@phdthesis{Masic2012,
  author    = {Masic, Anita},
  title     = {Signaling via Interleukin-4 Receptor alpha chain during dendritic cell-mediated vaccination is required to induce protective immunity against Leishmania major in susceptible BALB/c mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-75508},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Cutaneous leishmaniasis is endemic in tropical and subtropical regions of the world. Effective vaccination strategies are urgently needed because of the emergence of drug-resistant parasites and severe side effects of chemotherapy. The research group of Heidrun Moll previously established a DC-based vaccination strategy to induce complete and long-lasting immunity to experimental leishmaniasis using LmAg-loaded and CpG ODN-activated DC as a vaccine carrier. Prevention of tissue damages at the site of L. major inoculation can be achieved if the BALB/c mice were systemically given LmAg-loaded BMDC that had been exposed to CpG ODN. The interest in further exploring the role of IL-4 aroused as previous studies allowed establishing that IL-4 was involved in the redirection of the immune response towards a type 1 profile. Thus, wt BALB/c mice or DC-specific CD11ccreIL-4Rα-/lox BALB/c mice were given either wt or IL-4Rα-deficient LmAg-loaded BMDC exposed or not to CpG ODN prior to inoculation of 2 x 105 stationary phase L. major promastigotes into the BALB/c footpad. The results provide evidence that IL4/IL-4Rα-mediated signaling in the vaccinating DC is required to prevent tissue damages at the site of L. major inoculation, as properly conditioned wt DC but not IL-4Rα-deficient DC were able to confer resistance. Furthermore, uncontrolled L. major population size expansion was observed in the footpad and the footpad draining LN in CD11ccreIL-4Rα-/lox mice immunized with CpG ODN-exposed LmAg-loaded IL-4Rα-deficient DC, indicating the influence of IL-4R-mediated signaling in host DC to control parasite replication. In addition, no footpad damage was observed in BALB/c mice that were systemically immunized with LmAg-loaded wt DC doubly exposed to CpG ODN and recombinant IL-4. Discussing these findings allow the assumption that triggering the IL4/IL4Rα signaling pathway could be a precondition when designing vaccines aimed to prevent damaging processes in tissues hosting intracellular microorganisms.},
  subject      = {Leishmania major},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schnitzer2012,
  author    = {Schnitzer, Johannes K.},
  title     = {Mechanism of dendritic cell-based vaccination against Leishmania major},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74865},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Impfung mittels Antigen-beladener dendritischer Zellen [DZ] ist mittlerweile eine gut etablierte Technik, die dann zum Einsatz kommt, wenn Standard-Impftechniken versagen, vor Krankheiten zu sch{\"u}tzen beziehungsweise diese zu heilen. Die Effizienz dieser Technik konnte bereits f{\"u}r diverse Infektionskrankheiten und Krebserkrankungen in experimentellen Tiermodellen sowie am Menschen gezeigt werden. Hierbei ist die M{\"o}glichkeit zur wohldefinierten Manipulation und Antigenbeladung der DZ ein großer Vorteil gegen{\"u}ber den konventionellen Ans{\"a}tzen. Jedoch ist vor allem bei der Anwendung im klinischen Bereich die Pr{\"a}paration, Herstellung und Manipulation dieser autologen DZ mit einem erheblichen technischen, zeitlichen sowie finanziellen Aufwand verbunden. Hinsichtlich einer Pr{\"a}ventivimpfung gegen eine pandemische Infektionskrankheit, die in haupts{\"a}chlich unterentwickelten L{\"a}ndern vorkommt, wird dieser Aufwand sicherlich ein Hindernis darstellen. Daher muss f{\"u}r solche F{\"a}lle ein maßgeschneiderter Impfstoff entwickelt werden, der sich am Vorbild des effektiven DZ-basierten Impfstoffs orientiert. F{\"u}r die Impfung gegen die Leishmania Parasiten