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Einleitung: Das Familiäre Mittelmeerfieber (FMF) ist eine prototypische autoinflammatorische Erkrankung, die durch „gain-of-function“ Mutationen im MEFV-Gen verursacht wird und durch unprovozierte Entzündungsepisoden gekennzeichnet ist. Auf molekularer Ebene ist die Pyrin-Inflammasom-Aktivierung mit anschließender erhöhter IL-1beta-Reifung ein wichtiger Entzündungsmechanismus bei FMF.

Um die funktionellen Folgen von MEFV-Genmutationen vor einem Therapie-naiven Hintergrund systematisch zu untersuchen, generierten wir aus M694V homo- und heterozygoten FMF-Patienten sowie gesunden Kontrollpersonen induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs) und differenzierten diese zu funktionellen Monozyten.

Methoden: HiPSCs wurden von MEFV-mutanten Patienten mit klinischem FMF und von gesunden Kontrollen durch Umprogrammierung aus peripheren CD34+ HSCs erzeugt. Nach Bestätigung der MEFV-Genotypen wurden HiPSCs mit Hilfe eines Differenzierungsprotokolls auf Embryoidkörperbasis zu Monozyten differenziert. Terminal differenzierte Zellen wurden hinsichtlich der extra- und intrazellulären Markerexpression sowie der Zellmorphologie phänotypisiert und verschiedenen funktionellen Assays unterzogen. Die Zellen wurden mit LPS, ATP und S100A12 stimuliert und die Zytokinsekretion in Kulturüberständen wurde durch einen Multiplex-Bead-Array-Assay quantifiziert. Zur Bestätigung der beobachteten Phänotypen wurden ex vivo aufgereinigte Primärmonozyten von FMF-Patienten stimuliert und analysiert.

Ergebnisse: hiPSC-basierte Monozyten von FMF-Patienten und HCs waren im Vergleich zu primären menschlichen Monozyten größer. Auf der Ebene der 25F9-, CD16a- und CD68-Expression lagen die von hiPSC abgeleiteten Monozyten zwischen den auf primären Zellen nachgewiesenen und in vitro differenzierten, von primären Monozyten abgeleiteten Makrophagen. Die intrazelluläre S100A9- Expression sowohl in primären als auch in von hiPSC abgeleiteten Monozyten war erhöht entsprechend der p.M694V-Gendosis. Dementsprechend zeigten p.M694V homozygote hiPSC-basierte Monozyten eine erhöhte S100A9-Expression und eine bereits spontane Proteinfreisetzung in Stimulationsexperimenten. Im Gegensatz dazu war die Il1rn-Expression in p.M694V mutierten hiPSC-basierten Monozyten im Vergleich zu HCs niedrig. Die Interferon-alpha (IFN) induzierte Il1rn-Expression war reziprok gemäß der p.M694V-Gendosis. In ähnlicher Weise zeigten hiPSC-basierte p.M694V Monozyten eine stark verminderte IL-10-Expression auf Gen- und Proteinebene im Vergleich zu gesunden Kontrollzellen.

Schlussfolgerung: Wir konnten erfolgreich reife Monozyten aus hiPSC generieren, die von hetero- und homozygoten FMF-Patienten sowie gesunden Probanden stammten. Abgesehen von phagozytären S100-Proteinen zeigten die p.M694V mutierten Zellen keine ausgeprägte Überexpression von entzündlichen Zytokinen, sondern einen intrinsischen Mangel an entzündungshemmender Gegenregulation auf der Ebene der IL-1Ra- und IL-10-Expression.