TY  - THES
A1  - Trinks, Nora Isabel
T1  - Super-resolution fluorescence microscopic visualization and analysis of interactions between human immune cells and \(Aspergillus\) \(fumigatus\)
T1  - Hochaufgelöste, fluoreszenzmikroskopische Visualisierung und Analyse der Interaktionen zwischen humanen Immunzellen und \(Aspergillus\) \(fumigatus\)
N2  - The mold Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) is known as human pathogen and can cause life-threatening infections in humans with a weakened immune system. This is a known complication in patients receiving glucocorticoids, e.g. after hematopoietic stem cell transplantation or solid organ transplantation. Although research in the field of immune cell/fungus interaction has discovered key strategies how immune cells fight against infectious fungi, our knowledge is still incomplete. In order to develop effective treatment options against fungal infections, a detailed understanding of their interactions is crucial. Thus, visualization of immune cell and fungus is an excellent approach to gain further knowledge. For a detailed view of such interaction processes, a high optical resolution on nanometer scale is required. There is a variety of super resolution microscopy techniques, enabling fluorescence imaging beyond the diffraction limit. This work combines the use of three complementary super resolution microscopy techniques, in order to study immune cell/fungus interaction from different points of view.
Aim of this work is the introduction of the recently invented imaging technique named expansion microscopy (ExM) for the study of immune cell/fungus interactions. The core aspect of this method is the physical magnification of the specimen, which increases the distance between protein structures that are close to each other and which can therefore be imaged separately.
The simultaneous magnification of primary human natural killer (NK) cells and A. fumigatus hyphae was established in this work using ExM. Reorganization of cytoskeletal components of interacting NK cells was demonstrated here, by expansion of the immunological synapse (IS), formed between NK cells and A. fumigatus. In addition, reorganization of the microtubule-organizing center (MTOC) towards fungal hyphae and an accumulation of actin at the IS has been observed. Furthermore, ExM has been used to visualize lytic granules of NK cells after degranulation. After magnification of the specimen, lysosome associated protein 1 (LAMP1) was shown to surround perforin. In absence of the plasma membrane-exposed degranulation marker LAMP1, a “ring-shaped” structure was often observed for fluorescently labeled perforin. Volume calculation of lytic granules demonstrated the benefit of ExM. Compared to pre-expansion images, analyses of post-expansion images showed two volume distributions for degranulated and non-degranulated NK cells. In addition, this work emphasizes the importance of determining the expansion factor for a structure in each species, as variations of expansion factors have been observed. This factor, as well as possible sample distortions should be considered, when ExM is used in order to analyze the interaction between two species.
A second focus of this work is the visualization of a chimeric antigen receptor (CAR), targeting an epitope on the cell wall of A. fumigatus. Structured illumination microscopy (SIM) revealed that the CAR is part of the immunological synapse of primary human CAR T cells and CAR-NK-92 cells. At the interaction site, an accumulation of the CAR was observed, as well as the presence of perforin. CAR accumulation at fungal hyphae was further demonstrated by automated live cell imaging of interacting CAR-NK-92 cells, expressing a fluorescent fusion protein.
Additionally, the use of direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) gave first insights in CAR expression levels on the basal membrane of CAR-NK-92 cells, with single molecule sensitivity. CAR cluster analyses displayed a heterogeneous CAR density on the basal membrane of transfected NK 92 cells.
In summary, this work provides insights into the application of ExM for studying the interaction of primary human NK cells and A. fumigatus for the first time. Furthermore, this thesis presents first insights regarding the characterization of an A. fumigatus-targeting CAR, by applying super-resolution fluorescence microscopy, like SIM and dSTORM.