besteht so ein DZ-basierter Impfstoff bereits. Dessen Wirkung, eine T-Zell Antwort vom Typ Th1 zu induzieren, wurde bereits in mehreren Ver{\"o}ffentlichungen demonstriert. Zus{\"a}tzlich hat aber eine unserer Studien gezeigt, dass das typische Th1-bezogene Zytokin IL-12 zur Differenzierung naiver T-Zellen nicht von den injizierten DZ bereitgestellt werden muss, sondern von der geimpften Maus. Dies gab erste Hinweise auf eine st{\"a}rkere Beteiligung des Wirts-Immunsystems als zuvor angenommen. Daher sollte hier vertieft der Mechanismus dieser DZ-basierten Impfung untersucht werden, wobei modifizierte Impfstoff-Ans{\"a}tze zum Einsatz kommen sollten. Dabei wurden die Fragen nach der vom Impfstoff transportierten Information und dem Empf{\"a}nger dieser Information ber{\"u}cksichtigt. Das aktuelle Paradigma zur DZ-basierten Impfung besagt, dass transferierte DZ im direkten Kontakt mittels dreier Signale T-Zellen stimulieren und aktivieren. Daf{\"u}r m{\"u}ssen diese DZ mit dem entsprechenden Antigen beladen und aktiviert worden sein um das Antigen-Peptide mittels MHC Molek{\"u}l im Kontext der Co-Stimulation pr{\"a}sentieren zu k{\"o}nnen. Jedoch zeigt diese Studie hier, dass weder eine Aktivierung der DZ noch die Pr{\"a}sentation des Antigens mittels passender MHC Molek{\"u}le notwendig ist f{\"u}r die Induktion einer protektiven Immunantwort gegen Leishmania Parasiten. Aufgeschlossene, mit Antigen beladene DZ m{\"u}ssen nicht vor dem Transfer mit CpG ODN aktiviert worden sein, um entsprechende Immunit{\"a}t zu verleihen. Ebenso hat der MHC Typ in diesem Falle auch keinen Einfluss auf die Effektivit{\"a}t des Impfstoffs. Da im Weiteren aufgeschlossene mit Leishmania-Antigen beladene Makrophagen nach Impfung die gleiche Wirkung erzielen, wie vorangegangene DZ-basierte Impfstoffe, k{\"o}nnen keine DZ spezifischen Mechanismen Schl{\"u}sselkomponenten der Induktion einer protektiven Immunit{\"a}t sein. Dar{\"u}ber hinaus konnte gezeigt werden, dass die DZ der geimpften M{\"a}use, eine maßgebliche Rolle bei der Verarbeitung transferierter Signale spielen. Suspensionen aufgeschlossener DZ stellen eine Kombination aus freigesetzten l{\"o}slichen Molek{\"u}len sowie Membranvesikeln dar, die sich nach dem Aufschluss gebildet haben. Nach Auftrennung dieser beiden Fraktionen konnte gezeigt werden, dass ausschließlich die Membran-Fraktion nach Verimpfung eine geeignete Immunantwort zum Schutz vor Leishmania Parasiten induzieren kann. Als Vorteil dieser Aufreinigung erweist sich zudem die stabile Lagerm{\"o}glichkeit bei -80°C. Somit ist klar gezeigt, dass die Immunit{\"a}t-verleihende Einheit dieser Impfstoffvarianten in der Membran-Fraktion liegt. Verfolgt man die Induktion Th1-zugeh{\"o}riger Zytokine in in vivo Experimenten so ergibt sich im Falle der Gesamtsuspension aufgeschlossener, mit Leishmania-Antigen beladener DZ ein klares Bild. Diese Suspension erzeugt das volle Spektrum der DZ-basierten Impfung gegen Leishmania Parasiten. Es kann sowohl Produktion von IL-12 und IL-2 als auch eine antigenspezifische T-Zell Proliferation nach Stimulation von Splenozyten mit der entsprechenden Suspension verzeichnet werden. Außerdem produzieren Splenozyten von entsprechend geimpften M{\"a}usen nach Stimulation mit Leishmania-Antigen erhebliche Mengen des entscheidenden Zytokins IFNγ. Obwohl jedoch die Verimpfung aufgereinigter Membranvesikel dieses Ansatzes im Tierversuch zu biologisch sowie statistisch signifikanten Ergebnissen f{\"u}hrt, lassen sich die entsprechend Th1-bezogenen Zytokine im in vivo Ansatz nur in geringen Maße nachweisen. Ob dies jedoch f{\"u}r einen in vivo unbemerkten Aktivit{\"a}tsverlust des Vakzins oder f{\"u}r andere lymphatische Organe als Ort der T-Zell Instruktion spricht, ist noch unbekannt und muss noch gekl{\"a}rt werden.},
  subject      = {Leishmania major},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Keller2007,
  author    = {Keller, Christian},
