TY  - THES
A1  - Junker, Markus
T1  - Development and characterization of monoclonal antibodies to GDF-15 for potential use in cancer therapy
T1  - Die Entwicklung und Charakterisierung monoklonaler Antikörper gegen GDF-15 zur potenziellen Anwendung in der Krebstherapie
N2  - Background
GDF-15 is a divergent member of the TGF-superfamily, which was first described as macrophage inhibitory cytokine-1 (MIC-1), revealing an immune modulatory function. GDF-15 is a soluble protein which is, under physiological conditions, highly expressed in the placenta and found in elevated levels in blood sera of pregnant women. Apart from the placenta, GDF-15 is expressed in healthy tissue, albeit to a lower extent and overexpressed in many solid tumors. A variety of different functions are attributed to GDF-15 in healthy as well as diseased humans. On the one hand, GDF-15 is required for successful pregnancy and low GDF-15 serum levels during pregnancy correlate with fetal abortion. On the other hand, overexpression of GDF-15, which can be observed in several malignancies is correlated with a poor prognosis. Furthermore, tumor derived GDF-15 leads to cancer associated anorexia-cachexia syndrome in mice. The aim of my PhD thesis was to further investigate the role of GDF-15 as an immune modulatory factor in cancer, in particular, by inhibiting the target molecule in vitro and in vivo. Therefore, the main focus was placed on the generation and characterization of monoclonal GDF-15 specific blocking antibodies, which were tested in vitro and in vivo, which represents a substantial part of my work. 

Results
Here, GDF-15 was shown to be highly expressed in human gynecological cancer and brain tumors. We could then demonstrate that GDF-15 modulates effector immune cells in vitro. GDF-15 mediated a slight downregulation of the activating NKG2D receptor on NK and CD8+ T cells, which is crucial for proper anti-tumoral immune responses. Furthermore, we could demonstrate that GDF-15 reduces the adhesion of CD4+ and CD8+ T cells on endothelial cells in vitro. A negatively affected trans-endothelial migration of leukocytes into inflamed tissue could explain the low T cell infiltration in GDF-15 expressing tumors, which were observed in vivo, where mice bearing (shRNA mediated) GDF-15 deficient glioma cells revealed enhanced immune cell infiltrates in the tumor microenvironment, compared with the GDF-15 expressing control group. Those animals further exhibited a decreased tumor growth and prolonged survival. GDF-15 is a soluble protein, secreted by more than 50 % of solid tumors and associated with grade of malignancy. Therefore a neutralizing monoclonal antibody to GDF-15 was assumed to be an auspicious therapeutically anti-cancer tool. Such an antibody was thus generated in GDF-15 knock out mice against human GFD-15. Amongst many clones, the GDF-15 antibody clone B1-23 was found to be applicable in Western Blot as well as in ELISA techniques, detecting a three-dimensional epitope of the mature GDF-15 dimer with high affinity and specificity. To enable the humanization for a later administration in humans, the variable regions of antibody B1-23 were identified by a special PCR method using degenerate primers and cloned into a sequencing vector. The sequence obtained thereby enabled the generation of chimeric and humanized B1-23 variants. After further comprehensive characterization, the original mouse antibody B1-23 as well as the chimeric antibody (ChimB1-23) and the humanized B1-23 antibody (H1L5) were applied in a melanoma xenograft study in vivo. None of the antibodies could significantly inhibit tumor growth. .However of utmost importance, body weight loss mediated by tumor derived GDF-15 could be significantly prevented upon administration of all three GDF-15 specific antibodies, which confirmed the antagonizing functionality of the immunoglobulin. 

