Mechanismy účinku regulačních T-lymfocytů
Regulační T-lymfocyty využívají ke své imunosupresivní funkci několik paralelních mechanismů. Některé jsou závislé na přímém buněčném kontaktu, jiné působí prostřednictvím rozpustných faktorů.
Tyto mechanismy zahrnují:
- Produkci supresivních cytokinů – Treg vylučují cytokiny s protizánětlivým účinkem, zejména interleukin-10 (IL-10), transformující růstový faktor β (TGF-β) a interleukin-35 (IL-35). Tyto molekuly tlumí aktivaci efektorových T-lymfocytů, B-buněk i makrofágů a podporují vznik protizánětlivého prostředí.
- Indukci cytolýzy efektorových buněk – Treg mohou přímo eliminovat aktivované imunitní buňky pomocí mechanismů závislých na granzymu A/B a perforinu, a tím omezují nadměrnou imunitní odpověď.
- Nepřímé potlačení prostřednictvím modulace buněk prezentujících antigen (APC) – Treg prostřednictvím receptoru CTLA-4 snižují expresi kostimulačních molekul (CD80/CD86) na dendritických buňkách, a tím brání jejich schopnosti aktivovat nové efektorové T-lymfocyty.
- Deprivaci růstového faktoru IL-2 – Treg exprimují vysoké hladiny receptoru IL-2Rα (CD25) a efektivně spotřebovávají dostupný interleukin-2 v mikroprostředí. Tím snižují jeho koncentraci pro ostatní T-lymfocyty a omezují jejich proliferaci.
- Tvorbu imunosupresivního prostředí prostřednictvím adenosinu – Treg exprimují enzymy CD39 a CD73, které přeměňují extracelulární ATP na adenosin, působící silně tlumivě na imunitní buňky v okolí.
Díky kombinaci těchto mechanismů dokážou Treg přesně regulovat intenzitu a délku trvání imunitní odpovědi, a tím chránit organismus před autoimunitními reakcemi i poškozením tkání při nadměrném zánětu (obr. 4).
Klinický význam
Základní poznatky získané díky objevu regulačních T-lymfocytů a objasnění jejich úlohy v udržování periferní imunologické tolerance podnítily vývoj řady nových terapeutických přístupů, které jsou v současnosti testovány v klinických studiích. Tyto strategie přinášejí naději na účinnější léčbu, či dokonce vyléčení autoimunitních onemocnění, zefektivnění onkologické terapie a prevenci závažných komplikací po transplantacích orgánů i kmenových buněk.
Například v případě infekcí způsobených Mycobacterium tuberculosis brání Treg účinné imunitní odpovědi tím, že inhibují produkci cytokinů, jako je interferon gama (IFN-γ) nebo interleukin 17 (IL-17), které jsou nezbytné pro kontrolu tohoto patogenu. U pacientů s aktivní tuberkulózou bylo zjištěno vysoké množství Treg schopných potlačovat produkci IFN-γ.
Podobný jev byl pozorován i v experimentálních modelech. U myší infikovaných Mycobacterium tuberculosis dochází k expanzi Treg buněk v plicích, kde se tyto buňky množí rychleji než efektorové T-lymfocyty. Tím zpožďují jejich nábor do místa infekce a omezují eliminaci bakterií.
Imunosupresivní účinek byl popsán i u dalších bakteriálních infekcí, například Streptococcus pneumoniae, Salmonella spp., Helicobacter pylori nebo Listeria monocytogenes. Stejně tak se podílejí na modulaci imunitní odpovědi v průběhu akutních i chronických virových onemocnění, včetně herpetických infekcí (HSV), HIV, hepatitidy B (HBV) a hepatitidy C (HCV).
V klinické praxi se znalosti o Treg buňkách uplatňují ve dvou na první pohled protichůdných směrech, a to v závislosti na povaze onemocnění:
1. Onkologická imunoterapie
Mnohé nádory vytvářejí imunosupresivní mikroprostředí bohaté na regulační T-lymfocyty, které brání aktivaci efektorových imunitních buněk. Treg buňky zde fungují jako ochranná bariéra, chránící nádor před imunitní odpovědí a destrukcí. Moderní imunoterapeutické strategie proto cílí na oslabování nebo funkční blokádu Treg v nádorovém mikroprostředí a umožňují imunitnímu systému znovu efektivně napadnout nádorové buňky.
