@phdthesis{Hell2019,
  author    = {Hell, Dennis},
  title     = {Development of self-adjusting cytokine neutralizer cells as a closed-loop delivery system of anti-inflammatory biologicals},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-175381},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {The current treatment strategies for diseases are assessed on the basis of diagnosed phenotypic changes due to an accumulation of asymptomatic events in physiological processes. Since a diagnosis can only be established at advanced stages of the disease, mainly due to insufficient early detection possibilities of physiological disorders, doctors are forced to treat diseases rather than prevent them. Therefore, it is desirable to link future therapeutic interventions to the early detection of physiological changes. So-called sensor-effector systems are designed to recognise disease-specific biomarkers and coordinate the production and delivery of therapeutic factors in an autonomous and automated manner. Such approaches and their development are being researched and promoted by the discipline of synthetic biology, among others. Against this background, this paper focuses on the in vitro design of cytokine-neutralizing sensor-effector cells designed for the potential treatment of recurrent autoimmune diseases, especially rheumatoid arthritis. The precise control of inducible gene expression was successfully generated in human cells. At first, a NF-κB-dependent promoter was developed, based on HIV-1 derived DNA-binding motives. The activation of this triggerable promoter was investigated using several inducers including the physiologically important NF-κB inducers tumor necrosis factor alpha (TNFα) and interleukin 1 beta (IL-1β). The activation strength of the NF-κB-triggered promoter was doubled by integrating a non-coding RNA. The latter combined expressed RNA structures, which mimic DNA by double stranded RNAs and have been demonstrated to bind to p50 or p65 by previous publications. The sensitivity was investigated for TNFα and IL-1β. The detection limit and the EC50 values were in in the lower picomolar range. Besides the sensitivity, the reversibility and dynamic of the inducible system were characterized. Hereby a close correlation between pulse times and expression profile was shown. The optimized NF-κB-dependent promoter was then coupled to established TNFα- and IL-1-blocking biologicals to develop sensor-effector systems with anti-inflammatory activity, and thus potential use against autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis. The biologicals were differentiated between ligand-blocking and receptor-blocking biologicals and different variants were selected: Adalimumab, etanercept and anakinra. The non-coding RNA improved again the activation strength of NF-κB-dependent expressed biologicals, indicating its universal benefit. Furthermore, it was shown that the TNFα-induced expression of NF-κB-regulated TNFα-blocking biologics led to an extracellular negative feedback loop. Interestingly, the integration of the non-coding RNA and this negative feedback loop has increased the dynamics and reversibility of the NF-κB-regulated gene expression. The controllability of drug release can also be extended by the use of inhibitors of classical NF-κB signalling such as TPCA-1. The efficacy of the expressed biologicals was detected through neutralization of the cytokines using different experiments. For future in vivo trials, first alginate encapsulations of the cells were performed. Furthermore, the activation of NF-κB-dependent promoter was demonstrated using co-cultures with human plasma samples or using synovial liquids. With this generated sensor-effector system we have developed self-adjusting cytokine neutralizer cells as a closed-loop delivery system for anit-inflammatory biologics.},