Conclusion
GDF-15 is a promising cancer target, involved in tumor progression and cancer related cachexia. A monoclonal GDF-15 antibody was generated, which served on one hand as a tool for molecular biological applications (Western Blot, ELISA, etc.) and on the other hand was applied as an antagonizing antibody in vitro and in vivo. Even though tumor growth inhibition by GDF-15 depletion in T cell deficient athymic mice failed using B1-23, the same antibody and derivates thereof (chimeric and humanized) impressively prevented tumor associated cachexia in UACC-257 melanoma bearing nude mice. The missing anti-tumor effect in our own melanoma model in nude mice can only partially be explained by the missing secondary immunity, in particular cytotoxic T cells, in the athymic animals, since in a similar melanoma model, performed by an external company, a tumor reduction in immunocompromised animals was observed, when B1-23 was administered. These findings support the idea that T cells are substantial for an effective tumor immunity and are in line with the results of the syngeneic, T cell comprising, mouse glioma model, where silencing of tumor expressed GDF-15 led to an enhanced intratumoral T cell infiltration and a prolonged survival. 
Taken together our data allow for the conclusion that tumor associated cachexia can be combatted with the GDF-15 antibody B1-23. Further, B1-23 might elicit direct anti-tumor effects in immune competent models, which contain T cells, rather than in an athymic, T cell deficient nude mouse model.
N2  - Hintergrund
GDF-15 ist ein divergentes Mitglied der TGF-Superfamilie, welches zuerst als „macrophage inhibitory cytokine-1“ (MIC-1) mit immunmodulatorischen Eigenschaften beschrieben wurde. GDF-15 ist ein lösliches Protein, das unter physiologischen Bedingungen hauptsächlich in der Plazenta exprimiert wird und welches im Serum von Schwangeren in erhöhten Konzentrationen nachgewiesen werden kann. Mit Ausnahme der Plazenta wird GDF-15 in verschiedenen gesunden Geweben gefunden, hier jedoch in deutlich niedrigeren Konzentrationen, und ist in vielen soliden Tumoren überexprimiert. GDF-15 werden sowohl bei gesunden, als auch bei kranken Menschen, unterschiedlichste Funktionen zugeschrieben. Zum einen ist GDF-15 für eine erfolgreiche Schwangerschaft notwendig. Niedrige GDF-15 Spiegel im Serum während der Schwangerschaft korrelieren mit dem Verlust des Fötus. Zum anderen korreliert die Überexpression von GDF-15, welche bei unterschiedlichen Malignitäten beobachtet werden kann, mit einer schlechten Prognose. Darüber hinaus verursacht das von Tumorzellen sezernierte GDF-15 das sogenannte „Anorexie-Kachexie Syndrom“ in Mäusen. Das Ziel meiner Arbeit war es, die immunmodulatorische Funktion von GDF-15 im Tumorkontext zu untersuchen, insbesondere durch eine Hemmung des Zielmoleküls in vitro und in vivo. Aus diesem Grund wurde der Schwerpunkt auf die Generierung und Charakterisierung monoklonaler, GDF-15 spezifischer, blockierender Antikörper gelegt. Diese wurden sowohl in vitro als auch in vivo getestet, was einen großen Teil dieser Arbeit darstellt.     

