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Fragestellung: Die Knochenheilung, ein fein abgestimmter Prozess in dem die Immun- und Knochenzellen interagieren, wenn es zu einer erfolgreichen Heilung kommt, stellt immer noch ein relevantes klinisches Problem dar, da es auch heute noch in 10% aller Fälle zu gravierenden Heilungsstörungen kommt. Spezifische Immunzellen (TEMRA) konnten in Vorarbeiten als negative Faktoren der Heilung identifiziert werden (Reinke et al., STM, 2013). Regulatorische T-Zellen (Treg) sind Schlüsselelemente in der Kontrolle der Immunhomöostase. Kann die therapeutische Substitution von Treg die negative Wirkung von diesen pro-inflammatorischen Effektor-T-Zellen revertieren und zur Verbesserung der Knochenheilung genutzt werden?

Methodik: Die Immunzellzusammensetzung in Patienten mit einer ungestörten und einer verzögerten Heilung aber auch Mäusen nach standardisierter Osteotomie wurde mittels Durchflusszytometrie (FACS) in peripheren Blutproben analysiert. In den Mäusen mit Osteotomie wurde auch der therapeutische Ansatz mit Treg Substitution geprüft, die mittels MACS/FACS angereichert und im "Suppression assay" funktionell getestet wurden. Knochenheilung wurde mittels µCT und FACS analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Patientenstudie ergab einen erhöhten TEMRA Level in Patienten mit einer verzögerten Knochenheilung, dies ging einher mit nur partieller Kompensation durch einen mäßig erhöhten Anteil an Treg. Dadurch war das Verhältnis der CD8+TEMRA zu den CD4+Treg deutlich erhöht, was andeutet, dass eine Immuninbalance mit schlechter Knochenfrakturheilung assoziiert ist. Daher wurde die Substitution von Treg in einem Mausmodel als mögliche Therapieoption geprüft. Alle SPF Mäuse (wenig erfahrenes adaptives Immunsystem) zeigten eine signifikante Verbesserung der Knochenheilung nach Treg Gabe. Um eine Patienten-ähnlichere Situation zu simulieren, wurden die Mäuse aus der SPF Haltung genommen und so der Anteil der Effektor-T Zellen durch Kontakt mit der Umwelt erhöht. Hier ergab sich nur eine in 50% der Tiere signifikant verbesserte Knochenheilung nach Treg Substitution. In den "non-responder" Tieren war hingegen die Treg Substitution nicht erfolgreich, da die gewählte Treg-Zahl nicht ausreichte, um den individuell höheren CD8 Anteil in diesen semi-steril gehaltenen Mäusen auszugleichen. Dies ist ein starker Indikator dafür, dass eine Immuntherapie nur personalisiert nach Berücksichtigung der patienteneigenen Immunsituation erfolgen kann, wenn sie Erfolg versprechen soll.