N2  - Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) ist bekannt als Humanpathogen und kann lebensbedrohliche Infektionen bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem verursachen. Dies ist eine bekannte Komplikation bei Patienten die Glucocorticoide erhalten, z.B. nach einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation oder soliden Organtransplantation. Obwohl die Forschung im Bereich der Immunzelle/Pilz Interaktion Schlüsselstrategien entdeckt hat, wie Immunzellen infektiöse Pilze bekämpfen, ist unser Wissen immer noch unvollständig. Um effektive Therapieoptionen gegen Pilzinfektionen zu entwickeln, ist ein detailliertes Verständnis ihrer Interaktionen äußerst wichtig. Die Visualisierung von Immunzelle und Pilz ist daher ein exzellenter Ansatz um weitere Erkenntnisse zu gewinnen. Für einen detaillierten Einblick in solche Interaktionsprozesse ist eine hohe optische Auflösung im Nanometerbereich erforderlich. Hierzu gibt es eine Vielzahl an hochauflösenden Mikroskopietechniken, die es ermöglichen, Fluoreszenzbildgebung jenseits der Beugungsbegrenzung zu erzielen. Diese Arbeit kombiniert die Nutzung von drei sich ergänzenden hochauflösenden Mikroskopietechniken, um die Interaktion von Immunzelle/Pilz aus verschiedenen Blickwinkeln zu studieren.
Ziel dieser Arbeit ist das Einführen der kürzlich entwickelten Bildgebungsmethode, namens Expansions-Mikroskopie (engl. expansion microscopy, kurz: ExM), um Immunzelle/Pilz Interaktionen zu studieren. Kernaspekt dieser Methode ist die physische Vergrößerung der Probe, wodurch der Abstand zwischen nahe beieinanderliegenden Proteinstrukturen vergrößert wird und diese daher separiert aufgenommen werden können.
Die simultane Vergrößerung von primären humanen Natürlichen Killerzellen (engl. Natural Killer, kurz: NK) und A. fumigatus Hyphen wurde in dieser Arbeit mittels ExM etabliert. Durch Expansion der Immunologischen Synapse (engl. immunological synapse, kurz: IS), ausgebildet zwischen NK Zellen und A. fumigatus, konnte hier die Reorganisation von Bestandteilen des Zytoskeletts interagierender NK Zellen gezeigt werden. Darüber hinaus konnte eine Reorganisation des Mikrotubuli-organisierenden Zentrums (engl. microtubule-organizing center, kurz: MTOC) in Richtung Pilzhyphen, sowie eine Anreicherung von Aktin an der IS beobachtet werden. Außerdem konnte ExM genutzt werden, um lytische Granula von NK Zellen nach Degranulation zu visualisieren. Für das Lysosom-assoziierte Membranprotein 1 (engl. lysosome-associated protein 1, kurz: LAMP1) konnte nach Vergrößerung der Probe gezeigt werden, dass es Perforin umgibt. Unter Abwesenheit des Plasmamembran-exponierten Degranulations-Markers LAMP1 wurde oft eine „ringförmige“ Struktur für fluoreszenzmarkiertes Perforin beobachtet. Die Volumen Berechnung von lytischen Granula demonstrierte den Nutzen der ExM. Im Vergleich zu Analysen von Bildern vor Expansion, zeigten Analysen von Bildern nach Expansion zwei Verteilungen für die Volumengröße degranulierter und nicht-degranulierter NK Zellen. Zusätzlich unterstreicht diese Arbeit die Wichtigkeit, den Expansionsfaktor für eine Struktur aus jeder Spezies zu bestimmen, da Variationen für Expansionsfaktoren beobachtet wurden. Dieser Faktor sollte ebenso wie mögliche Proben-Deformationen in Betracht gezogen werden, wenn ExM genutzt wird, um die Interaktion zwischen zwei Spezies zu analysieren.
Ein zweiter Fokus dieser Arbeit ist die Visualisierung eines chimärischen Antigenrezeptors (engl. chimeric antigen receptor, kurz: CAR), der ein Epitop auf der Zellwand von A. fumigatus erkennt. Strukturierte Beleuchtungs-Mikroskopie (engl. structured illumination microscopy, kurz: SIM) zeigte, dass der CAR Teil der Immunologischen Synapse von primären CAR-T Zellen und CAR-NK-92 Zellen ist. Eine Anreicherung des CARs, an der Interaktionsseite wurde beobachtet, so wie das Vorhandensein von Perforin. Die Anreicherung vom CAR an der Pilz-Hyphe wurde ferner durch automatisierte Lebend-Zell-Bildgebung interagierender CAR-NK-92 Zellen demonstriert, die ein fluoreszierendes Fusionsprotein exprimieren.