Ergebnisse
Es konnte gezeigt werden, dass GDF-15 in humanen gynäkologischen Tumoren wie auch in Hirntumoren überexprimiert ist. Weiterhin ließ sich zeigen, dass GDF-15 Effektorzellen des Immunsystems in vitro moduliert. Dabei verursacht GDF-15 eine moderate Herunterregulation des aktivierenden Killing Rezeptors NKG2D auf NK und CD8+ T Zellen, welcher eine hohe Bedeutung für eine effektive anti-tumorale Immunantwort hat. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass GDF-15 die Adhäsion von CD4+ und CD8+ T Zellen auf Endothelzellen in vitro herabsetzt. Eine daraus resultierende Reduktion der trans-endothelialen Migration von Leukozyten in entzündetes Gewebe erklärt möglicherweise die niedrige T Zell Infiltration in GDF-15 exprimierenden Tumoren, welche in vivo beobachtet werden konnten. Mäuse, denen (auf shRNA basierende) GDF-15-defiziente Gliomzellen appliziert wurden, zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe, welche GDF-15-exprimierenden Gliomzellen erhalten hatte, ein verlängertes Überleben, vermindertes Tumorwachstum und eine erhöhte Immunzellinfiltration in das Tumormikromillieu. GDF-15 ist ein lösliches Protein, das von mehr als 50 % aller soliden Tumore sezerniert wird und mit dem Grad der Malignität korreliert. Daher wurde postuliert, dass ein neutralisierender monoklonaler Antikörper gegen GDF-15 eine effektive neue Antikrebstherapie ermöglichen sollte. Solch ein Antikörper wurde entsprechend in GDF-15-defizienten Mäusen generiert. Unter verschiedenen Klonen wurde der Antikörper Klon B1-23 identifiziert, welcher  sowohl im Western Blot als auch im ELISA anwendbar ist. Dieser Klon detektiert ein drei-dimensionales Epitop des maturen GDF-15 Dimers mit hoher Affinität und Spezifität. Um den Antikörper für eine spätere Anwendung im Menschen humanisieren zu können, wurden die variablen Regionen des Klons B1-23 durch eine spezielle PCR Methode unter Verwendung degenerierter Primer und nachfolgender Klonierung in einen Sequenzierungsvektor identifiziert. Die hierdurch gewonnenen Sequenzen ermöglichten die Generierung von chimären und humanisierten Varianten von B1-23. Nach anschließender intensiver Charakterisierung konnte sowohl der ursprüngliche Maus-Antikörper B1-23 als auch der chimäre B1-23 Antikörper (ChimB1-23) und der humanisierte B1-23 Antikörper (H1L5) in einer Melanom Xenograft Studie in vivo getestet werden. Zwar ließ sich mit keinem der Antikörper eine signifikante Hemmung des Tumorwachstums beobachten. Als herausragendes Ergebnis zeigte sich allerdings, dass der durch GDF-15 induzierte Gewichtsverlust signifikant durch die Verabreichung der GDF-15 spezifischen Antikörper  verhindert werden konnte, was die antagonisierende Funktionalität des entwickelten Immunglobulins bestätigte.   

Schlussfolgerung
GDF-15 ist ein vielversprechendes Zielmolekül bei Krebserkrankungen, welches bei der Tumorprogression und Tumor-assoziierter Kachexie beteiligt ist. Es konnte ein monoklonaler Anti-GDF-15 Antikörper generiert werden, welcher zum einen molekularbiologisch zum Einsatz kam (z.B. Western Blot, ELISA, etc.) und zum anderen als antagonisierender Antikörper sowohl in vitro als auch in vivo Anwendung fand. Auch wenn B1-23 scheinbar keine Tumorwachstumshemmung durch die Depletion von GDF-15 in T Zell defizienten athymischen Mäusen zeigte, konnte derselbe Antikörper wie auch die abgeleiteten Varianten (chimärisiert und humanisiert) eindrücklich die Tumor assoziierte Kachexie im UACC-257 Melanom Modell verhindern. Der ausgebliebene antitumorale Effekt in unserem Melanom Modell in Nacktmäusen lässt sich nur zum Teil durch eine fehlende sekundäre Immunkomponente, insbesondere das Fehlen zytotoxischer T Zellen, erklären, da es in einem ähnlichen Xenograft Melanom Modell, welches in Auftragsforschung (CRO) durchgeführt wurde, zu einer Reduktion des Tumorwachstums durch die Applikation von B1-23 kam. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass T Zellen unerlässlich für eine effektive antitumorale Antwort sind, eine Annahme, die durch die Ergebnisse des syngenen Gliom Maus-Modells unterstützt wird, in welchem es durch das Ausschalten von Tumor produziertem GDF-15 zu einer erhöhten intratumoralen T Zell Infiltration und einem längeren Überleben kam.  Zusammengenommen erlauben uns diese Daten den Schluss, dass eine tumorbedingte Kachexie durch den GDF-15-Antikörper B1-23 bekämpft werden kann. Allerdings sind direkte B1-23 vermittelte antitumorale Effekte eher in immunkompetenten Modellen mit T Zellen als in einem athymischen, T Zell defizienten Nacktmaus-Modell zu erwarten.