  subject      = {Biologika},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Steigerwald2008,
  author    = {Steigerwald, Jutta},
  title     = {Der NK-Zellrezeptor NKG2D als Zielstruktur f{\"u}r eine Antik{\"o}rper-basierte therapeutische Immunmodulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33446},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Das NKG2D (Natural Killer Group 2 Member D)-Protein, ist ein aktivierender Rezeptor, der es NK- und CD8+ T-Zellen erm{\"o}glicht, infizierte oder transformierte k{\"o}rpereigene Zellen zu erkennen und zu eliminieren. Eine Fehlregulation dieses Rezeptors auf Immunzellen scheint jedoch auch zur Ausbildung von Autoimmunerkrankungen wie Typ I Diabetes, Z{\"o}liakie und RA zu f{\"u}hren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein humaner Antik{\"o}rper gegen hNKG2D f{\"u}r einen m{\"o}glichen therapeutischen Einsatz bei Autoimmunerkrankungen generiert. Basierend auf den Sequenzen von schwerer (VH) und leichter Kette (VL) der murinen monoklonalen Antik{\"o}rper 6H7 und 6E5A7, welche hNKG2D spezifisch binden und die Interaktion zwischen Ligand und Rezeptor blockieren, wurden scFv-Phagenbibliotheken hergestellt. Diese wurden anschließend zur Selektion im Phagen-Display eingesetzt. Der Humanisierungsprozess erfolgte hierbei mit Hilfe des Guided Selection-Verfahrens. Dazu wurde in einem ersten Phagen-Display-Durchgang die VH-Dom{\"a}ne des parentalen scFv mit einem humanen VL-Repertoire kombiniert. Die beiden daraus resultierenden humanen VL-Ketten wurden im darauf folgenden Schritt mit einem Repertoire an humanen VH-Dom{\"a}nen verkn{\"u}pft. Da hierbei kein humaner rekombinanter scFv mit hNKG2D-Bindungsaktivit{\"a}t identifiziert werden konnte, musste eine schrittweise Humanisierung der Framework-Regionen (FR) der VH unter Beibehaltung der murinen CDR-Bereiche erfolgen. Diese f{\"u}hrte zur Generierung des humanen scFv E1VLV71KVH, welcher neben den murinen CDR-Regionen lediglich noch drei Aminos{\"a}uren murinen Ursprungs im FR-Bereich besaß. Dessen biologische Aktivit{\"a}t wurde nach Konvertierung in das IgG1/lambda-Format in verschiedenen in vitro-Systemen analysiert. Anhand der Ergebnisse aus diesen Versuchen konnte ein deutlicher Verlust der Affinit{\"a}t und inhibitorischen Aktivit{\"a}t nach der Humanisierung festgestellt werden. Die dadurch erforderliche Affinit{\"a}tsmaturierung des E1VLV71KVH Antik{\"o}rpers mittels sequentieller Randomisierung des CDR3-Bereichs von E1VL und V71KVH resultierte in f{\"u}nf unterschiedlichen, hoch-affinen Anti-hNKG2D scFv. Zwei dieser generierten Konstrukte, B1VLB6VH und E4VLG10VH, wurden nach ihrer Herstellung als vollst{\"a}ndige IgG1/lambda-Antik{\"o}rper in vitro hinsichtlich ihrer Aktivierungs- und Neutralisierungsaktivit{\"a}t, sowie ihrer Stabilit{\"a}t und Internalisierung durch NK-Zellen untersucht. Beide Antik{\"o}rper wiesen nach der Affinit{\"a}tsmaturierung mit einem IC50 von ca. 3,4x 10-2 µg/ml ein wesentlich h{\"o}heres Inhibitionspotential als der murine Ursprungsantik{\"o}rper (ca. 3,3 µg/ml) auf und zeigten gegen{\"u}ber Hitzeeinwirkung und Serumproteasen eine hohe Stabilit{\"a}t. Mit Hilfe fluoreszenzmikroskopischer Untersuchungen konnten Internalisierungsvorg{\"a}nge der Antik{\"o}rper in die NK-Zelle beobachtet werden. F{\"u}r ein besseres Verst{\"a}ndnis NKG2D-abh{\"a}ngiger Regulationsvorg{\"a}nge und die Identifizierung NKG2D-spezifischer Zielgene wurde das Genexpressionsprofil von humanen NK-Zellen