Leukocyte Dynamics (Kastenmüller Lab)

Unser Labor untersucht die räumlich-zeitliche Organisation des Immunsystems. Wir wollen verstehen, wie Immuninformationen über dynamische zelluläre Schaltkreise übertragen, integriert und reguliert werden, um eine schützende Immunität zu erzeugen und gleichzeitig die periphere Toleranz aufrechtzuerhalten.

Anstatt Immunzellen isoliert zu untersuchen, wollen wir die Prinzipien aufdecken, nach denen Immunzellen räumlich und zeitlich zusammenwirken, um adaptive Immunantworten zu koordinieren.

Zusammenarbeit der Lymphozyten

Eine wirksame Immunität hängt von der kontinuierlichen Kommunikation zwischen Lymphozyten und Antigen-präsentierenden Zellen ab. Unsere Arbeit hat gezeigt, dass die Unterstützung durch CD4⁺-T-Zellen über einen mehrstufigen Priming-Prozess erfolgt, der die Differenzierung von CD8⁺-T-Zellen aktiv steuert. Derzeit untersuchen wir, wie diese zellulären Kommunikationsnetzwerke das Schicksal von T-Zellen bei chronischen Infektionen und Krebs regulieren, wobei wir uns insbesondere auf die Mechanismen konzentrieren, die zur Erschöpfung der T-Zellen führen.

Entwicklung und Funktion dendritischer Zellen

Dendritische Zellen passen sich kontinuierlich an ihre Gewebeumgebung an und nehmen spezialisierte Funktionszustände ein, die sich nur teilweise in ihren Transkriptionsprofilen widerspiegeln. Wir untersuchen, wie die Differenzierung und Aktivierung dendritischer Zellen reguliert wird, wie gewebespezifische Mikroumgebungen ihre Funktion prägen und wie unterschiedliche Zustände dendritischer Zellen Immunität, Toleranz und T-Zell-Differenzierung steuern.

Gewebeangepasste Lymphozyten

Viele Lymphozytenpopulationen, die traditionell als gewebespezifisch galten – darunter unkonventionelle T-Zellen und gewebeangepasste regulatorische T-Zellen –, scheinen kontinuierlich zwischen Geweben und lymphatischen Organen zu wandern. Wir untersuchen, wie sich diese Zellen differenzieren, warum sie zirkulieren und wie ihr dynamisches Verhalten zur Gewebehomöostase, zur Gewebereparatur und zur Immunregulation beiträgt.