KW  - Growth-differentiation Factor 15
KW  - GDF-15
KW  - Monoklonaler Antikörper
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - Therapie
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-132424
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heisig, Martin
T1  - Development of novel Listeria monocytogenes strains as therapeutic agents for targeted tumor therapy
T1  - Entwicklung von neuen Listeria monocytogenes Stämmen zur Anwendung in der Tumortherapie
N2  - Despite marked progress in development and improvement of cancer therapies the rate of cancer related death remained stable over the last years. Especially in treating metastases alternative approaches supporting current therapies are required. Bacterial and viral vectors have been advanced from crude tools into highly sophisticated therapeutic agents detecting and treating neoplastic leasions. They might be potent enough to fill in this therapeutic demand. In this thesis Listeria monocytogenes was investigated as carrier for targeted bacterial cancer therapy. One part of the study focussed on modification of a functional bacterial mRNA delivery system. Genomic integration of T7 RNA polymerase driving mRNA production allowed reduction to an one-plasmid-system and thereby partially relieved the growth retardation exerted by mRNA delivery. Importantly the integration allowed metabolic attenuation of the mRNA delivery mutant potentially enabling in vivo applications. Further expansion of the bacterial RNA delivery system for transfer of shRNAs was examined. Bacterial mutants producing high amounts of RNA containing shRNA sequences were constructed, however a functional proof of gene silencing on delivery in eukaryotic cell lines was not achieved. The second part of this thesis focussed on increasing tumor colonization by Listeria monocytogenes in vivo. Coating bacteria with antibodies against receptors overexpressed on distinct tumor cell lines enabled specific bacterial internalization into these cells in vitro. Optimization of the bacterial antibody coating process resulted in an up to 104-fold increase of intracellular bacteria. Combination of this antibody-mediated targeting with the delivery of prodrug-converting enzymes showed a cytotoxic effect in cell lines treated with the corresponding prodrug. Since incubation in murine serum completely abrogated antibodymediated bacterial internalization the antibodies were covalently linked to the bacteria for application in xenografted tumor mice. Bacteria coated and crosslinked in this manner showed enhanced tumor targeting in a murine tumor model demonstrating antibodymediated bacterial tumor targeting in vivo. Independent of antibody-mediated tumor targeting the intrinsic tumor colonization of different Listeria monocytogenes mutants was examined. Listeria monocytogenes &#916;aroA &#916;inlGHE colonized murine melanoma xenografts highly efficient, reaching up to 108 CFU per gram of tumor mass 7 days post infection. Taken together the presented data shows highly promising aspects for potential bacterial application in future tumor therapies. Combination of the delivery systems with antibodymediated- and intrinsic bacterial tumor targeting might open novel dimensions utilizing Listeria monocytogenes as therapeutic vector in targeted tumor therapy.