  title     = {The role of dendritic cells in the immunoregulation of leishmaniasis - transfection of dendritic cells with mRNA encoding a molecularly defined parasitic antigen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26208},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die kutane Leishmaniose ist eine Infektionskrankheit, die besonders in tropischen und W{\"u}stenregionen endemisch ist, mit einer Inzidenz von 1,5 Millionen F{\"a}llen im Jahr und einer Pr{\"a}valenz von 12 Millionen Infizierten weltweit. Die Infektion kann durch den intrazellul{\"a}ren Parasiten Leishmania major hervorgerufen werden. Am Mausmodell ist die Krankheit ausf{\"u}hrlich untersucht. Wie dabei deutlich wurde, ist f{\"u}r die Immunit{\"a}t gegen den Erreger die Induktion einer Klasse von Interferon (IFN)-\&\#61543;-produzierenden CD4+ T-Helfer-Zellen (TH1-Zellen) entscheidend, welche Makrophagen dazu aktivieren, die von ihnen beherbergten Parasiten abzut{\"o}ten. Die Umlenkung der Immunantwort in Richtung einer sch{\"u}tzenden TH1-Antwort wird auch der Schl{\"u}ssel zu einem effektiven Impfstoff sein. Ex vivo mit Leishmanienantigenen beladene dendritische Zellen sind vor einiger Zeit als Vakzine gegen L. major-Infektionen beschrieben worden. Ein einzelnes rekombinantes Antigen, LeIF (Leishmania homologue of eukaryotic ribosomal initiation factor 4a), ein parasit{\"a}res Protein, das die IL-12-Produktion durch dendritische Zellen stimuliert und das als mikrobiell konserviertes Strukturmolek{\"u}l (pattern-associated molecular pattern; PAMP) diskutiert wird, vermittelte dabei, zum Pulsen von dendritischen Zellen verwendet, einen sch{\"u}tzenden TH1-abh{\"a}ngigen Effekt. Der Einsatz rekombinanter Proteine ist jedoch mit etlichen Nachteilen verbunden, weshalb andere Methoden zur Verabreichung von Antigenen entwickelt wurden. Aus der Tumorforschung ist unl{\"a}ngst die RNA-Elektroporation dendritischer Zellen als eine sichere und vielseitige Methode hervorgegangen, bei der eine große Anzahl von RNA-Molek{\"u}len, die f{\"u}r ein bestimmtes Antigen kodieren, durch einen elektrischen Impuls in das Cytosol dendritischer Zellen gelangt. Die vorliegende Arbeit beschreibt zum ersten Mal die Transfektion dendritischer Zellen mit RNA eines molekular definierten Parasitenantigens. Zun{\"a}chst erfolgte die Etablierung eines standardisierten Protokolls f{\"u}r die RNA-Transfektion mit dem enhanced green fluorescent protein (EGFP) als Reporterantigen. EGFP-RNA war gut translatierbar in einem In-vitro-Translationssystem, und es konnten sowohl eine Zellinie (fetal skin-derived dendritic cells; FSDC) als auch prim{\"a}re, aus Knochenmarkkulturen der Maus gewonnene dendritische Zellen (bone marrow-derived dendritic cells; BMDC) mit einem Anteil von bis zu 90\% bzw. 75\% effizient EGFP-transfiziert werden. In beiden Zelltypen wurde die maximale Transfektionseffizienz mit 20 µg RNA erreicht, die mit gr{\"o}ßeren Mengen an RNA nicht weiter zu steigern war. Die H{\"o}he der Antigenexpression, gemessen als mittlere Fluoreszenzintensit{\"a}t (MFI) in der Durchflußzytometrie, war direkt proportional zur verwendeten RNA-Menge. In FSDC waren die Transfektionseffizienz und die MFI generell h{\"o}her als in BMDC bei gleicher RNA-Menge. Zudem konnte gezeigt werden, daß eine Behandlung mit LPS die Kinetik beeinflußt: Die maximale Expression war h{\"o}her und wurde auch eher erreicht, worauf zudem ein schnellerer Abfall folgte. In den Transfektionsexperimenten mit LeIF wurden zwei Varianten von LeIF-RNA verwendet: eine f{\"u}r die gesamte LeIF-Sequenz kodierende LeIF(fl)-RNA, und eine nur f{\"u}r die aminoterminale H{\"a}lfte der LeIF-Sequenz (226 Aminos{\"a}uren), dem immunogenen Teil des LeIF-Molek{\"u}ls, kodierende LeIF(226)-RNA. Im Western Blot von Ganzzellysaten dendritischer Zellen war nur LeIF(fl) nach Transfektion nachzuweisen, wohingegen LeIF(226) in LeIF(226)-transfizierten BMDC nie