Phagozyten entfernen apoptotische Zellen während der Entwicklung und beseitigen Pathogene im Immunsystem. Die zugrundeliegenden molekularen und zellulären Mechanismen, insbesondere die Unterschiede zwischen Makrophagen und nicht-professionellen Phagozyten wie Gliazellen, sind weitestgehend unklar. Wir haben neuartige Zellkultur-basierte Assays entwickelt, um 86 Kandidatengene zu testen, die wir aus der Literatur sowie unserem Expressions-Profiling in embryonalen Gliazellen von Drosophila melanogaster zusammengestellt haben. Die Genfunktion wurde durch RNAi herabgesenkt und die Phagozytoseeffizienz wurde mittels FACS untersucht; um die funktionelle Spezifität der Gene zu messen, haben wir nicht nur apoptotische Zellen, sondern auch Bakterien und Beads als „Essen“ angeboten. Mit Hilfe von Null-Mutanten und transgenem RNAi wurden die Ergebnis in vivo validiert. Um die Phagozytose apoptotischer Zellen testen, haben wir untersucht, wie Makrophagen und Gliazellen tote Zellen während der Embryonalentwicklung entfernen, während zur Untersuchung der bakteriellen Phagozytoze adulte Fliegen mit Bakterien infiziert wurden. Unser Screen liefert einen Querschnitt durch die verschiedenen Schritte der Phagozytose. In Bezug auf die Erkennung apoptotischer Zellen finden wir sowohl bekannte als auch neue Akteure für Makrophagen und Gliazellen. Außerdem zeigen wir, dass Vesikeltransport für die Phagozytose apoptotischer Zellen erforderlich ist. Überraschenderweise werden Rezeptoren zur Bakterienerkennung auch für apoptotische Zellen benötigt. Umgekehrt sind Apoptose- Rezeptoren auch für bakterielle Phagozytose notwendig, wodurch eine grundlegende Kreuz-Spezifität zutage tritt. Unsere Arbeit liefert die erste systematische und vergleichende Analyse der verschiedenen Phagozytosearten. Durch die Identifizierung vieler neuer Faktoren legt diese Arbeit den Grundstein für ein mechanistisches Verständnis der Phagozytose von apoptotischen Zellen und Bakterien durch Makrophagen und Gliazellen. / Phagocytes remove apoptotic cells during development and eliminate pathogens in the immune system. The underlying molecular and cellular mechanisms, particularly the differences between macrophages and non-professional phagocytes like glia, are not well understood. We used novel cell-based assays to screen phagocytic function of candidate genes assembled from literature and our genome-wide transcription profiling of Drosophila melanogaster embryonic glia. Gene function was knocked-down by RNAi and phagocytic efficiency assessed by flow cytometry; to explore functional specificity, we offered not only bacteria, but also apoptotic cells and beads as ''food''. To validate results in vivo, we analysed glial clearance of apoptotic neurons in embryonic development and immune clearance of bacteria in adult flies using both genetic mutants and transgenic RNAi. Our screen provides a cross section of the different steps of phagocytosis from recognition to engulfment and phagosomal degradation. For the recognition of apoptotic cells, we confirm the involvement of known factors, such as the chaperone Calreticulin and PS-binding Annexin, and identify new players, such as NIMA for macrophage and Megalin for glial corpse clearance. We find components associated with vesicular trafficking including the v-SNARE Synaptobrevin and the cytochrome Cyp4g15 to be required for corpse clearance. Unexpectedly, receptors known for bacterial recognition, such as PGRP-LC and TEP2, are also strongly required for apoptotic clearance. Conversely, receptors previously implicated in apoptotic cell recognition are also required in bacterial clearance (SIMU, Draper), revealing cross-specificity of the system. Our work represents the first systematic and comparative assessment of the molecular repertoire of different types of phagocytosis, and, with the identification of many new players, lays the groundwork for a mechanistic dissection of bacterial and corpse clearance by glia and macrophages.