N2  - Die Weiterentwicklung der Therapiemöglichkeiten bei Krebserkrankungen hat trotz deutlicher Fortschritte nicht zu einer grundsätzlichen Verringerung der krebsbedingten Sterberate geführt. Besonders in der Behandlung von Metastasen werden alternative Therapieansätze zur Unterstützung der etablierten Standardmethoden benötigt. Insbesondere bakterielle und virale Vektoren wurden von groben Werkzeugen zu hochtechnischen therapeutischen Instrumenten verfeinert und könnten in der Zukunft diese therapeutische Lücke schliessen. In dieser Arbeit wurden verschiedene Aspekte der Anwendung von Listeria monocytogenes in der bakteriellen Tumortherapie untersucht. Im ersten Teil der Arbeit wurde das bereits publizierte System zur bakteriellen Übertragung von mRNAs modifiziert. Die genomische Integration der T7 RNA Polymerase, welche die mRNA herstellt, erlaubte die Reduktion der Plasmidzahl und verringerte die Stoffwechselbelastung auf die RNA-übertragenden Bakterien. Diese Integration erlaubte zum ersten Mal die metabolische Attenuation von RNAübertragenden Listerien und ermöglicht damit den in vivo Einsatz dieser Stämme. Als Erweiterung zur bakteriellen mRNA Übertragung wurde die Übetragung von shRNAs untersucht. Obwohl große Mengen an bakteriellen RNAs nachgewiesen wurden, die die shRNA Sequenz enthielten, konnte nach Infektion eukaryotischer Zellen mit diesen Bakterienmutanten keine funktionale Genregulation nachgewiesen werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde mit verschiedenen Methoden die Kolonisierung von Tumoren durch Listeria monocytoges verbessert. Durch Beladung der Bakterien mit Antikörpern gegen Rezeptoren, die auf bestimmten Tumorzellen überexprimiert werden, wurde die bakterielle Internalisierung in diese Zelllinien ermöglicht. Durch Optimierung des Antikörper-Beladungsprozesses konnte die Antikörper-vermittelte bakterielle Internalisierung auf das 104 fache der Kontrollen gesteigert werden. In Verbindung mit der Übertragung von Enzymen, die Medikamentenvorstufen in cytotoxische Medikamente umwandeln, konnten in Zellen, die mit der Medikamentenvorstufe inkubiert wurden, zytotoxische Effekte beobachtet werden. Da aber die Behandlung Antikörper-beladener Bakterien mit murinem Serum die spezifische Internalisierung vollständig verhindert, wurden die Antikörper für die Anwendung in Xenograft Tumormäusen kovalent an die Bakterien gebunden. Auf diese Weise behandelte Bakterien zeigten eine verbesserte Tumorzielsteuerung bei Beladung mit tumorbindenden Antikörpern. Unabhängig von der Antikörper-vermittelten Tumorzielsteuerung wurde die Tumorkolonisation verschiedener Listeria monocytogenes Mutanten untersucht. Insbesondere Listeria monocytogenes &#916;aroA &#916;inlGHE kolonisierte Melanom-Xenograft Tumoren sehr effizient und erreicht bis zu 108 CFU pro Gramm Tumormasse. Zusammengefasst zeigt diese Arbeit verschiedene vielversprechende Aspekte der bakteriellen Tumortherapie, die möglicherweise in Zukunft angewandt werden können. Durch Verbindung der RNA-Transfersysteme mit Antikörper-vermittelter- und intrinsischer Tumorzielsteuerung können neue Möglichkeiten für den Einsatz von Listeria monocytogenes als therapeutischer Vektor geschaffen werden.
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - Therapie
KW  - Angewandte Mikrobiologie
KW  - bacterial cancer therapy
KW  - bacterial tumor targeting
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-48628
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wendlinger, Simone Alice
T1  - Function of Peripheral Blood Eosinophils in Melanoma
T1  - Funktion der Eosinophilen Granulozyten aus dem peripheren Blut im Melanom
N2  - Despite accounting for only a small proportion of all skin cancers, malignant melanoma 
displays a serious health risk with increasing incidence and high mortality rate. Fortunately, 
advances in the treatment of malignant melanoma now prolong survival and enhance response 
and treatment efficacy. Established biomarkers help evaluate disease progression and 
facilitate choosing appropriate and individual treatment options. However, the need for easily
accessible and reliable biomarkers is rising to predict patient-specific clinical outcome. 
Eosinophil infiltration into the tumor and high peripheral eosinophil counts prior and during 
treatment have been associated with better response in patients for various cancer entities, 
including melanoma. An analysis of a heterogeneous study cohort reported high serum ECP 
levels in non-responders. Hence, eosinophil frequency and serum ECP as a soluble 
eosinophil-secreted mediator were suggested as prognostic biomarkers in melanoma. We 
examined whether melanoma patients treated with first-line targeted therapy could also benefit 
from the effects of eosinophils. In total, 243 blood and serum samples from patients with 
advanced melanoma were prospectively and retrospectively collected before and after drug 
initiation. To link eosinophil function to improved clinical outcome, soluble serum markers and 
peripheral blood counts were used for correlative studies using a homogeneous study cohort.
