INVESTIGACIÓN

Interacciones moleculares que controlan la sinapsis inmunológica entre la célula dendrítica y el linfocito T. Implicaciones en la defensa contra patógenos y tumores.

Nuestra línea de investigación se concentra en las interacciones moleculares que promueven la formación de la sinapsis inmunológica entre el linfocito T y la célula dendrítica presentadora de antígenos. Dicha sinapsis es esencial para la respuesta inmune responsable de proteger al hospedero contra los agentes patógenos, como también contra el crecimiento de tumores. Específicamente, estos estudios apuntan a dilucidar los mecanismos moleculares por los cuales la célula dendrítica gatilla la activación del linfocito T. Los nuevos conocimientos generados serán aplicados a la optimización de la inmunidad contra agentes infecciosos bacterianos y contra tumores malignos. Además es del interés de este laboratorio el identificar los mecanismos desarrollados por los patógenos y las células tumorales para inhibir la formación de la sinapsis inmunológica, con el objeto de evadir al sistema inmune.
Para promover la formación de la sinapsis inmunológica necesaria para activar al linfocito T, la célula dendrítica debe proporcionar simultáneamente dos señales activadoras en su superficie:
Señal molecular 1: corresponde a las moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC) cargadas con péptidos antigénicos, como por ejemplo aquellos derivados de proteínas bacterianas o tumorales, que son reconocidos específicamente por el receptor del linfocito T (TCR).
Señal molecular 2: consistente en moléculas co-estimuladoras, tales como B7 y CD40 que interactúan respectivamente con ligandos CD28 y CD40L presentes en la superficie del linfocito T.

Mientras la señal 1 determina la especificidad antigénica, la señal 2 proporciona la estimulación adicional requerida para la activación del linfocito T.
Actualmente estamos evaluando dos hipótesis principales que tienen que ver con distintos aspectos de las interacciones moleculares que ocurren en la interfase entre el linfocito T y la célula dendrítica:

1. La duración de la señal molecular 1 determina la capacidad del linfocito T de ser activado por la célula dendrítica y la subsiguiente eliminación de las células infectadas con bacterias o de células tumorales.
La señal molecular 1 corresponde a la interacción entre el receptor del linfocito T (TCR) y el complejo péptido-MHC (pMHC) para el cual este es específico, la cual ocurre en la interfase entre el linfocito T y la célula dendrítica, conocida como sinapsis inmunológica. Nuestros estudios sugieren que la activación de un linfocito T por parte de la célula dendrítica, ocurriría solamente dentro de un rango de vidas medias (T1/2) para la interacción TCR:pMHC. Es muy probable que el requisito de un rango óptimo de T1/2 para la interacción TCR:pMHC sea fundamental para la respuesta inmune mediada por linfocitos T contra patógenos bacterianos y células tumorales.

2. La capacidad de proporcionar las señales moleculares 1 y 2 a los linfocitos T puede ser modulada por receptores activadores o inhibidores expresados por la célula dendrítica.
Debido a que la captura y presentación de antígenos por parte de la célula dendrítica es aumentada cuando los antígenos se combinan con moléculas de inmunoglobulina de tipo G (IgG), nos interesa estudiar el efecto de los receptores activadores o inhibidores de baja afinidad para IgG (FcgR) en la función de la célula dendrítica. Mientras el receptor activador FcgRIII transduce señal a través de proteínas quinasas activadoras, el receptor inhibidor FcgRIIb lo hace a través de fosfatasas inhibidoras. Estos complejos antígeno-IgG son capturados por células que expresan FcgRs, internalizados y posteriormente degradados hasta péptidos que son presentados en las moléculas de MHC a los linfocitos T. Hemos observado que las células dendríticas expresan ambos tipos de FcgRs, pero mayoritariamente el FcgRIIb inhibidor. Nos interesa determinar la función que cada uno de estos receptores juega en la capacidad de la célula dendrítica de activar linfocitos T y sus implicaciones en la respuesta inmune anti-bacteriana y anti-tumoral

RESEARCH

Molecular interactions that modulate the immunological synapse between the dendritic cell and the T cell. Implications on the immune defense against pathogens and tumors.

Our research focuses on the molecular interactions that promote the formation of the immunological synapse at interface of the dendritic cell and the T cell. These interactions are critical for the onset and regulation of the immune response needed for controlling infections and tumor growth. Specifically, these studies aim to understand the molecular mechanisms that regulate the activation of T cells by dendritic cells. The information obtained will be applied to the design of efficient immune strategies to fight pathogens and tumor growth. Furthermore, we are interested in identifying the mechanisms that pathogens and tumor cells have evolved to interfere with the immunological synapse, in order to evade the immune response.

To promote the immune synapse needed to activate the T cell, the dendritic cell must provide two activating signals simultaneously:
Molecular signal 1: consists of molecules of the Major Histocompatibility Complex (MHC) loaded with antigenic peptides derived from bacterial or tumor proteins, which are recognized specifically by the T cell receptor (TCR).
Molecular signal 2: consist of co-stimulatory molecules such as B7 and CD40 that interact respectively with CD28 and CD40L on the surface of the T cell.
While signal 1 defines the antigenic specificity of the interaction, signal 2 provides extra activating signaling required for T lymphocyte activation.
Currently we are testing the following two hypotheses, which deal with different aspects of the molecular interactions occurring at the dendritic cell-T lymphocyte interface:

1. The duration (half-life) of signal 1 determines the ability of the dendritic cell to activate the T cell and the resulting clearance of bacteria infected cells or tumor cells.
Molecular signal 1 comprises the interaction between the TCR and the cognate peptide-MHC complex (pMHC). Such interaction occurs at the interface between the T cell and the dendritic cell and determines the formation of the immunological synapse. Our previous studies suggest the TCR-pMHC dwell time is a critical parameter determining the outcome of the interaction, because efficient T cell activation occurs within an optimal dwell-time range of TCR-pMHC interaction. Both, an accelerated, as well as a prolonged TCR-pMHC dwell time can be detrimental for T cell activation. It is very likely that this dwell time requirement is critical for the T cell-mediated immune response against bacterial pathogens and tumor cells.

2. The ability to provide molecular signals 1 and 2 to T cells can be modulated by the selective ligation of activating or inhibitory receptors expressed by the dendritic cell.
Due that antigen presentation by dendritic cells is enhanced by antigen is bound to immunoglobulins of the IgG isotype, we are evaluating the effect that activating and inhibitory IgG receptors (FcgRs) have on the dendritic cell function. While activating FcgRs (FcgRI and/or FcgRIII) signal through activating kinases, the inhibitory FcgR (FcgRIIB) recruits inhibitory phosphatases. These receptors bind to the Fc fragment of IgGs when they are bound to antigen, leading to the capture and degradation of antigen down to peptides that are presented to T cells on MHC molecules. Our data show that dendritic express both kinds of receptors on the surface, but predominantly the inhibitory FcgRIIB. We aim to determine the role that each of these receptors play on the dendritic cell ability to activate T cells. We also will evaluate the implications that this mechanism of dendritic cell regulation could have on the immune response against bacteria and tumor cells.