@phdthesis{Tsoneva2017,
  author    = {Tsoneva, Desislava},
  title     = {Humanized mouse model: a system to study the interactions of human immune system with vaccinia virus-infected human tumors in mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118983},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Ein vielversprechender neuer Ansatz zur Behandlung von Krebs beim Menschen ist die Verwendung von onkolytischen Viren, die einen Tumor-spezifischen Tropismus aufweisen. Einer der Top-Kandidaten in diesem Bereich ist das onkolytische Vaccinia Virus (VACV), das bereits vielversprechende Ergebnisse in Tierversuchen und in klinischen Studien gezeigt hat. Aber die von den in vivo in tierischen Modellen erhaltenen Resultate k{\"o}nnten ungenaue Informationen wegen der anatomischen und physiologischen Unterschiede zwischen den Spezies liefern. Andererseits sind Studien in Menschen aufgrund ethischer Erw{\"a}gungen und potenzieller Toxizit{\"a}t nur limitiert m{\"o}glich. Die zahlreichen Einschr{\"a}nkungen und Risiken, die mit den Humanstudien verbunden sind, k{\"o}nnten mit der Verwendung eines humanisierten Mausmodells vermieden werden. Die LIVP-1.1.1, GLV-2b372, GLV-1h68, GLV-1h375, GLV-1h376 and GLV-1h377 VACV St{\"a}mmen wurden von der Genelux Corporation zur Verf{\"u}gung gestellt. GLV-2b372 wurde durch Einf{\"u}gen der TurboFP635 Expressionskassette in den J2R Genlocus des parentalen LIVP-1.1.1-Stammes konstruiert. GLV-1h375, -1h376 and -1h377 kodiert das Gen f{\"u}r den menschlichen CTLA4-blockierenden Einzelketten-Antik{\"o}rper (CTLA4 scAb). Befunde aus Replikations- and Zytotoxizit{\"a}tsstudien zeigten, dass alle sechs Viren Tumorzellen infizieren, sich in ihnen replizieren und sie in Zellkultur schließlich ebenso dosis- und zeitabh{\"a}ngig effizient abt{\"o}ten konnten. CTLA4 scAb und β-Glucuronidase (GusA) Expression sowie Virus Titer in GLV-1h376-infizierten A549-Zellen wurde anhand von ELISA-, β-Glucuronidase- and Standard Plaque-Assays bestimmt. Hierbei zeigte sich eine ausgezeichnete Korrelation mit Korrelationskoeffizienten R2>0.9806. Der durch das GLV-1h376 kodierte CTLA4 scAb wurde erfolgreich aus {\"U}berst{\"a}nden von infizierten CV-1-Zellen gereinigt. CTLA4 scAb hat eine hohe in-vitro-Affinit{\"a}t zu seinem menschlichen CTLA4-Zielmolek{\"u}l sowie abwesende Kreuzreaktivit{\"a}t gegen{\"u}ber murine CTLA4 gezeigt. CTLA4 scAb Funktionalit{\"a}t wurde in Jurkat-Zellen best{\"a}tigt. LIVP-1.1.1, GLV-2b372, GLV-1h68 und GLV-1h376 wurden auch in nicht-tumor{\"o}sen und/oder tumortragenden humanisierten M{\"a}usen getestet. Zun{\"a}chst wurde gezeigt, dass die Injektion von menschlichen CD34+ Stammzellen in die Leber von vorkonditionierten neugeborenen NSG M{\"a}usen zu einer erfolgreichen systemische Rekonstitution mit menschlichen Immunzellen gef{\"u}hrt hat. CD19+-B-Zellen, CD4+- und CD8+-CD3+-T-Zellen, NKp46+CD56- und NKp46+CD56+-NK-Zellen sowie CD33+-myeloischen Zellen wurden detektiert. Die Mehrheit der nachgewisenen humanen h{\"a}matopoetischen Zellen im M{\"a}useblut in den ersten Wochen nach der Humanisierung waren CD19+-B-Zellen, und nur ein kleiner Teil waren CD3+-T-Zellen. Mit der Zeit wurde eine signifikante Ver{\"a}nderung in CD19+/CD3+-Verh{\"a}ltnis beobachtet, die parallel zur Abnahme der B-Zellen und einem Anstieg der T-Zellen kam. Die Implantation von A549-Zellen unter die Haut dieser M{\"a}use f{\"u}hrte zu einem progressiven Tumorwachstum. Bildgebende Verfahren zur Detektion von Virus-vermittelter TurboFP635- und GFP-Expression, Standard Plaque Assays sowie immunohistochemische Analysen best{\"a}tigten die erfolgreiche Invasion der Viren in die subkutanen Tumoren. Die humane CD45+-Zellpopulation in Tumoren wurde haupts{\"a}chlich durch NKp46+CD56bright-NK-Zellen und einen hohen Anteil von aktivierten CD4+- und zytotoxische CD8+-T-Zellen dargestellt. Es wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den Kontroll- und LIVP-1.1.1-infizierten Tumoren beobachtet, was darauf hindeutete, dass die Rekrutierung von NK- und aktivierten T-Zellen, mehr Tumorgewebe-spezifisch als Virus-abh{\"a}ngig waren. Die GLV-1h376-vermittelten CTLA4 scAb-Expression in den infizierten Tumoren war ebenfalls nicht in der Lage, die Aktivierung von Tumor-infiltrierenden T-Zellen im Vergleich zur Kontrolle und GLV-1h68-behandelten M{\"a}usen, signifikant zu erh{\"o}hen. ELISA-, β-Glucuronidase- and Standard Plaque-Assays zeigten eine eindeutige Korrelation mit den Korrelationskoeffizienten R2>0,9454 zwischen CTLA4 scAb- und GusA-Konzentrationen und Virus Titer in Tumorproben von GLV-1h376-behandelten M{\"a}usen. T-Zellen, die aus der Milz dieser Tumor-tragenden M{\"a}use isoliert wurden, waren funktionell und konnten erfolgreich mit Beads aktiviert werden. Mehr CD25+ und IFN-ɣ+ T-Zellen wurden in der GLV-1h376-Gruppe gefunden, wahrscheinlich aufgrund der CTLA4-Blockade durch die Virus-vermittelte CTLA4 scAb-Expression in den M{\"a}usen. Außerdem wurde eine h{\"o}here Konzentration von IL-2 in dem Kultur{\"u}berstand von diesen Splenozyten im Vergleich zu Kontrollproben nachgewiesen. Im Gegensatz zu der Aktivierung mit Beads konnten T-Zellen von allen drei Maus-Gruppen nicht durch A549 Tumorzellen ex vivo aktiviert werden. Unser Mausmodell hat den besonderen Vorteil, dass sich Tumoren unter der Haut der humanisierten M{\"a}use entwickeln, was eine genaue {\"U}berwachung des Tumorwachstums und Auswertung der onkolytischen Virotherapie erm{\"o}glicht.},