Zusätzlich lieferte das Nutzen von direkter stochastischer optischer Rekonstruktions-Mikroskopie (engl. direct stochastic optical reconstruction microscopy, kurz: dSTORM) erste Einblicke in CAR Expressionslevel auf der basalen Membran von CAR-NK-92 Zellen, mit Einzelmolekül Empfindlichkeit. CAR Cluster Analysen zeigten eine heterogene CAR Dichte auf der basalen Membran transfizierter NK-92 Zellen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit erstmals Einblicke in die Anwendung von ExM für die Untersuchung der Interaktion von primären humanen NK Zellen und A. fumigatus liefert. Zudem präsentiert die Thesis erste Einblicke hinsichtlich der Charakterisierung eines A. fumigatus-erkennenden CARs, unter Anwendung von hochauflösender Fluoreszenzmikroskopie, wie SIM oder dSTORM.
KW  - Mikroskopie
KW  - Konfokale Mikroskopie
KW  - Fluoreszenzmikroskopie
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Expansion Microscopy
KW  - Structured Illumination Microscopy
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-266407
ER  - 
TY  - THES
A1  - Shahnian, Andrej
T1  - Regulation von DNAM-1, CD96 und TIGIT durch IL-12 in Natürlichen Killer (NK-) Zellen
T1  - Regulation of DNAM-1, CD96 and TIGIT by IL-12 in natural killer (NK-) cells
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von IL-12 auf die Rezeptoren DNAM-1, TIGIT und CD96 auf NK-Zellen näher zu untersuchen. Wir konnten nachweisen, dass IL-12 den Rezeptor DNAM-1 hochreguliert. CD96 wurde nach 48-stündiger Inkubation mit IL-12 bei frisch isolierten NK-Zellen zunächst ebenfalls hochreguliert, nach längerer in vitro Kultur mit IL-2/IL-15 und anschließender Intervention mit IL-12 für 48h fiel CD96 allerdings wieder unter das Ausgangsniveau ab. Die höchste Steigerung der Expression durch IL-12 konnte an den Rezeptoren CD62L (Adhäsion) und CD161 (Inhibition) beobachtet werden. 
Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass IL-12 einen Einfluss auf das Verhältnis der NK-Subpopulationen besitzt, indem es durch Hochregulation von CD56 und Herabregulation von CD16 zu einer Umwandlung von CD56dimCD16+ NK-Zellen zu CD56brightCD16- NK-Zellen beitrug. Während bei beiden Populationen DNAM-1 hochreguliert wurde, stieg die Expression von CD96 in der CD56dim Population, fiel aber in der CD56bright Population. Die Expression von TIGIT verhielt sich in der IL-15 Gruppe gegensätzlich dazu. 
IFN-γ konnte die Expression der Liganden für DNAM-1, TIGIT und CD96 auf einer der untersuchten Tumorzelllinien (SK-ES-1) steigern. 
Die Zytotoxizität von NK-Zellen konnte nicht durch IL-12 gesteigert werden. Indessen konnten wir feststellen, dass DNAM-1 für die Aufrechterhaltung der zytotoxischen Funktion essentiell war und eine Blockierung von DNAM-1 zu einer drastischen Verringerung derselben geführt hat. Dagegen konnten die NK-Zellen ihre Funktion nach der Blockierung von CD96 weitestgehend aufrechterhalten, es kam allerdings auch nicht zu einer gesteigerten Lyse von Tumorzellen. 
Die Ergebnisse verdeutlichten, dass IL-12 zwar die Expression von DNAM-1 auf NK-Zellen zu steigern vermochte, dies allerdings nicht zu einer gesteigerten Zytotoxizität der NK-Zellen gegenüber den getesteten drei Tumorzelllinien geführt hat.
N2  - The main focus of this work was to examine the influence of IL-12 on the receptors DNAM-1, CD96 and TIGIT on natural killer cells. We could show that IL-12 upregulates DNAM-1 expression. CD96 was upregulated on fresh isolated NK cells as well after 48h incubation with IL-12, however after 7 days in culture with IL-2/IL-15 CD96 was downregulated after treatment with IL-12. The highest increase of expression after treatment with IL-12 was observed for the receptors CD62L (adhesion) and CD161 (inhibitory).   
