Cluster of differentiation
Der Begriff Cluster of Differentiation, abgekürzt CD, bezeichnet Gruppen immunphänotypischer Oberflächenmerkmale von Zellen, die sich nach biochemischen oder funktionellen Kriterien ordnen lassen.
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Molekulare Grundlagen
Bei den CD-Molekülen handelt es sich meistens um membrangebundene Glykoproteine, die teilweise zellspezifisch exprimiert werden und verschiedenste Funktionen haben können: Einige CDs haben Rezeptor- oder Signalfunktion, während bei anderen enzymatische Aktivität nachgewiesen werden konnte; darüber hinaus wird einigen Clustermolekülen eine zentrale Rolle bei der interzellulären Kommunikation zugeschrieben.
Nachdem es Köhler und Milstein Ende der 70er gelungen war, monoklonale Antikörper herzustellen, wurden innerhalb weniger Jahre hunderte verschiedene Klone mit meist unterschiedlichen, teils aber auch überlappenden Spezifitäten generiert. Hierbei war die molekulare und genetische Identität des erkannten Merkmals jedoch meist unbekannt. Um eine Ordnung in das Chaos zu bringen, wurden 1981 zum ersten Mal Antikörper, die das gleiche Merkmal erkannten, in Gruppen zusammengefasst.
Nach der vorletzten Human Leukocyte Differentiation Antigens (HLDA) Konferenz im Jahr 2000 umfasste die CD Nomenklatur 247 Cluster (CD1 – CD247) welche teilweise noch weiter unterteilt werden (z.B. CD3γ, CD3δ, CD3ε oder CD8a, CD8b). Das Zusammenfassen in ein Cluster heißt nicht, dass die Antikörper notwendigerweise das gleiche Epitop des Proteins erkennen müssen. Des weiteren sind auch Überschneidungen im Erkennungsspektrum der Antikörper möglich. Dies zeigt sich gut am Beispiel der Tyrosinphosphatase CD45. Diese wird - mit Ausnahme von Erythrozyten - von nahezu allen Zellen des hämatopoietischen Systems exprimiert. Es werden hierbei jedoch zelltypabhängig unterschiedliche Splice- und Glykosylierungvarienten gebildet. Antikörper die alle diese Varianten erkennen werden als CD45 geclustert, wohingegen Antikörper welche nur ein eingeschränktes (engl. restricted) Spektrum erkennen als CD45R, CD45RO, CD45RA, CD45RB oder CD45RC geclustert werden. In der Maus wird CD45R häufig als B-Zell-Marker verwendet und wird dort auch als "B220" bzeichnet (diese Name leitet sich vom Molekulargewicht (220 kDa) der entsprechenden Tyrosinphosphatase-Variante her).
Die CD Nomenklatur bezieht sich ursprünglich auf den Menschen, jedoch werden den orthologen Proteinen in anderen Spezies (vor allem Maus aber auch andere) die entsprechenden Cluster zugewiesen. Um Verwechslungen zu vermeiden, wird in unklaren Fällen dem CDxx ein Spezies-Kürzel vorangestellt (z.B. hCD4: humanes CD4 oder mCD25: Maus CD25).
Zu beachten ist außerdem, dass der Protein- und Genname nicht identisch sein muss mit dem CD Cluster: mCD161c (CD) – NKR-P1C (Protein) – Ly55c (Gen).
