Thymus-derived regulatory T cells (tTREG) play an important role in suppressing unwanted immune responses in vivo. Therefore, immunotherapies applying human tTREG are promising long-term strategies for preventing autoimmunity and allograft rejection and are currently a progressive area of investigation. First clinical trials applying in vitro expanded autologous and polyclonal tTREG following living-donor kidney transplantation have proven safety and demonstrate first hints of efficacy. The value of these approaches can, however, be improved upon: – Firstly, a better understanding of the human tTREG mode of differentiation would further expand the knowledge about tTREG biology as well as help to predict their fate following application in adoptive tTREG transfer. – Secondly, the development of a yet missing robust and short-term test system for evaluating tTREG-mediated suppressive function as a release criterion for their application in adoptive immunotherapy would facilitate routine clinical application. Applying effector T cell differentiation-determining markers to define tTREG subsets and by extensive phenotypic, functional and epigenomic description, we could demonstrate that the tTREG compartment can be divided into similar subpopulations as their effector T cell counterparts. Hereof, the tTREG subsets present with distinct characteristics in terms of phenotype, lineage stability, functional capacities and epigenomic profile suggesting that also tTREG underlie a pattern of linear differentiation. Of note, we also identified a previously undescribed subset within the naïve tTREG compartment expressing certain memory markers and characteristics. Because of the putative impact on cell product efficacy, the tTREG subset composition should be taken into account for adoptive immunotherapy. For the development of a robust and clinically feasible tTREG test system, we challenged a published tTREG functional assay suggested for rapid cell product release. Thereby, we demonstrated that assessing suppression of early effector T cell activation markers and their pro-inflammatory cytokine production to be inappropriate measures to determine tTREG functionality. Our data suggest that tTREG do not show measurable suppressive effects on early effector T cell activation, hence there is continuing pressure to improve current protocols or develop novel, robust and feasible approaches to determine tTREG function suitable for a GMP-compliant tTREG product release assay.
Die aus dem Thymus stammenden regulatorischen T-Zellen (tTREG) spielen eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung unerwünschter Immunantworten in vivo. Immuntherapien mit humanen tTREG sind daher vielversprechende und langfristige Strategien zur Verhinderung von Autoimmunität und Transplantatabstoßung. Sie stellen derzeit ein progressives Forschungsgebiet dar. Erste klinische Studien mit in vitro expandierten polyklonalen, autologen tTREG, appliziert nach einer Nieren-Lebendspende, konnten ohne Patientengefährdung durchgeführt werden. Diese Studien zeigen erste Hinweise auf die Wirksamkeit der tTREG-basierten Therapien. Die Anwendung dieses Therapieansatzes kann jedoch noch verbessert werden. Zum einen würde ein besseres Verständnis über die verschiedenen Differenzierungsstadien der humanen tTREG das Wissen über die tTREG-Biologie weiter vertiefen. Des Weiteren würde die Voraussage über die Lokalisation und das Verhalten dieser Zellen nach dem adoptiven tTREG-Transfer verbessert werden. Für die routinemäßige klinische Anwendung wäre die Entwicklung eines schnellen und robusten Testsystems zur Bewertung der suppressiven Funktion der tTREG als Freigabekriterium in der adoptiven Immuntherapie vonnöten. Mithilfe der Anwendung von Markern zur Bestimmung von Effektor-T-Zelldifferenzierungsstadien haben wir tTREG-Subpopulationen definiert. Durch umfangreiche phänotypische, funktionelle und epigenetische Untersuchungen konnten wir zeigen, dass das tTREG-Kompartiment in ähnliche Subpopulationen wie sein Effektor-T-Zell-Pendant unterteilt werden kann. Hier wiesen die tTREG Subpopulationen unterschiedliche Merkmale hinsichtlich Phänotyp, Stabilität des Zelltyps/Differenzierungsgrades, funktioneller Kapazität und epigenetischem Profil auf. Das deutet darauf hin, dass auch tTREG einem Muster der linearen Differenzierung unterliegen. Bemerkenswert ist auch, dass wir eine bisher unbeschriebene Subpopulation mit Markern und Eigenschaften von Gedächtniszellen innerhalb des naiven tTREG Kompartiments identifizieren konnten. Es wäre folglich wichtig, die Zusammensetzung der Zellprodukte bezüglich der tTREG Subpopulation für die adoptive Immuntherapie aufgrund ihres möglichen Einflusses auf die Wirksamkeit zu berücksichtigen. Hinsichtlich der Entwicklung eines aussagekräftigen, robusten und klinisch praktikablen tTREG Testsystems haben wir einen veröffentlichten tTREG-Funktionsassay getestet, der für eine schnelle Freigabe von tTREG-Produkten vorgeschlagen wurde. Im Verlauf unserer Untersuchungen stellten wir allerdings fest, dass dieser Test für die Beurteilung der Suppression von früh exprimierten Effektor T Zell-Aktivierungsmakern und ihrer proinflammatorischen Zytokinproduktion zur Bestimmung der tTREG-Funktionalität ungeeignet ist. Unsere Daten deuten darauf hin, dass tTREG keine mit den bisher angewendeten Techniken messbaren oder suppressiven Effekte auf die frühe Effektor-T-Zellaktivierung zeigen. Daher besteht weiterhin die Notwendigkeit, existierende Protokolle zu verbessern oder neue, aussagekräftige, robuste und praktikable Ansätze zu entwickeln, um die tTREG-Funktion mit Hilfe eines GMP-konformen tTREG Produktfreigabetests zu bestimmen