Our data suggested that IL-12 has an impact on the balance of the two subpopulations of NK cells. We suggested that via upregulation of CD56 and downregulation of CD16, IL-12 led to a turn from the CD56dimCD16+ NK-cell-population to the CD56brightCD16- population. In both populations DNAM-1 was upregulated, whereas the expression of CD96 was upregulated in the CD56dim population but downregulated in the CD56bright population. The expression of TIGIT was contrary to that of CD96 (in the IL-15 treated group).   
IFN-Y could increase the expression of the ligands of DNAM-1, TIGIT and CD96 (CD155 and CD112) on one of the examined tumor cell lines (SK-ES-1). 
Treatment with IL-12 was not able to increase the cytotoxicity of NK cells towards tumor cell lines. Instead we could demonstrate that DNAM-1 was essential for NK cell function and blocking of DNAM-1 dramatically decreased cytotoxicity. However blocking of CD96 had no impact on NK cell cytotoxicity. 
Our results show that although IL-12 increased expression of DNAM-1 on NK cell surface it had no positive impact on NK cell cytotoxicity towards three different tumor cell lines.
KW  - Interleukin 12
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - DNAM-1
KW  - CD96
KW  - TIGIT
KW  - natural killer cells
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-238830
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lauber, Paloma
T1  - Die Rolle individueller NFAT-Faktoren in Lymphozyten und Keratinozyten
T1  - The role of individual NFAT factors in lymphocytes and keratinocytes
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle der Transkriptionsfaktoren NFATc1/αA bzw. NFATc1/ßC und NFATc2 in NK-Zellen und die Rolle der Faktoren NFATc1-4 und NFAT5 in Keratinozyten analysiert. Die Familie der Nuclear Factor of Activated T-cell (NFAT) Transkriptionsfaktoren besteht aus fünf Mitgliedern, welche entscheidend die Gentranskription bei Immunantworten beeinflussen. Nach Antigenaktivierung wird in Lymphozyten die Expression des Nfatc1-Gens stark induziert. Die Akkumulation der dabei gebildeten kurzen Isoform NFATc1/αA ist für die Zytokinproduktion als Effektorfunktion sowie für die Proliferation und das Überleben aktivierter Zellen verantwortlich. Das kurze NFATc1-Protein unterscheidet sich nicht nur strukturell, sondern auch funktionell von fast allen anderen NFAT-Proteinen. Um neue Erkenntnisse über die Funktion der Isoform NFATc1/αA in Lymphozyten zu gewinnen, wurden KT12 NK-Zellen mit NFATc1/αA bzw. NFATc1/ßC und NFATc2- exprimierenden Vektoren transfiziert, geklont, stimuliert und anschließend auf ihre jeweilige Apoptoserate und die Zytokinsynthese bzw. -expression hin untersucht. Die gewählten KT12-Hybridoma-Zellen erwiesen sich allerdings in ihrer intendierten Funktion als Testzellen für die Über-Expression von NFATc-Proteinen in NK-Zellen als ungeeignet. 
Fehlregulationen von NFAT-Signalwegen werden mit einer fehlerhaften Entwicklung des Immunsystems, mit der Entstehung von Autoimmunerkrankungen und mit Krebs in Verbindung gebracht. Um die Rolle von NFAT-Faktoren in Keratinozyten besser zu verstehen, wurden HaCaT-Zellen und primäre humane Keratinozyten mit Differenzierungssignalen bzw. UVB-Licht stimuliert. Änderungen der Transkription von NFAT-Faktoren, Keratinozyten-spezifischen Proteinen und Chemokinen wurden mittels qRT-PCR-Assays detektiert und analysiert. Insgesamt konnte die Beteiligung von NFAT-Faktoren am Differenzierungsprozess und an der UV-Antwort von Keratinozyten gezeigt werden. Es zeigte sich tendenziell eine stärkere Induktion der kurzen NFATc1-Isoform im Vergleich zu langen NFATc1-Isoformen, was die Frage nach einer besonderen Funktion der kurzen NFATc1-Isoform in Keratinozyten aufwirft. Generell ließen sich besonders hohe Expressionslevel des Transkriptionsfaktors NFAT5 - verglichen mit anderen NFAT-Faktoren - messen. Für die Entwicklung von Therapien, welche die Ursachen und Folgen einer dysregulierten Hautbarrierenbildung behandeln, könnten sich weitere Studien zu einzelnen NFAT-Faktoren bzw. NFATc1-Isoformen als zielführend erweisen.