nach Interaktion mit dem NKG2D-Liganden ULBP-1Fc mittels Microarray untersucht. Infolge einer anschließenden Validierung der Ergebnisse auf RNA- und Proteinebene konnten mittels RT-qPCR, FACS, ELISA und CBA NKG2D-spezifische Biomarker wie CRTAM, TNFalpha, IFNgamma und GM-CSF etabliert werden. Erg{\"a}nzend zu 51Cr-Freisetzungs-Experimenten in zwei unterschiedlichen in vitro Zellkultursystemen erm{\"o}glichten diese Biomarker eine umfassende Charakterisierung neutralisierender und aktivierender Eigenschaften der beiden Antik{\"o}rper B1VLB6VH und E4VLG10VH. Anhand dieser Experimente konnte festgestellt werden, dass die humanen Anti-hNKG2D Antik{\"o}rper eine ambivalente Funktionalit{\"a}t aufweisen. In L{\"o}sung sind sie in der Lage, NKG2D-induzierte CRTAM-Expression, Zellyse und Zytokinfreisetzung zu inhibieren. Nach Kreuzvernetzung des NKG2D-Rezeptors {\"u}ber an Platten immobilisierte Anti-hNKG2D Antik{\"o}rper hingegen lassen sich aktivierende Eigenschaften wie Zellyse und Zytokinsekretion durch NK Zellen beobachten. Aufgrund ihrer ambivalenten Aktivit{\"a}t scheint ein therapeutischer Einsatz der beiden Antik{\"o}rper bei humanen Autoimmunerkrankungen zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht m{\"o}glich. In der vorliegenden Arbeit wurden somit die Voraussetzungen geschaffen, um einen humanen, hoch affinen hNKG2D neutralisierenden Antik{\"o}rper in einem letzten Schritt in ein besser geeignetes Antik{\"o}rper-Format (scFv, Fab oder F(ab)2) zu konvertieren.},
  subject      = {Antik{\"o}rper},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hoffacker2001,
  author    = {Hoffacker, Viola Josefa Maria},
  title     = {Abnormes Mikromilieu und gest{\"o}rte Thymopoese in Thymomen als Grundlage der Autoimmunisierung im peripheren Immunsystem},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1413},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Thymome sind die einzigen Tumoren, die reife T-Zellen aus unreifen Vorl{\"a}uferzellen generieren, wobei die unreifen Thymozytenpopulationen in Thymomen im Vergleich zum Thymus abnorm vermehrt und die reifen Populationen vermindert sind. Zus{\"a}tzlich weist das Thymomgewebe im Vergleich zum Thymus weniger B-Zellen und Effektor-T-Zellen auf. Bisher ist unbekannt, welche Faktoren die ver{\"a}nderte intratumor{\"o}se Zusammensetzung der Zellpopulationen bedingen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, Mikromilieufaktoren in Thymomen mit m{\"o}glichen Auswirkungen auf die intratumor{\"o}se Thymopoese zu identifizieren und deren Einfluß auf das periphere Immunsystem zu untersuchen. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde nach Ursachen f{\"u}r die abnorme Thymozytenreifung und die Generierung autoreaktiver T-Zellen in Thymomen gesucht. Als potentielles Autoantigen, das die positive Selektion in Thymomen beeinflussen k{\"o}nnte, wurde das in Thymomen exprimierte Protein p153 als Neurofilament mittleren Molekulargewichtes (NF-M) identifiziert. Mittels T-Zell-Proliferationstests konnte gezeigt werden, daß intratumor{\"o}se T-Zellen von Thymompatienten mit Myasthenia gravis (MG) nach Stimulation mit dem mittleren Fragment dieses Proteins (NF-M-B) signifikant h{\"o}here Antworten aufwiesen als Thymozyten von Thymitispatienten oder Thymompatienten ohne MG. NF-M-B-reaktive T-Zellen waren charakteristisch f{\"u}r die paraneoplastische MG, wohingegen T-Zell-Antworten gegen ein Azetylcholinrezeptor (AChR)-Fragment bei allen MG-Patienten (Thymitis und Thymom) erh{\"o}ht waren. Diese Ergebnisse geben einen Hinweis darauf, daß intratumor{\"o}ses NF-M eine autoantigene Determinante speziell f{\"u}r die paraneoplastische MG darstellt. Das