In addition, functional and phenotypical characterizations provided insights into the expression 
profile and activity of freshly isolated eosinophils, including comparisons between patients and 
healthy donors.
Our data showed a significant correlation between high pre-treatment blood eosinophil counts 
and improved response to targeted therapy and by trend to combinatorial immunotherapy in 
patients with metastatic melanoma. In accordance with previous studies our results links 
eosinophil blood counts to better response in melanoma patients. High pre-treatment ECP 
serum concentration correlated with response to immunotherapy but not to targeted therapy.
Eosinophils from healthy donors and patients showed functional and phenotypical similarities. 
Functional assays revealed a strong cytotoxic potential of blood eosinophils towards 
melanoma cells in vitro, inducing apoptosis and necrosis. In addition, in vitro cytotoxicity was
an active process of peripheral eosinophils and melanoma cells with bidirectional features and 
required close cell-cell interaction. The extent of cytotoxicity was dose-dependent and showed 
susceptibility to changes in physical factors like adherence. Importantly, we provide evidence 
of an additive tumoricidal function of eosinophils and combinatorial targeted therapy in vitro. In 
summary, we give valuable insights into the complex and treatment-dependent role of 
eosinophils in melanoma. As a result, our data support the suggestion of eosinophils and their 
secreted mediators as potential prognostic biomarkers. It will take additional studies to 
examine the molecular mechanisms that underlie our findings.
N2  - Obwohl das Maligne Melanom nur einen geringen Anteil aller Hautkrebsarten ausmacht, stellt es ein ernstzunehmendes Gesundheitsrisiko mit steigender Inzidenz und hoher Sterblichkeitsrate dar. Durch Fortschritte in der Behandlung des malignen Melanoms konnten die Überlebenszeit verlängert und das Ansprechen und die Wirksamkeit der Behandlung verbessert werden. Etablierte Biomarker helfen bei der Bewertung des Krankheitsverlaufs und erleichtern die Wahl geeigneter und individueller Behandlungsoptionen. Der Bedarf an leicht zugänglichen und zuverlässigen Biomarkern zur Vorhersage patientenspezifischer klinischer Ergebnisse nimmt zu. Die Infiltration von Eosinophilen in den Tumor und hohe periphere Eosinophilenzahl vor und während der Behandlung wurden mit einem besseren Ansprechen bei Patienten mit verschiedenen Tumorarten, einschließlich des Melanoms, in Verbindung gebracht. Eine Analyse einer heterogenen Patientenkohorte berichtete über hohe ECP-Serumspiegel bei Patienten, die nicht auf eine Melanombehandlung ansprechen. Daher wurden periphere Eosinophile im Blut und ECP im Serum, als löslicher, von Eosinophilen sekretierter Mediator, als prognostische Biomarker für das Melanom vorgeschlagen. Wir untersuchten, ob sich die positive Wirkung der peripheren Eosinophilen beim Melanom auf Patienten übertragen lässt, die mit einer zielgerichteten Erstlinientherapie behandelt werden. Insgesamt wurden 243 Blut- und Serumproben von Patienten mit fortgeschrittenem Melanom prospektiv und retrospektiv vor und nach Einleitung einer medikamentösen Behandlung gesammelt. Um die Eosinophilenfunktion mit einem verbesserten klinischen Ergebnis in Verbindung zu bringen, wurden lösliche Serummarker und periphere Blutbilder für korrelative Studien in einer homogenen Studienkohorte analysiert. Darüber hinaus lieferten funktionelle und phänotypische Charakterisierungen Einblicke in das Expressionsprofil und die Aktivität von frisch isolierten Eosinophilen. Vergleiche von Patienten und gesunden Spendern wurden ebenfalls durchgeführt. Unsere Daten zeigten, dass eine hohe prätherapeutische Eosinophilenzahl im Blut zu einer signifikanten Verbesserung des Ansprechens auf eine zielgerichtete Therapie und tendenziell zu einer Verbesserung des Ansprechens auf eine kombinatorische Immuntherapie bei Patienten mit metastasiertem Melanom beiträgt. In Übereinstimmung mit bereits publizierten Studien bringen unsere Ergebnisse eine erhöhte Eosinophilenzahl im Blut mit einem besseren Ansprechen bei