Carmen Gerlach

Ragnar Söderbergforskare i medicin // År: 2017 //
Anslagsförvaltare: Karolinska Institutet // Belopp: 8 000 000 kr

Forskning

Carmen Gerlach utforskar immunförsvaret och en speciell typ av immunceller, CD8 T-celler, som är särskilt bra på att skydda oss mot infektioner och cancer. Hon är särskilt intresserad av att förstå hur den variation av CD8 T-celler som finns kan uppkomma. Den kunskapen kan sedan användas för att designa mer effektiva vacciner och immunterapier.

Vårt immunförsvar skyddar oss från många infektioner och från cancer. Tyvärr är vissa infektioner så allvarliga att immunförsvaret inte kan ta hand om dem. På samma sätt kan cancer uppkomma genom att cancerceller har förmågan att stänga ner immunförsvaret. Vaccin kan skydda oss från infektioner och immunterapi kan återaktivera immunförsvaret. Vi har dock inte vaccin mot alla infektioner och inte heller är alla cancerpatienter hjälpta av immunterapi. Detta forskningsprojekt syftar till att ta fram den grundkunskap som behövs för att utveckla bättre vacciner och immunterapier. 

Forskningsprojektet fokuserar på CD8 T-celler, vilka är en del av immunförsvaret och som är särskilt bra på att ta hand om infektioner och cancer. Alla CD8 T-celler har dock inte exakt samma färdigheter. Precis som människor som kan ha olika yrken så kan CD8 T-celler ha olika färdigheter. Beroende på om man är hungrig eller sjuk så är kroppen i behov av antingen en bagare eller en läkare. På samma sätt är det med CD8 T-celler: beroende på sjukdomstyp kan en viss population av CD8 T-celler ha mer passande färdigheter än en annan för att kunna ta hand om sjukdomen. 

Projektet syftar till att förstå hur kroppen genererar de olika populationerna av CD8 T-celler och hur de får sina färdigheter. Tillsammans kommer kunskapen från projektet att möjliggöra design av vacciner som skapar främst de populationer av CD8 T-celler som har mest relevanta färdigheter för en viss sjukdom.

My research

The immune system’s CD8 T cells are crucial in the protection against many infections and cancers. Unfortunately, some infections cannot be cleared effectively, and cancer can down-modulate the immune system. Vaccines protect from certain infections and cancers, and immunotherapy can reactivate the immune system. However, current vaccines mainly act via antibodies rather than CD8 T cells, and leave us without protection from several severe pathogens, and a substantial number of cancer patients do not respond to immunotherapy. 

It has become clear that not all CD8 T cells are the same, and that different subsets have different properties. Nevertheless, neither prophylactic vaccines, nor therapeutic immunotherapy regimens currently take this heterogeneity into account. Carmen Gerlach believe that vaccines and immunotherapy can be improved by incorporating basic knowledge about the in vivo behavior of different CD8 T cell subsets into the vaccine and therapy design, so the CD8 T cell response will be focused towards the CD8 T cell subset with the most relevant properties. 

Using a combination of several single-cell technologies - flow cytometry, single-cell RNA sequencing and fate mapping by cellular barcoding, Carmen Gerlach aims to establish how different CD8 T cell subset arise, and to identify the mechanisms underlying their specific properties. This will hopefully provide the foundation for her ultimate goal: the development of new and improved vaccines and immunotherapy regimens. 

Selected publications

Wolkers MC, Gerlach C, Arens R, Janssen EM, Fitzgerald P, Schumacher TN, Medema JP, Green DR, Schoenberger SP. Nab2 regulates secondary CD8+ T-cell responses through control of TRAIL expression. Blood. 2012 Jan 19;119(3):798-804 

Gerlach C. Assessing T cell differentiation at the single-cell level. Faculty of Medicine/Leiden University Medical Center (LUMC), Leiden University. ISBN 9789461820327; https://openaccess.leidenuniv.nl/handle/1887/18361 (PhD thesis)

Ritsma L, Steller EJ, Beerling E, Loomans CJ, Zomer A, Gerlach C, Vrisekoop N, Seinstra D, van Gurp L, Schäfer R, Raats DA, de Graaff A, Schumacher TN, de Koning EJ, Rinkes IH, Kranenburg O, Rheenen Jv. Intravital microscopy through an abdominal imaging window reveals a pre-micrometastasis stage during liver metastasis. Sci Transl Med. 2012 Oct 31; 4(158):158ra145

Naik SH, Perié L, Swart E, Gerlach C, van Rooij N, de Boer RJ, Schumacher TN. Diverse and heritable lineage imprinting of early haematopoietic progenitors. Nature. 2013 Apr 11;496(7444):229-32 F1000 Article Recommendation

Gerlach C, Rohr JC, Perié L, van Rooij N, van Heijst JW, Velds A, Urbanus J, Naik SH, Jacobs H, Beltman JB, de Boer RJ, Schumacher TN. Heterogeneous differentiation patterns of individual CD8+ T cells. Science. 2013 May 3;340(6132):635-9. Featured in Science podcast interview with Carmen Gerlach Featured in ‘Research highlight’ in Nat Rev Immunol 2013 May; 13(5):303 F1000 Article Recommendation

Gerlach C, Thiriot A, von Andrian UH. Of Origins and Pedigrees: Lineage Tracing of Dendritic Cells. Cell. 2013 Aug 15;154(4):720-2 (preview)

Rohr JC, Gerlach C, Kok L, Schumacher TN. Single cell behavior in T cell differentiation. Trends Immunol. 2014 Apr;35(4):170-7 (review) Featured on journal cover, illustration by Carmen Gerlach

Possik PA, Müller J, Gerlach C, Kenski JC, Huang X, Shahrabi A, Krijgsman O, Song JY, Smit MA, Gerritsen B, Lieftink C, Kemper K, Michaut M, Beijersbergen RL, Wessels L, Schumacher TN, Peeper DS. Parallel In Vivo and In Vitro Melanoma RNAi Dropout Screens CARMEN GERLACH CV Page 5/5 Reveal Synthetic Lethality between Hypoxia and DNA Damage Response Inhibition. Cell Rep. 2014 Nov 20;9(4):1375-86

Gerlach C, Loughhead SM, von Andrian UH. Figuring fact from fiction: unbiased polling of memory T cells. Cell. 2015 May 7;161(4):702-4 (preview)

Gerlach C, Moseman EA, Loughhead SM, Alvarez D, Zwijnenburg AJ, Waanders L, Garg R, de la Torre, JC, von Andrian UH. The chemokine receptor CX3CR1 defines three antigenexperienced CD8 T cell subsets with distinct roles in immune surveillance and homeostasis. Immunity. 2016 Dec 20;45(6):1270-1284