Mikromilieu von Thymomen wurde außerdem mittels cDNA-Arrays und RT-PCR analysiert. Als differentiell exprimierte Gene sind besonders das "Heparin-binding growth-associated molecule" (HB-GAM) und der "B-cell growth factor 1" (BCGF 1) hervorzuheben. Die Expression von HB-GAM zeigte sowohl eine Abh{\"a}ngigkeit vom histologischen Thymomtyp (kortikal > gemischt / medull{\"a}r) als auch vom MG-Status der Patienten (MG+ > MG-).Umgekehrt wurde f{\"u}r den Faktor BCGF 1 eine signifikante Erh{\"o}hung in Thymomen ohne MG gefunden und keine Abh{\"a}ngigkeit vom histologischen Thymomtyp. Die Expression des Chemokins "Interferon-inducible T cell alpha chemoattractant" (I-TAC) war ebenfalls mit dem MG (+)-Status von Thymompatienten signifikant assoziiert. Diese Befunde machen eine Beteiligung von HB-GAM, BCGF 1 und I-TAC an der Pathogenese der paraneoplastischen MG wahrscheinlich. Im Gegensatz dazu wurde die Expression des Chemokins "Thymus-expressed chemokine" (TECK) weder durch den histologischen Thymomtyp noch durch den MG-Status der Patienten beeinflußt. TECK ist vermutlich auch in Thymomen daf{\"u}r verantwortlich, daß unreife Thymozyten nicht ins Blut gelangen. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe von FACS-Analysen und T-Zell-Proliferationsassays der Einfluß von Thymomen auf das periphere Immunsystem untersucht. Es zeigte sich, daß die ver{\"a}nderte Thymopoese und autoreaktive T-Zell-Funktion in Thymomen mit immunologischen Ver{\"a}nderungen im Blut korreliert waren. Der Anteil zirkulierender CD45RA+ CD8+ T-Zellen war bei Thymompatienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen signifikant erh{\"o}ht, in {\"U}bereinstimmung mit einer intratumor{\"o}sen T-Zell-Reifung, die in Richtung der CD8+-Linie verschoben war. Auf funktioneller Ebene war die intratumor{\"o}s nachweisbare, thymomtypische T-Zell-Autoreaktivit{\"a}t gegen NF-M-B und alpha-AChR (301-398) gleichermaßen im Thymom und Blut zu finden. Diese funktionellen Studien unterst{\"u}tzen die Hypothese, daß die in Thymomen stattfindende Thymopoese das periphere T-Zell-Repertoire ver{\"a}ndert. Hinsichtlich des Importes von T-Zellen aus der Peripherie in das Thymom ergaben die funktionellen Assays dagegen, daß T-Zellen, die auf ein fremdes Antigen (Tetanus Toxoid) reagierten, nur innerhalb zirkulierender T-Zellen, nicht aber innerhalb intratumor{\"o}ser Thymozyten nachweisbar waren. Ebenso fanden sich erh{\"o}hte autoreaktive T-Zell-Antworten gegen andere Fragmente des NF-M-Proteins (NF-M-A und NF-M-C) sowie f{\"u}r ein Fragment der delta-Untereinheit des AChR nur im Blut von Thymompatienten. Diese Befunde sprechen daf{\"u}r, daß die Migration von Effektor-T-Zellen aus der Peripherie ins Thymom vermindert ist. W{\"a}hrend die Mechanismen f{\"u}r diese gest{\"o}rte T-Zell-Rezirkulation ins Thymom ungekl{\"a}rt sind, bestand eine Korrelation zwischen der Expression des B-Zell-spezifischen Chemokins BLC (B-Lymphocyte chemoattractant) und der Anzahl der B-Zellen, die immunhistochemisch in den entsprechenden Geweben dargestellt wurden. Dieser Befund kann auf eine Rolle von BLC bei der Migration reifer B-Zellen in Thymus- bzw. Thymomgewebe hinweisen. Zusammenfassend konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit Mikromilieufaktoren benannt werden, die von potentieller pathogenetischer Relevanz f{\"u}r die gest{\"o}rte, nicht-tolerogene Thymopoese innerhalb von Thymomen sind. Zweitens konnte eindeutig gezeigt werden, daß die intratumor{\"o}se Thymopoese das periphere Immunsystem beeinflußt und bei MG-assoziierten Thymomen in Richtung auf ein h{\"o}heres autoreaktives Potential ver{\"a}ndert},
  subject      = {Thymom},
  language  = {de}
}