Wissenschaftler stellen alterndes Immunsystem durch Transplantation von Thymus-Nischenzellen wieder her

Der Rückgang des Immunsystems ist eines der folgenreichsten Merkmale des biologischen Alterns und lässt sich zu einem großen Teil auf den Thymus zurückführen – das kleine Organ in der Brust, das T-Zellen produziert. In der Lebensmitte hat der Thymus sein funktionales Gewebe weitgehend durch Fettgewebe ersetzt, was zu einer stark verminderten Neuproduktion von T-Zellen und einer reduzierten Fähigkeit führt, auf Infektionen, Impfstoffe und Krebserkrankungen zu reagieren. Trotz des Ausmaßes dieses Problems existieren bislang keine zugelassenen Therapien zur Umkehrung des Thymus-Alterns.

Forschende der Harvard University und des Massachusetts General Hospital nutzten Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um die Stromazellen des menschlichen und murinen Thymus mit hoher Auflösung zu kartieren. Sie identifizierten drei verschiedene mesenchymale Zellpopulationen und konzentrierten sich auf eine davon – die Postn+-Population (Periostin-positiv) –, die sich an einer perivaskulären Position befindet und offenbar eine einzigartig wichtige Rolle bei der Rekrutierung von T-Zell-Vorläufern in den Thymus spielt.

In Experimenten blockierte die selektive Depletion von Postn+-Zellen die Rekrutierung früher T-Zell-Vorläufer vollständig. Mechanistisch war dieser Effekt an das Chemokin Ccl19 geknüpft, das von den Postn+-Zellen produziert wird und Vorläuferzellen an die richtige Position leitet. Das Forschungsteam dokumentierte zudem, dass die Anzahl der Postn+-Zellen im Rahmen des normalen Alterns stark abnimmt und nach den intensiven Konditionierungsregimen, die bei der hämatopoetischen Stammzelltransplantation eingesetzt werden, noch weiter einbricht.

Entscheidend ist, dass nach der Isolierung und adoptiven Übertragung von Postn+-Zellen in Mäuse mit atrophierten Thymussen diese dauerhaft anwuchsen, die Rekrutierung von T-Zell-Vorläufern wiederherstellten, den T-Zell-Output steigerten und die T-Zell-Antworten auf Impfungen verbesserten. Alternative mesenchymale Populationen, die für die Ccl19-Expression manipuliert oder selektiert wurden, erzielten vergleichbare Vorteile, was auf mehrere praktisch nutzbare Zellquellen für zukünftige Therapien hinweist.

Diese Erkenntnisse etablieren die Postn+-mesenchymale Population als definierbaren, transferierbaren Zelltyp der lymphopoetischen Nische. Die Arbeit weist auf Zelltherapiestrategien hin, die die T-Zell-Immunität bei älteren Patientinnen und Patienten, immungeschwächten Personen und solchen, die sich von Knochenmarktransplantationen erholen, wiederherstellen könnten. Zu den Einschränkungen zählen die Abhängigkeit von Informationen auf Abstract-Ebene, Fragen zur Übertragbarkeit aus Tiermodellen sowie der frühe translationale Entwicklungsstand.