nachzuweisen war. Da beide Konstrukte aber gut im zellfreien System translatierbar waren, stellte der fehlgeschlagene Nachweis von LeIF(226) kein Fehlschlagen der RNA-Translation, sondern vielmehr einen raschen Antigenabbau dar. Es bestand daher die Erwartung, daß LeIF(226)-transfizierte BMDC trotzdem in der Lage sein m{\"u}ßten, von LeIF(226) abgeleitete antigene Peptide an T-Zellen von mit rekombinantem LeIF (rLeIF) immunisierten BALB/c-M{\"a}usen zu pr{\"a}sentieren. Diese Vermutung wurde durch Messung von IFN-\&\#61543; in Stimulationsversuchen mit BMDC und T-Zellen best{\"a}tigt, die zeigten, daß am Tag 7 der Kultur mit rLeIF gepulste, LeIF(226)- und LeIF(fl)-transfizierte BMDC in der Tat antigenspezifisch T-Zellen aus LeIF-immunisierten M{\"a}usen aktivierten. IL-4 hingegen wurde nicht produziert, was mit der Tatsache vereinbar ist, daß in Lymphknoten LeIF-vakzinierter M{\"a}usen haupts{\"a}chlich T-Zellen vom TH1-Typ zu finden sind. In den {\"U}berst{\"a}nden LeIF-transfizierter BMDC-Kulturen, im Gegensatz zu rLeIF-gepulsten BMDC, waren die proinflammatorischen Zytokine IL-1\&\#946;, IL-6, IL-10 und IL-12 nicht nachzuweisen. Dieser Effekt lag nicht am Elektroporationsvorgang, da die Zytokinproduktion von mit rekombinantem LeIF elektroporierten BMDC nur teilweise beeintr{\"a}chtigt war. Die Expression von CD86 war nach LeIF-Transfektion zudem geringer als nach Pulsen mit rLeIF. LeIF-Transfektion f{\"u}hrte mithin nicht zur Reifung dendritischer Zellen. LeIF-transfizierte BMDC k{\"o}nnten im Ergebnis als antigenspezifische Toleranzinduktoren fungiert haben, mit regulatorischen T-Zellen als Respondern. Der Effekt der Transfektion mit LeIF-RNA auf die immunstimulatorische Wirkung von BMDC war nicht signifikant erh{\"o}ht, wenn BMDC am Tag 8 oder 9 der Kultur verwendet wurden. BMDC, die am Tag 8, und mehr noch am Tag 9 mit rLeIF gepulst wurden, induzierten hingegen eine energische T-Zell-Antwort. BMDC vom Tag 9 waren sogar in der Lage, naive T-Zellen zu aktivieren. Bevor eine starke, gegen LeIF gerichtete T-Zell-Antwort eingeleitet werden kann, m{\"u}ssen dendritische Zellen also letztlich - neben Pr{\"a}sentation des Antigens und Expression kostimulatorischer Molek{\"u}le - eine gewisse „Empfindlichkeit" gegen{\"u}ber dem Strukturmolek{\"u}l LeIF besitzen, die mit ihrem Reifungsalter in Zusammenhang steht. Dieses dritte Signal wird nicht durch intrazellul{\"a}res LeIF nach Transfektion mit LeIF-RNA {\"u}bermittelt, oder es wird unterdr{\"u}ckt. Dar{\"u}ber hinaus war nach Elektroporation von rLeIF die IL-12-Produktion von BMDC g{\"a}nzlich aufgehoben, die Produktion von IL-1\&\#61538; bei h{\"o}heren Antigendosen reduziert und die Produktion von IL-10 teilweise erh{\"o}ht. Die Produktion von IL-6 war unbeeinflußt. Dieses ver{\"a}nderte Zytokinprofil legt eine Doppelnatur von LeIF als PAMP nahe: Neben der bei extrazellul{\"a}rem Vorliegen von LeIF erwiesenen Eigenschaft, die Produktion von IL-12 zu stimulieren, welches die Resistenz des Wirtes gegen L. major steigert, k{\"o}nnte LeIF bei intrazellul{\"a}rem Vorliegen auch zu Evasionsmechanismen des Parasiten vor dem Immunsystem des Wirtes beitragen, m{\"o}glicherweise durch Wechselwirkung mit MAP (mitogen-activated protein)-Kinase-Signalwegen. Die Eigenschaften von LeIF als Adjuvans h{\"a}ngen also sowohl von der Verabreichungsmethode (Transfektion mit RNA bzw. Pulsen mit dem rekombinanten Protein) als auch vom Zielkompartiment (extra- bzw. intrazellul{\"a}r) ab. Zusammenfassend konnte also in dieser Arbeit gezeigt werden, daß BMDC mit einem Parasitenantigen transfizierbar sind. Das Antigen wird dabei prozessiert und pr{\"a}sentiert, aber von dendritischen Zellen nicht als PAMP erkannt. Durch Transfektion mit antigenkodierender mRNA alleine werden mithin nicht alle notwendigen Signale f{\"u}r die Induktion einer potenten Immunantwort {\"u}bermittelt.},
  subject      = {Elektroporation},
  language  = {en}
}