Vliv regulačních T-lymfocytů na progresi nádorového onemocnění je mimořádně komplexní a závisí na typu nádoru, jeho mikroprostředí i stavu systémové imunity. Za fyziologických okolností tvoří Tregs přibližně 4 procenta z populace CD4⁺ T-lymfocytů, avšak v nádorovém mikroprostředí může jejich podíl dramaticky stoupat až na 20–30 procent. Tento proces je řízen specifickými chemokinovými osami. Například u karcinomu prsu je migrace Tregs do nádoru zprostředkována vazbou receptoru CCR4 na ligand CCL22, který produkují samotné nádorové buňky.
Diferenciaci a aktivaci Tregs v místě nádoru dále podporují imunosupresivní cytokiny, zejména TGF-β a IL-10, pocházející z nádorových buněk i z nezralých myeloidních supresorových buněk. Výsledkem je lokální imunosupresivní prostředí, které omezuje aktivitu cytotoxických T-lymfocytů a snižuje účinnost protinádorové imunity. Většina studií potvrzuje, že zvýšená infiltrace nádoru Tregs je spojena s horší prognózou, např. u melanomu, karcinomu plic či žaludku.
Zajímavou výjimkou je kolorektální karcinom, kde naopak vyšší přítomnost Tregs koreluje s lepší prognózou. V tomto případě totiž regulační T-lymfocyty tlumí chronický zánět vyvolaný střevní mikrobiotou, který by jinak podporoval růst tumoru a tvorbu metastáz. Tento paradox potvrzuje, že funkce Tregs v onkologii není univerzálně škodlivá, ale závisí na kontextu, typu nádoru a imunitním mikroprostředí.
Přístup selektivní eliminace supresivní funkce regulačních T-lymfocytů využívá monoklonální protilátky proti molekule CD25, které umožňují odstranit imunitní toleranci vůči nádoru. Tato strategie však naráží na zásadní problém, CD25 je exprimován nejen na Tregs, ale i na aktivovaných efektorových T-lymfocytech. Neumožňuje tedy jejich zcela selektivní depleci.
Velmi slibnou možnost představuje blokáda imunitních kontrolních bodů (ICI), zejména pomocí protilátek proti CTLA-4, jako je ipilimumab. Studie na zvířecích modelech i u pacientů prokázaly, že tyto protilátky mohou vyvolat regresi nádoru nejen přímou aktivací efektorových T-lymfocytů, ale i cílenou deplecí Tregs v nádorovém mikroprostředí.
Další perspektivní strategie se zaměřují na chemokinový receptor CCR4, který je charakteristický pro vysoce supresivní efektorové Tregs. Blokáda CCR4 umožňuje jejich selektivní odstranění, aniž by byla významně ovlivněna populace „naivních“ regulačních buněk zodpovědných za udržování periferní tolerance.
Hlavní výzvou těchto přístupů zůstává bezpečnostní profil. Příliš rozsáhlé či systémové vyřazení Tregs může vést k rozvoji autoimunitních komplikací, kdy imunitní systém ztrácí schopnost rozlišovat mezi cizími a vlastními antigeny. Pochopení biologie Treg buněk je proto klíčové pro vývoj terapeutických strategií, které dokážou účinně posílit protinádorovou imunitu a současně zachovat imunitní homeostázu organismu.
2. Autoimunitní onemocnění a transplantace
Naopak u autoimunitních onemocnění, kdy imunitní systém chybně útočí na vlastní tkáně, je cílem posílit počet a funkci Treg buněk. Stejný princip se využívá i v transplantační medicíně. Treg buňky představují významný nástroj pro dosažení imunologické tolerance štěpu. Vyvíjejí se buněčné terapie založené na ex vivo expandovaných Treg, případně geneticky upravených tak, aby se selektivně homovaly do transplantovaného orgánu.
