Mechanisms regulating Natural Killer Cell Cytotoxicity
Tid: Fr 2023-08-25 kl 09.00
Plats: Petrén, Nobels väg 12B, Solna
Språk: Engelska
Respondent: Hanna van Ooijen , Biofysik
Opponent: Morgan Huse, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, US
Handledare: Björn Önfelt, Science for Life Laboratory, SciLifeLab, Biofysik; Karl-Johan Malmberg, Center for Infectious Medicine, Department of Medicine Huddinge, Karolinska Institutet. Precision Immunotherapy Alliance, Institute for Cancer Research, University of Oslo, Department of Cancer Immunology, Institute for Cancer Research, Olso University Hospital; Karolin Guldevall, Science for Life Laboratory, SciLifeLab, Biofysik
QC 2023-06-02
Abstract
De senaste 50 åren har chansen till överlevnad efter en cancerdiagnos ökat avsevärt tack vare tidigare diagnos och förbättrade behandlingsmetoder. Genom att rikta behandlingen mot immunförsvaret, så kallad immunterapi, har utsikterna för patienter som lider av särskilt elakartade cancertyper såsom avancerat malignt melanom förbättrats. Trots detta är det många patienter som varken svarar på traditionell behandling eller immunterapi. Ökad kunskap om mekanismerna som reglerar immuncellsmedierad tumörigenkänning och hur dessa påverkas under cancerutveckling är fundamentalt för utvecklingen av bättre behandlingsalternativ.
Naturliga mördarceller, eller NK celler från engelskans Natural Killer cells, är en typ av cell som ingår i det medfödda immunförsvaret. Tack vare dess förmåga att känna igen och döda tumörceller utgör den en potentiell aktör vid immunterapi. NK celler hos cancerpatienter uppvisar ofta reducerad funktionalitet, och immunterapi inriktas därför mot att återställa eller förbättra cellernas cytotoxiska, celldödande potential. Enskilda NK celler har starkt varierande funktionalitet, vilket leder till att endast en fraktion av cellerna är effektiva.
För att studera enskilda cellers funktionalitet krävs en analysmetod som kan påvisa små skillnader i en stor population. Inom immunologi har flödescytometri varit golden standard för denna typ av analys, men metoden erbjuder inte möjligheten att studera dynamiska processer. För detta ändamål är mikroskopibaserade metoder överlägsna, särskilt då de kombineras med isolering av enskilda celler i droppar eller brunnar.
I denna avhandling beskriver jag utvecklingen och tillämpningen av mikroskopibaserade metoder för analys av enskilda NK-celler. Specifikt fokuserar jag på att öka vår förståelse för vilka mekanismer som reglerar NK-cellers cytotoxiska förmåga. I artikel 1 skildras hur vi utvecklade ett mikrobrunns-chip i plast. Genom att använda detta chip kunde vi visa att NK cellers cytotoxicitet påverkas negativt av faktorer i tumör-mikromiljön, som t.ex. låg tillgång till glukos och syre. I artikel 2 undersökte vi vilka cytotoxiska mekanismer NK-celler använder sig av under sekventiellt tumörcells-dödande. Vi kunde visa att cellerna byter från att tidigt under sekvensen använda degranulering till att slutligen i huvudsak engagera dödsligander. I artikel 3, byggde vi vidare på denna studie och undersökte vilka faktorer som hindrar NK-celler från att fortsätta dödandet. Vi fann att cellerna i slutet av den cytotoxiska sekvensen har granuler kvar, men att de tappar sin förmåga att upprätthålla kalciumsignalering. I artikel 4 studerade vi möjligheter till att förbättra livslängden för immunterapeutiska cellprodukter och visade att avstötningen av transplanterade immunceller kunde motverkas genom genetisk radering av CD54 och CD58 på cellytan.
Sammanfattningsvis åskådliggör arbetet i denna avhandling vikten av att analysera enskilda immunceller för att förstå det immunologiska svaret. Enskild immuncellsanalys kommer att kunna bidra till fortsatt utveckling av immunterapier, vilket förhoppningsvis skall leda till ytterligare förbättrade chanser för cancerpatienter i framtiden.