Wichtige Vertreter der CDs
Mittlerweile sind weit über hundert verschiedene Clusters of Differentiation beschrieben worden; einige wichtige Vertreter sind im Folgenden aufgelistet:
| CD | Zelltyp | Funktion |
|---|---|---|
| CD1 | Thymozyten, dendritische Zellen | Antigenpräsentation |
| CD2 | T-Zellen, NK-Zellen | Adhäsion, T-Zell-Aktivierung |
| CD3 | T-Zellen | Signaltransduktion |
| CD4 | TH-(T-Helfer-)Zellen | Bindung von MHC-II |
| CD5 | T-, B-Zell-Subpopulation | Bindung von CD72 |
| CD6 | T-, B-Zellen | T-Zell-Aktivierung |
| CD7 | Blut-Stammzellen, Subpopulation von T-Zellen | Signaltransduktion |
| CD8 | CTL (cytotoxic lymphozyte = zytotoxische T-Zellen) | Bindung von MHC-I |
| CD9 | Blut-Stammzellen | Aktivierung von Thrombozyten |
| CD10 | Unreife und einige reife B-Zellen, lymphoide Vorläuferzellen, Granulozyten | unbekannt |
| CD11 | Phagozyten | Vermittlung der Phagozytose |
| CD13 | Monozyten, Granulozyten | unbekannt |
| CD14 | Monozyten | Bindung von Lipopolysacchariden |
| CD15 | Granulozyten | Ligand für Selektine |
| CD16 | Phagozyten | Bindung von Fc-Domänen |
| CD19 | alle B-Zellen | B-Zell-Corezeptor, substanzielle Funktionen in B-Zell-Homöostase, -Aktivierung, -Differenzierung |
| CD20 | B-Zellen | B-Zell-Aktivierung |
| CD21 | B-Zellen | B-Zell-Aktivierung |
| CD25 | Aktivierte Immunzellen | Interleukin-2-Rezeptor |
| CD27 | Plasmazellen, Gedächtnis-B-Zellen (Effektor-B-Zellen) | Hypermutation & Klassenwechsel |
| CD28 | T-Zellen | Bindung von B7 auf B-Zellen, T-Zell-Koaktivierung |
| CD30 | viele Zellen | Apoptose |
| CD33 | Monozyten, myeloische Vorläuferzellen | unbekannt |
| CD34 | Hämatopoetische Vorläuferzellen, Endothelzellen | Ligand für L-Selektin /CD62L |
| CD40 | B-Zellen, Makrophagen | Aktivierung |
| CD45 | fast alle hämatopoietischen Zellen, außer Erythrozyten | Tyrosinphosphatase |
| CD55 | viele Zellen | Decay-accelerating factor, Hemmung der Komplementaktivierung |
| CD59 | viele Zellen | Hemmung des Membrane Attack Complex des Komplementsystems |
| CD71 | viele Zellen | Transferrin-Rezeptor |
| CD95 | viele Zellen | Apoptose |
| CD105 | Endothel, Makrophagen | TGFβ-Rezeptor |
| CD148 | Marginal Zone- (MZ-) B-Zellen | Funktion ??? |
Diagnostische Bedeutung
thumb|200px|Veränderung der Muster der Differenzierungsantigene im Verlauf der Lymphozytenreifung von der Stammzelle bis zur aktivierten Immunzelle Da verschiedene CD-Moleküle jeweils spezifisch für eine bestimmte Sorte oder Entwicklungsstufe von Zellen sind, können sie als Marker verwendet werden, die durch monoklonale Antikörper erkannt und auf diese Weise nachgewiesen werden können. Die Analyse des Expressionsmusters von CD-Molekülen (Immunphänotypisierung) auf Leukämiezellen spielt eine Rolle bei der Diagnose und Klassifikation von Leukämien. Entscheidende Bedeutung hat sie insbesondere bei der Klassfikation und Therapieplanung bei der akuten lymphatischen Leukämie.
Therapeutische Bedeutung
Aufgrund der Zellspezifität verschiedener CD-Moleküle wird versucht, diese als Zielstrukturen für eine pharmakologische Therapie verschiedener Erkrankungen zu nutzen.
Erste Erfolge zeigt der monoklonale Antikörper Rituximab (MabThera®), der spezifisch an CD20 bindet und damit eine Immunantwort gegen solche Zellen bei CD20-positiven Non-Hodgkin-Lymphomen auslösen kann.
Literatur
- Mason D, ed., Leucocyte Typing VII: white cell differentiation antigens. Proceedings of the seventh international workshop and conference held in Harrogate, United Kingdom. Oxford University Press, 2002. ISBN 0192632523.
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