N2  - In the present work the role of the transcription factors NFATc1/αA or NFATc1/ßC and NFATc2 in NK cells and the role of the factors NFATc1-4 and NFAT5 in keratinocytes were investigated. The nuclear factor of activated T-cell (NFAT) transcription factor family consists of five members that critically influence gene transcription in immune responses. Following antigen activation, expression of the Nfatc1 gene is strongly induced in lymphocytes. Accumulation of the short NFATc1/αA isoform - formed in this process - is responsible for cytokine production as an effector function and for proliferation along with the survival of activated cells. The short NFATc1 protein differs not only structurally but also functionally from almost all other NFAT proteins. To gain new insights into the function of the NFATc1/αA isoform in lymphocytes, KT12 NK cells were transfected with NFATc1/αA, NFATc1/ßC or NFATc2- expressing vectors. The KT12 cells were cloned, stimulated and subsequently analyzed for their respective apoptosis rates together with cytokine synthesis or expression. However, the selected KT12 hybridoma cells proved to be unsuitable in their function as test cells for the overexpression of NFATc proteins in NK cells. 
Misregulation of NFAT signaling pathways has been associated with defective development of the immune system and autoimmune diseases and cancer. To better understand the role of NFAT factors in keratinocytes, HaCaT cells and primary human keratinocytes were stimulated with differentiation signals and UVB light, respectively. Changes in transcription of NFAT factors, keratinocyte-specific proteins and chemokines were detected and analyzed by qRT-PCR assays. Overall, the involvement of NFAT factors in the differentiation process and UV response of keratinocytes was demonstrated. The short NFATc1 isoform tended to be more strongly induced compared with long NFATc1 isoforms, raising the question of a special function of the short NFATc1 isoform in keratinocytes. Particularly high expression levels of the transcription factor NFAT5 - compared to other NFAT factors - could be measured. For the development of therapies that treat the causes and consequences of dysregulated skin barrier formation further studies on individual NFAT factors or NFATc1 isoforms will prove useful.
KW  - Keratinozyt
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Chemokin CXCL10
KW  - Chemokine
KW  - NFAT
KW  - Differenzierung
KW  - UV-Strahlung
KW  - Keratine
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240119
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weiß, Esther
T1  - Host-pathogen interactions of natural killer cells and Aspergillus fumigatus: Relevance of immune cell cross-talk and fungal recognition receptors
T1  - Wirt-Pathogen Interaktionen von natürlichen Killerzellen und Aspergillus fumigatus: Relevanz von Immunzellinteraktionen und fungalen Erkennungsrezeptoren
N2  - The human pathogen Aspergillus (A.) fumigatus is a fungal mold that can cause severe infections in immunocompromised hosts. Pathogen recognition and immune cell cross-talk are essential for clearing fungal infections efficiently. Immune cell interactions in particular may enhance individual cell activation and cytotoxicity towards invading pathogens. 
This study analyzed the reciprocal cell activation of natural killer (NK) cells and monocyte-derived dendritic cells (moDCs) after stimulation with A. fumigatus cell wall fractions and whole-cell lysates. Furthermore, the impact of the on moDCs expressed fungal receptors Dectin-1 and TLR-2 on NK cell activation was analyzed. Stimulation of moDCs with ligands for Dectin-1 and TLR-2 and transfer of soluble factors on autologous NK cells showed that moDCs could induce NK cell activation solely by secreting factors. In summary, both cell types could induce reciprocal cell activation if the stimulated cell type recognized fungal morphologies and ligands. However, moDCs displayed a broader set of A. fumigatus receptors and, therefore, could induce NK cell activation when those were not activated by the stimulus directly.
Consequently, new fungal receptors should be identified on NK cells. The NK cell characterization marker CD56 was reduced detected in flow cytometry after fungal co-culture. Notably, this decreased detection was not associated with NK cell apoptosis, protein degradation, internalization, or secretion of CD56 molecules. CD56 was shown to tightly attach to hyphal structures, followed by its concentration at the NK-A. fumigatus interaction site. Actin polymerization was necessary for CD56 relocalization, as pre-treatment of NK cells with actin-inhibitory reagents abolished CD56 binding to the fungus. Blocking of CD56 suppressed fungal mediated NK cell activation and secretion of the immune-recruiting chemokines MIP-1α, MIP-1β, and RANTES, concluding that CD56 is functionally involved in fungal recognition by NK cells.