Kastenmueller link pubmed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov

Selected Articles

1. A distinct priming phase regulates CD8 T cell immunity by orchestrating paracrine IL-2 signals. Katarzyna Jobin, Deeksha Seetharama, Lennart Rüttger, Cloe Fenton, Ekaterina Kharybina, Annerose Wirsching, Anfei Huang, Konrad Knöpper, Tsuneyasu Kaisho, Dirk H. Busch, Martin Vaeth, Antoine Emmanuel Saliba, Frederik Graw, Alain Pulfer, Santiago F. Gonzalez, Dietmar Zehn, Yinming Liang, Milas Ugur, Georg Gasteiger and Wolfgang Kastenmüller.  Science 388,eadq1405(2025).DOI:10.1126/science.adq1405
2. Resident regulatory T cells reflect the immune history of individual lymph nodes. Kaminski A, Hager FT, Kopplin L, Ticconi F, Leufgen A, Vendelova E, Rüttger L, Gasteiger G, Cerovic V, Kastenmüller W, Pabst O, Ugur M. Published in Science Immunology 2023. DOI: 10.1126/sciimmunol.adj5789
3. Lymph node medulla regulates the spatiotemporal unfolding of resident dendritic cell networks. Ugur M, Labios RJ, Fenton C, Knöpper K, Jobin K, Imdahl F, Golda G, Hoh K, Grafen A, Kaisho T, Saliba AE, Grün D, Gasteiger G, Bajénoff M, Kastenmüller W., Immunity. 2023 Aug 8;56(8):1778-1793.e10. doi: 10.1016/j.immuni.2023.06.020. Epub 2023 Jul 17.
4. CD4⁺ T cell-induced inflammatory cell death controls immune-evasive tumours, Bastian Kruse,  Anthony C. Buzzai, Naveen Shridhar, Andreas D. Braun, Susan Gellert, Kristin Knauth, Joanna Pozniak, Johannes Peters, Paulina Dittmann, Miriam Mengoni, Tetje Cornelia van der Sluis, Simon Höhn, Asier Antoranz, Anna Krone, Yan Fu, Di Yu, Magnus Essand, Robert Geffers, Dimitrios Mougiakakos, Sascha Kahlfuß, Hamid Kashkar, Evelyn Gaffal, Francesca M. Bosisio, Oliver Bechter, Florian Rambow, Jean-Christophe Marine, Wolfgang Kastenmüller, Andreas J. Müller & Thomas Tüting, nature. 2023; June 14; doi: 10.1038/s41586-023-06199-x
5. Lymphatic migration of unconventional T cells promotes site-specific immunity in distinct lymph nodes. Ataide MA, Knöpper K, Cruz de Casas P, Ugur M, Eickhoff S, Zou M, Shaikh H, Trivedi A, Grafen A, Yang T, Prinz I, Ohlsen K, Gomez de Agüero M, Beilhack A, Huehn J, Gaya M, Saliba AE, Gasteiger G, Kastenmüller W, Immunity. 2022 Aug 17:S1074-7613(22)00354-5. ; doi: 10.1016/j.immuni.2022.07.019
6. Type 1 conventional dendritic cells maintain and guide the differentiation of precursors of exhausted T cells in distinct cellular niches. Dähling S, Mansilla AM, Knöpper K, Grafen A, Utzschneider DT, Ugur M, Whitney PG, Bachem A, Arampatzi P, Imdahl F, Kaisho T,  Zehn D, Klauschen F, Garbi N, Kallies A,  Saliba AE, Gasteiger G, Bedoui S, Kastenmüller W. Immunity. 2022 Apr 12; 55(4):656-670.e8 ; doi: 10.1016/j.immuni.2022.03.006
7. BATF3 programs CD8+ T cell memory. Ataide MA, Komander K, Knöpper K, Peters AE, Wu H, Eickhoff S, Gogishvili T, Weber J, Grafen A, Kallies A, Garbi N, Einsele H, Hudecek M, Gasteiger G, Hölzel M, Vaeth M, Kastenmüller W. Nat Immunol. 2020 Nov;21(11):1397-1407. doi: 10.1038/s41590-020-0786-2.Open Access
8. Lymphatic Endothelial Cells Are Essential Components of the Subcapsular Sinus Macrophage Niche. Mondor I, Baratin M, Lagueyrie M, Saro L, Henri S, Gentek R, Suerinck D, Kastenmuller W, Jiang JX, Bajénoff M. Immunity. 2019 Jun 18;50(6):1453-1466.e4. doi: 10.1016/j.immuni.2019.04.002
9. Perforin inhibition protects from lethal endothelial damage during fulminant viral hepatitis. Welz M, Eickhoff S, Abdullah Z, Trebicka J, Gartlan KH, Spicer JA, Demetris AJ, H. Akhlaghi H, Anton M, Manske K, Zehn D, Nieswandt B, Kurts C, Trapani JA, Knolle P, Wohlleber D, Kastenmüller W. Nat Comm 2018 Nov 15;9(1):4805. doi: 10.1038/s41467-018-07213-x.
10. CD8+ T Cells Orchestrate pDC-XCR1+ Dendritic Cell Spatial and Functional Cooperativity to Optimize Priming. Brewitz A, Eickhoff S, Dähling S, Quast T, Bedoui S, Kroczek RA, Kurts C, Garbi N, Barchet W, Iannacone M, Klauschen F, Kolanus W, Kaisho T, Colonna M, Germain RN, Kastenmüller W. Immunity 2017 Feb 21;46(2):205-219. doi: 10.1016/j.immuni.2017.01.003.
11. Robust Anti-viral Immunity Requires Multiple Distinct T Cell-Dendritic Cell Interactions. Eickhoff S, Brewitz A, Gerner MY, Klauschen F, Komander K, Hemmi H, Garbi N, Kaisho T, Germain RN, Kastenmüller W. Cell 2015 Sep 10;162(6):1322-37. doi: 10.1016/j.cell.2015.08.004.

Selected Review Articles

1. Concepts of GPCR-controlled navigation in the immune system. Lämmermann T, Kastenmüller W. Immunol Rev. 2019 May;289(1):205-231. doi: 10.1111/imr.12752
2. CD4+ T cell help in cancer immunology and immunotherapy. Borst J, Ahrends T, Bąbała N, Melief CJM, Kastenmüller W. Nat Rev Immunol. 2018 Oct;18(10):635-647. doi: 10.1038/s41577-018-0044-0.
3. Lymph node - an organ for T-cell activation and pathogen defense. Gasteiger G, Ataide M, Kastenmüller W. Immunol Rev. 2016 May; 271(1):200-20. doi: 10.1111/imr.12399.
4. Dendritic cell-targeted vaccines - hope or hype? Kastenmuller W, Kastenmuller K, Kurts C, Seder RA., Nat Rev Immunol 2014 Oct;14(10):705-11. doi: 10.1038/nri3727.
5. Spatiotemporal Basis of Innate and Adaptive Immunity in Secondary Lymphoid Tissue. Qi H, Kastenmuller W, Germain RN., Annu Rev Cell Dev Biol 2014;30:141-67. doi: 10.1146/annurev-cellbio-100913-013254.
6. Foxp3+ Regulatory T-cells and IL-2: The Moirai of T-cell Fates? Gasteiger G, Kastenmuller W.. Front Immunol 2012 3: 179. doi: 10.3389/fimmu.2012.00179.

ERC Consolidator Grant: Spatio-temporal regulation of T cell priming