Jedním z nejzajímavějších směrů je využití interleukinu-2 (IL-2), látky, která podporuje růst a funkci Treg buněk. V pilotních klinických studiích se IL-2 podává v nízkých dávkách s cílem stimulovat tvorbu těchto regulačních buněk, a tím zabránit rozvoji autoimunitních onemocnění nebo rejekci orgánů po transplantaci.
Další slibnou strategií je adaptivní buněčná terapie, při níž jsou regulační T-lymfocyty izolovány z periferní krve pacienta, následně namnoženy v laboratorních podmínkách a poté vráceny zpět do organismu. Tímto způsobem lze zvýšit počet funkčních Treg buněk a podpořit obnovu imunologické tolerance. Perspektivní variantou tohoto přístupu je cílená buněčná terapie, která spočívá v genetické modifikaci izolovaných Treg buněk. Na jejich povrch jsou umisťovány specifické receptory nebo protilátky fungující jako „adresní štítky“, díky nimž lze buňky směrovat přímo k transplantovanému orgánu, například játrům či ledvinám, kde pak působí jako ochranná bariéra proti imunitnímu napadení.
Objev regulačních T-lymfocytů tak poskytl zásadní mechanistický rámec pro pochopení imunitní regulace a zároveň otevřel cestu k terapeutické modulaci imunitních reakcí u široké škály onemocnění.
Výzkum periferní tolerance v Česku
V Česku se koncept periferní tolerance významně promítá do několika oblastí klinické i experimentální imunologie od reprodukční imunologie přes mikrochimerismus až po onkologii, které přímo navazují na mezinárodní poznatky o Treg a FOXP3.
1. Reprodukční imunologie a riziko předčasného porodu
Těhotenství představuje unikátní model imunologické tolerance, kdy imunitní systém matky musí přijmout semi-alogenní plod (nesoucí antigeny obou rodičů), aniž by jej napadl jako cizí těleso a spustil rejekční reakci. Spontánní předčasný porod je v tomto kontextu definován jako syndrom, jehož jednou z hlavních příčin je právě selhání této feto-maternální tolerance. Prospektivní studie týmu z Kliniky gynekologie, porodnictví a neonatologie Všeobecné fakultní nemocnice a 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze sledovala skupinu 43 žen od počátku těhotenství až po porod. Analýza periferní krve žen mezi 10.–12. týdnem gravidity prokázala, že snížení počtu specifických subpopulací regulačních T buněk (CD4⁺CD25⁺FOXP3⁺, CD45RA⁻, Helios⁺) během prvního trimestru těhotenství významně koreluje se zvýšeným rizikem spontánního předčasného porodu mezi 23. a 33. týdnem těhotenství.
U žen, které porodily předčasně, byl zjištěn signifikantní pokles celkové populace Treg i funkčně vymezených subpopulací, včetně Helios⁺ Treg (původem z brzlíku) a CD39⁻ Treg. Buňky CD45RA⁻ představují efektorové Treg zodpovědné za udržování netečnosti imunitního systému vůči antigenům plodu. Exprese Helios⁺ je spojena se stabilitou regulačních T-lymfocytů. Jejich nedostatek oslabuje supresivní schopnost imunitního systému. Subpopulace CD39⁻ pak přispívají k vytváření protizánětlivého prostředí, a jejich úbytek v raném stadiu těhotenství signalizuje neschopnost organismu zachovat imunitní rovnováhu nezbytnou pro normální průběh gravidity.
Tento nález poprvé ukazuje, že dysregulace buněčné „bezpečnostní stráže“ je přítomna již na konci prvního trimestru a známky imunitní nerovnováhy je možné detekovat již na začátku gravidity. Výsledky otevírají možnost uvažovat o včasném screeningu rizikových pacientek a vývoji cílených imunomodulačních terapií zaměřených na podporu feto-maternální tolerance.