Melanompatienten in Verbindung. Eine hohe prätherapeutische ECP- Serumkonzentration korrelierte mit dem Ansprechen auf eine Immuntherapie, nicht aber auf eine zielgerichtete Therapie. Eosinophile von gesunden Spendern und Patienten wiesen zudem funktionelle und phänotypische Ähnlichkeiten auf. Außerdem zeigten funktionelle Tests ein starkes zytotoxisches Potenzial von Eosinophilen gegenüber Melanomzellen in vitro. Periphere Eosinophile lösten Apoptose und Nekrose in den Melanomzellen aus. Darüber 3 hinaus war die Zytotoxizität in vitro ein aktiver Prozess zwischen peripheren Eosinophilen und Melanomzellen mit bidirektionalem Einfluss und erforderte eine enge Zell-Zell-Interaktion. Das Ausmaß der Zytotoxizität war dosisabhängig und zeigte eine Anfälligkeit für Veränderungen der physikalischen Faktoren wie der Adhärenz. Wir konnten Beweise für eine additive tumorizide Funktion von Eosinophilen und einer kombinatorischen zielgerichteten Therapie in vitro liefern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit wertvolle Einblicke in die komplexe und behandlungsabhängige Rolle der Eosinophilen beim Melanom bietet. Unsere Daten unterstützen den Vorschlag, Eosinophile und die von ihnen sekretierten Mediatoren als potenzielle prognostische Biomarker zu verwenden. Weitere Studien sind erforderlich, um die molekularen Mechanismen unserer Beobachtungen zu entschlüsseln.
KW  - Melanom
KW  - Therapie
KW  - Granulozyten
KW  - Targeted therapy
KW  - Peripheral eosinophils
KW  - Malignant melanoma
KW  - Biomarker
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-301194
PB  - Cancers (Basel)
ER  - 
TY  - THES
A1  - Firdessa Fite, Rebuma
T1  - Use of polyhexanide and nanomedicine approach for effective treatments of cutaneous leishmaniasis
T1  - Die Verwendung von Polyhexaniden und Konzepten der Nanomedizin zur effektiven Behandlung kutaner Leishmaniose
N2  - Despite huge suffering caused by cutaneous leishmaniasis (CL), there is no effective and affordable treatment strategy against CL and no licensed vaccines. The current treatments show limited efficacy and high toxicity. Improved therapies through discovery of novel drugs and/or an alternative treatment approaches are/is urgently needed. We aimed at identifying a novel antileishmanial agent and developing an innovative nanoparticle (NP) based platform for safe and effective treatments against CL. We discovered that polyhexanide (PHMB), a widely used antimicrobial polymer and wound antisepsis, shows an inherent antileishmanial activity at submicromolar concentrations. PHMB appears to kill L. major parasites via a dual mechanism involving disruption of membrane integrity and selective chromosome condensation. However, host chromosomes binding appear to be limited by exclusion from mammalian cell nuclei. Moreover, we attempted to establish effective drug delivery systems that overcome the various shortcomings in the present treatment of CL. In this scenario, we initially studied the cellular interactions of NPs and their uptake mechanisms into mammalian cells before applying them in drug delivery system. We obtained clear evidence for the involvement of multiple endocytic routes to internalize NPs. Physicochemical properties of NPs, cell type, temperature and pathogenesis of the target diseases were shown to be determinant factors. Thereafter, a mechanism based host- and pathogen-directed combination therapy comprising PHMB and CpG ODN immunomodulator was established for overall synergistic effect against CL. It simultaneously targets the pathogen and the host immunity with effective delivery system. The results show that PHMB binds to CpG ODN and form stable nanopolyplexes for efficient cell entry and therapy. The nanopolyplexes displayed enhanced cellular uptake and antileishmanial potency while drastically reducing the toxicity against mammalian cells. In conclusion, our findings clearly indicate that PHMB can be used as effective candidate drug against CL and as non-viral delivery of immunomodulatorynucleic acids. Moreover, our proof-of concept study showed nanomedicine approaches are effective strategy to challenge CL and other human diseases.
