Systemic transcriptional profiling of immune cell heterogeneity in autoimmune disease

Was sind die genomischen Fußabdrücke der Immunaktivierung? Diese Dissertation geht dieser Frage nach, indem mRNA- und Omics-Technologien eingesetzt werden – Werkzeuge, die sowohl bekannte Immunantworten analysieren als auch subtile Übergänge aufdecken, welche die immunologische Heterogenität prägen. Ziel ist es, immunologische Signaturen mittels genomweiter Datensätze zu identifizieren und das Verständnis der Immunregulation zu vertiefen. Die Arbeit umfasst drei Studien: zwei experimentelle Datensätze aus der Dörner-Gruppe an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der Romagnani-Gruppe am DRFZ Berlin sowie einen öffentlichen Datensatz. Die erste Studie (PMID: 38102122) untersucht die Genexpression in Immunzellen nach anti-CD3-Stimulation und identifiziert Interferon-stimulierte Gene (ISGs). Die zweite Studie beleuchtet die Reifung natürlicher Killerzellen (NK-Zellen) und deren transkriptionelle Diversität während einer HCMV- Infektion, wobei klonale Expansion und Gedächtnisbildung im Vordergrund stehen (PMID: 36289449). In der dritten Studie wird Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) genutzt, um systemischen Lupus erythematodes (SLE) bei pädiatrischen Patienten zu untersuchen – mit Einblicken in die Rolle von Monozyten und T-Zellen in der Krankheitsdynamik (PMID: 32747814). Diese Studien beleuchten zelltypspezifische Immunaktivierung, Marker autoimmuner Erkrankungen sowie die klinische Relevanz von ISGs, und sie erweitern Einzelzellmethoden zur Identifikation verborgener Akteure der adaptiven Immunität. Ein Schwerpunkt liegt auf der Erfassung dynamischer Immunprozesse durch Genexpressions- Heterogenität. Durch die Abkehr von populationsbasierten Mittelwerten werden feine Regulationsmuster sichtbar, die durch Reifung und Aktivierungszustände geformt sind. Die Studien zeigen, wie transkriptionelle Variabilität die Flexibilität und Reaktionsfähigkeit von Immunzellen in autoimmunen und viralen Kontexten widerspiegelt. Zur Unterstützung wurden rechnergestützte Methoden entwickelt, um Heterogenität zu quantifizieren, Differenzierungspfade zu rekonstruieren und Ligand-Rezeptor-Interaktionen über Immunzelltypen hinweg zu entschlüsseln. Diese Erkenntnisse vertiefen das Verständnis immunologischer Dynamiken und betonen die Rolle zellulärer Diversität in Krankheitsverläufen und Therapieansätzen.