Dendritische Zellen (DZ) sind essentiell für die Aktivierung von Immunantworten. Drei Flt3-abhängige DZ Populationen aus dem Blut bestehend aus konventionellen (kDZ) BDCA1+ DZs und BDCA3+ DZs und plasmazytoide DZs wurden bereits beschrieben. Hier wurden zum ersten Mal sich aus Monozyten entwickelnde DZ (moDZ), genauer BDCA1+CD14+ pro-inflammatorische DZ (pro-iDZ) aus periphärem Blut unter homöostatischen Bedingungen identifiziert. Isolierte pro-iDZ sekretierten spontan große Mengen an pro-inflammatorischen Zytokinen, die kDZ reifen ließen und T Zell Proliferation unterstützten. Sie waren BDCA1+CD14- DZ und CD14+CD16- Monozyten in der TH17 Zell Induktion überlegen. Pro-iDZ ähnliche BDCA1+CD14+ Zellen konnten durch imaging cycler microscopy in Geweben von Patienten die an Psoriasis, Dermatomyositis oder entzündetem Halonävus erkrankt waren identifiziert werden. Ihr Fehlen in gesunder Haut deutete eine Rekrutierung von pro-iDZs in entzündetes Gewebe an. Eine Verwandtschaftsanalyse von pro-iDZ zwischen Monozyten, kDZ des Blutes und in vitro generierten moDZ auf genomweiter Ebene wies auf einen monozytären Ursprung hin. Anylse mittels funktioneller Annotation auf differentiell exprimierten Genen zwischen pro-iDZ und Monozyten zeigte eine DZ spezifische Gensignatur auf. Diese Gene waren insgesamt in der gleichen Weise wie in kDZ und moDZ reguliert, das eine Entwicklung von Monozyten nach DZ nahelegte. Dieses Entwicklungskonzept wurde insofern unterstützt, indem unter entzündlichen Bedingungen kultivierte CD14+CD16- Monozyten BDCA1 Expression und DZ Funktion erlangten. Da pro-iDZ sehr ähnlich zu BDCA1+CD14+ Zellen aus entzündeter Haut waren und beide große Konvergenz mit zuvor beschriebenen BDCA1+CD14+ inflammatorischen DZ (infDZ) aus entzündeten Geweben aufwiesen, können pro-iDZ als direkte infDZ Vorläufer angesehen werden. Dadurch und wegen ihrer monozytären Herkunft können pro-iDZ als Beweis für die humane Differenzierung von Monozyten nach DZ in vivo betrachtet werden. / Dendritic cells (DCs) are critical for the activation of immune responses. Three Flt3-dependent blood DC populations including conventional BDCA1+ DCs and BDCA3+ DCs (cDCs) and plasmacytoid DCs were described previously. This work identifies for the first time human peripheral blood monocyte derived BDCA1+CD14+ pro-inflammatory DCs (pro-iDCs) during steady state. Isolated pro-iDCs spontaneously secreted high amounts of pro-inflammatory cytokines, which matured cDCs and promoted T cell proliferation. They were superior in priming TH17 cells when compared to BDCA1+CD14- DCs and CD14+CD16- monocytes. BDCA1+CD14+ cells resembling blood pro-iDCs as identified by imaging cycler microscopy were found in samples from patients suffering from psoriasis, dermatomyositosis and inflamed halo nevus. Their absence in healthy donor’s skin indicated a recruitment of pro-iDCs to sites of inflammation. Analysis of the developmental relationship of pro-iDCs between monocytes, blood cDCs and in vitro generated monocyte derived DCs (moDCs) on whole genome level strongly suggested a monocytic origin. Functional annotation analysis of differentially regulated genes between monocytes and pro-iDCs revealed a DC specific gene signature. In addition, these genes were overall regulated in the same way in blood cDCs and moDCs, indicating an ongoing development of pro-iDCs from monocytes towards DCs. This developmental concept was supported as CD14+CD16- monocytes cultured under inflammatory conditions gained BDCA1 expression and DC function. Since pro-iDCs were highly similar to BDCA1+CD14+ cells found in inflamed skin and as both showed a marked convergence with BDCA1+CD14+ inflammatory DCs (infDCs) present in inflamed tissues described previously, pro-iDCs can be regarded as immediate precursors of infDCs. Thus, in respect of a monocytic origin and a presumably inflammatory DC fate, pro-iDCs may constitute a missing link to prove human moDC differentiation in vivo.