N2  - Obgleich enorme Leiden mit der kutanen Leishmaniose einhergehen stehen bis dato keine wirkungsvollen und erschwinglichen Therapien oder zugelassene Impfstoffe zur Verfügung. Die derzeitigen Behandlungsmethoden sind kaum effektiv und zeichnen sich vor allem durch ihre enormen Nebenwirkungen aus. Aus diesem Grund ist die Erforschung neuartiger Wirkstoffe und Therapieansätze gegen kutane Leishmaniose zwingend notwendig. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entdeckung eines neuen antileishmanialen Wirkstoffes und die Etablierung eines innovativen und auf Nanopartikeln basierenden Verfahrens zur sicheren und effizienten Behandlung der kutanen Leishmaniose. Das Polyhexanid, welches bereits Verwendung als antimikrobielles Polymer und als Wundantiseptikum findet, weist bereits in submikromolaren Konzentrationen eine immanente antileishmaniale Wirkung auf. Den Beobachtungen zu Folge beeinflusst das Polyhexanid die Integrität der parasitären Zellmembran und führt zur selektiven Chromosomenkondensation des Parasiten Leishmania major. Eine potentielle Chromosomenmodifikation in der Säugetierzelle wird durch den Ausschluss des Polyhexanides aus dem Zellkern verhindert. Um die zahlreichen Mängel der aktuellen Behandlungsmethoden gegen kutane Leishmaniose zu überwinden, wurde zudem ein effizientes System der Wirkstoffabgabe etabliert. Diesbezüglich wurden zunächst die zellulären Wechselwirkungen der Nanopartikel und deren Aufnahme in die Säugtierzelle untersucht ehe diese als Vehikel für den Wirkstoff verwendet wurden. Es konnte gezeigt werden, dass die Nanopartikel über mehrere endozytische Wege internalisiert werden. Physikochemische Eigenschaften der Nanopartikel, der Zelltyp, die Temperatur und erregerspezifische Pathogenese gehören zu den beeinflussenden Faktoren. Daraufhin wurde  
eine Kombinationstherapie bestehend aus Polyhexaniden und dem unmethylierten Immunmodulator Zystein-Phosphat-Guanin Oligodeoxynukleotid mit synergistischen antileishmanialen Auswirkungen, etabliert. Dies gestattet eine gegen den Erreger zielgerichtete Behandlung und die zeitgleiche Stimulierung der Wirtsimmunität. Die Bildung eines stabilen Nanopolyplexes bestehend aus dem Polyhexanid und dem oben genannten Immunmodulator befähigen die effiziente Aufnahme in die Zelle und somit die Behandlung. Der Nanopolyplex ermöglicht eine verbesserte Aufnahme in die Zelle und antileishmaniale Wirksamkeit wohingegen die Toxizität gegenüber Säugetierzellen drastisch reduziert ist. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Polyhexanide als effizienter Wirkstoffkandidat gegen kutane Leishmaniose und als nicht-viraler Träger von immunmodulatorischen Nukleinsäuren zu betrachten sind. Zugleich wurde gezeigt, dass die Nanomedizin einen wertvollen Beitrag zur Bekämpfung der kutanen Leishmaniose und sicherlich auch anderer Krankheitserregern leisten kann.
KW  - Leishmaniose
KW  - Nanoparticles
KW  - Therapie
KW  - polymer
KW  - Nanomedizin
KW  - Nanomedicine
KW  - PHMB
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-115072
ER  -