNEK ELLENI VÉDEKEZŐ FUNKCIÓ SZOLGÁLATÁBAN ÁLLNAK

– 8. MINTÁZAT FELISMERŐ KÉPESSÉGÜK RÉVÉN DIREKT MÓDON IS A TERMÉSZETES IMMUNRENDSZER EFFEKTOR SEJTJEI

–

NK SEJTEK FŐBB JELLEMZŐI

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?

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).

Emberi NK sejtek receptorai 2.

RECEPTOR LIGAND FUNKCIÓ megjegyzés CD94/NKG2A HLA-E gátló CD94-el kovalens kötés CD94/NKG2C HLA-E aktiváló CD94-el kovalens kötés

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 FcgIIIR aktiváló TLR PAMP aktiváló Toll receptorok Citokin közös g-lánc IL2-,IL15- IL21 proliferáció, citotox. IFNg-R IFNg proliferáció citotox. c-kit proliferáció PEN5 CD62L -PSGL1- CD40L CD40 apoptozis indukció

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 auto-destrukció 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.

NK –sejtek a klinikumban

Mandal,., Viswanathan, Hemat.Oncol Stem Cell Ther.82:47-55.,2015.

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

NK–sejt - őssejt transzplantáció

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

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

Köszöm a figyelmet!