2. Mikrochimerismus a transgenerační imunologická paměť
Fenoménu feto-maternálního mikrochimerismu (MFMc), tj. přenosu buněk mezi matkou a plodem během těhotenství a laktace, se věnuje studie z Laboratoře buněčné imunologie, Katedry buněčné biologie, Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze. Expozice plodu nezděděným mateřským antigenům (NIMA) vede ke vzniku NIMA-specifických Treg buněk, které přetrvávají dlouhodobě a přispívají k toleranci vůči antigenům matek.
Studie popisuje, že proliferace těchto Treg v lymfatických uzlinách plodu je závislá na TGF-β a že kojení významně napomáhá udržení tolerance. Mateřské mléko totiž obsahuje Treg buňky i antigeny, které stimulují další generaci regulačních T lymfocytů u potomka. Tento mechanismus může přispívat k formování transgenerační imunologické rovnováhy a dlouhodobému uchování mikrochimerismu.
3. Imunoonkologie a prediktory odpovědi na léčbu
V oblasti klinické onkologie se český výzkum periferní tolerance zaměřuje na prediktivní význam FOXP3 a Treg buněk v odpovědi na imunoterapii. Studie provedená na Masarykově onkologickém ústavu v Brně hodnotila expresi FOXP3⁺ lymfocytů infiltrujících nádor u 46 pacientů s pokročilým melanomem a nemalobuněčným karcinomem plic (NSCLC) léčených inhibitory imunitních kontrolních bodů (PD-1).
Studie prokázala, že jaderná exprese FOXP3 v lymfocytech infiltrujících nádor (TILs) je silným negativním prediktorem léčebné odpovědi. U melanomu byla pozitivita FOXP3 spojena se zkrácením mediánu přežití bez progrese (PFS) na 4,5 měsíce oproti 17 měsícům u negativních pacientů. U NSCLC byl rozdíl ještě výraznější (1,8 vs. 14,8 měsíce).
Klíčovým zjištěním byla synergie Treg s nádorem asociovanými makrofágy (TAM, marker CD68). Tyto buňky mohou prostřednictvím svých Fcγ receptorů zachycovat anti-PD-1 protilátky, a tím snižují jejich vazbu na T-lymfocyty. Léčivo se nedostane k cílovým T-lymfocytům a dochází k selhání terapie. Nejhorší prognózu vykazovali pacienti s kombinovanou pozitivitou FOXP3 a CD68. Potvrdilo se tak, že Treg a TAM společně vytvářejí imunosupresivní bariéru nádorového mikroprostředí, která chrání nádor před imunitním systémem, a je nutné ji pro úspěšnou léčbu cíleně prolomit. Výsledky podtrhují význam Treg buněk nejen jako regulačního prvku tolerance, ale i jako potenciálního biomarkeru pro stratifikaci pacientů.
Závěr
Objev regulačních T lymfocytů a identifikace FOXP3 jako jejich klíčového regulačního faktoru představují zásadní milník v imunologii. Periferní tolerance je nezbytná pro udržení rovnováhy imunitního systému a její pochopení umožnilo vznik nových terapeutických strategií napříč medicínskými obory. Poznatek o existenci buněčných „bezpečnostních stráží“ organismu, které zabraňují autoreaktivním T-lymfocytům napadat vlastní tkáně, má přímé a zásadní klinické dopady.
Ať už jde o snahu posílit populaci Treg buněk při léčbě autoimunitních chorob a v prevenci rejekce transplantátů (například pomocí IL-2 či adaptivní buněčné terapie), nebo o snahu oslabit jejich ochrannou bariéru v nádorovém mikroprostředí, staly se regulační T-lymfocyty ústředním bodem moderní imunomedicíny. Tyto revoluční objevy poskytly lidstvu hlubší pochopení mechanismů imunologické rovnováhy a otevřely cestu k vývoji nových, potenciálně kurativních terapií.
Ing. Jana Brabcová, Ph.D.
Zdroj: Fernholm A. They understood how the immune system is kept in check. Popular science background. Press release. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2025. The Nobel Prize, 2025 Oct 8.
Ilustrační foto: Shutterstock