  subject      = {Vaccinia virus},
  language  = {en}
}
@article{TsonevaMinevFrentzenetal.2017,
  author    = {Tsoneva, Desislava and Minev, Boris and Frentzen, Alexa and Zhang, Qian and Wege, Anja K. and Szalay, Aladar A.},
  title     = {Humanized Mice with Subcutaneous Human Solid Tumors for Immune Response Analysis of Vaccinia Virus-Mediated Oncolysis},
  series = {Molecular Therapy Oncolytics},
  volume    = {5},
  journal   = {Molecular Therapy Oncolytics},
  doi       = {10.1016/j.omto.2017.03.001},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-170786},
  pages     = {41-61},
  year      = {2017},
  abstract  = {Oncolytic vaccinia virus (VACV) therapy is an alternative cancer treatment modality that mediates targeted tumor destruction through a tumor-selective replication and an induction of anti-tumor immunity. We developed a humanized tumor mouse model with subcutaneous human tumors to analyze the interactions of VACV with the developing tumors and human immune system. A successful systemic reconstitution with human immune cells including functional T cells as well as development of tumors infiltrated with human T and natural killer (NK) cells was observed. We also demonstrated successful in vivo colonization of such tumors with systemically administered VACVs. Further, a new recombinant GLV-1h376 VACV encoding for a secreted human CTLA4-blocking single-chain antibody (CTLA4 scAb) was tested. Surprisingly, although proving CTLA4 scAb's in vitro binding ability and functionality in cell culture, beside the significant increase of CD56\(^{bright}\) NK cell subset, GLV-1h376 was not able to increase cytotoxic T or overall NK cell levels at the tumor site. Importantly, the virus-encoded β-glucuronidase as a measure of viral titer and CTLA4 scAb amount was demonstrated. Therefore, studies in our "patient-like" humanized tumor mouse model allow the exploration of newly designed therapy strategies considering the complex relationships between the developing tumor, the oncolytic virus, and the human immune system.},
  language  = {en}
}
@article{TsonevaStritzkerBedenketal.2015,
  author    = {Tsoneva, Desislava and Stritzker, Jochen and Bedenk, Kristina and Zhang, Qian and Cappello, Joseph and Fischer, Utz and Szalay, Aladar A.},
  title     = {Drug-encoded Biomarkers for Monitoring Biological Therapies},
  series = {PLoS One},
  volume    = {10},
  journal   = {PLoS One},
  number    = {9},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0137573},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125265},
  pages     = {e0137573},
  year      = {2015},
  abstract  = {Blood tests are necessary, easy-to-perform and low-cost alternatives for monitoring of oncolytic virotherapy and other biological therapies in translational research. Here we assessed three candidate proteins with the potential to be used as biomarkers in biological fluids: two glucuronidases from E. coli (GusA) and Staphylococcus sp. RLH1 (GusPlus), and the luciferase from Gaussia princeps (GLuc). The three genes encoding these proteins were inserted individually into vaccinia virus GLV-1h68 genome under the control of an identical promoter. The three resulting recombinant viruses were used to infect tumor cells in cultures and human tumor xenografts in nude mice. In contrast to the actively secreted GLuc, the cytoplasmic glucuronidases GusA and GusPlus were released into the supernatants only as a result of virus-mediated oncolysis. GusPlus resulted in the most sensitive detection of enzyme activity under controlled assay conditions in samples containing as little as 1 pg/ml of GusPlus, followed by GusA (25 pg/ml) and GLuc (≥375 pg/ml). Unexpectedly, even though GusA had a lower specific activity compared to GusPlus, the substrate conversion in the serum of tumor-bearing mice injected with the GusA-encoding virus strains was substantially higher than that of GusPlus. This was attributed to a 3.2 fold and 16.2 fold longer half-life of GusA in the blood stream compared to GusPlus and GLuc respectively, thus a more sensitive monitor of virus replication than the other two enzymes. Due to the good correlation between enzymatic activity of expressed marker gene and virus titer, we conclude that the amount of the biomarker protein in the body fluid semiquantitatively represents the amount of virus in the infected tumors which was confirmed by low light imaging. We found GusA to be the most reliable biomarker for monitoring oncolytic virotherapy among the three tested markers.},
  language  = {en}
}