CD56 binding to fungal hyphae was inhibited in NK cells obtained from patients during immune-suppressing therapy after allogeneic stem cell transplantation (alloSCT). Additionally, reduced binding of CD56 correlated with decreased actin polymerization of reconstituting NK cells challenged with the fungus. The immune-suppressing therapy with corticosteroids negatively influenced the secretion of MIP-1α, MIP-1β, and RANTES in NK cells after fungal stimulation ex vivo. Similar results were obtained when NK cells from healthy donors were treated with corticosteroids prior to fungal co-culture. Thus, corticosteroids were identified to have detrimental effects on NK cell function during infection with A. fumigatus.
N2  - Der humanpathogene Pilz Aspergillus (A.) fumigatus kann lebensbedrohliche Infek-tionen in immunsupprimierten Patienten verursachen. Die Immunerkennung von Patho-genen sowie die Wechselwirkungen zwischen Immunzellen sind essentiell für die erfolg-reiche Bekämpfung von Pilzinfektionen. Zell-Zell-Interaktionen tragen zur gegenseitigen Aktivierung bei und können somit die Zytotoxizität gegenüber eindringenden Pathogenen steigern.
In dieser Arbeit wurde die gegenseitige Zellaktivierung von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) und die aus Monozyten generierten, dendritischen Zellen (DZ) nach Stimula-tion mit Zellwandfraktionen und Zelllysaten des Pilzes A. fumigatus analysiert. Des Weite-ren wurde der Einfluss dendritischer Rezeptoren auf die NK-Zellaktivierung untersucht. Die Stimulation mit Liganden für Dectin-1 und TLR-2 induzierte die Freisetzung löslicher Faktoren, welche ausreichend waren, um autologe NK-Zellen zu stimulieren. Zusammen-fassend ist zu sagen, dass DZ mehr Rezeptoren zur Pilzerkennung exprimieren und so-mit NK-Zellen auch dann aktivieren konnten, wenn diese, aufgrund fehlender Rezepto-ren, nicht stimuliert wurden.
Basierend auf diesen Ergebnissen sollten neue Pathogen-Erkennungsrezeptoren auf NK-Zellen identifiziert werden. Der Charakterisierungsmarker CD56 zeigte nach fun-galer Kokultur eine reduzierte Detektion in durchflusszytometrischen Analysen. Die ver-minderte Proteindetektion von CD56 war nicht assoziiert mit Apoptose, Internalisation, Sekretion oder Proteindegradierung. Weitere Analysen bestätigten eine starke CD56-Bindung zu Pilzhyphen, gefolgt von einer Konzentration des Proteins an der NK-A. fumi-gatus Interaktionsstelle. Diese Relokalisation zeigte eine Abhängigkeit zu Aktin, da Zytos-kelett-Inhibitoren die CD56-Bindung am Pilz verhinderten. Eine spezifische Blockade von CD56 Rezeptoren reduzierte die Freisetzung der immun-rekrutierenden Chemokine MIP-1α, MIP-1β und RANTES, was folgern ließ, dass CD56 eine funktionelle Rolle in der Pil-zerkennung der NK-Zellen hat. 
NK-Zellen, die während einer Immunsuppressionstherapie aus Empfängern einer al-logenen Stammzelltransplantation (alloSZT) gewonnen wurden, zeigten eine inhibierte Bindung von CD56 an Pilzhyphen. Diese korrelierte mit einer reduzierten Aktinpolymeri-sation nach fungaler Stimulation. Weiterhin hemmte eine Immunsuppressionstherapie mit Corticosteroiden die Sekretion von MIP-1α, MIP-1β und RANTES in NK-Zellen, die mit Pilz ex vivo stimuliert wurden. Ähnliches war zu beobachten, wenn NK-Zellen von ge-sunden Spendern vor Pilzstimulation mit Corticosteroiden vorbehandelt wurden. Daraus folgend wurde den Corticosteroiden ein negativer Einfluss auf die NK-Zellfunktion bei Pilzinfektionen zugesprochen.
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Dendritische Zelle
KW  - NK cell
KW  - host-pathogen interaction
KW  - allogeneic stem cell transplantation
KW  - NK-DC cross-talk
KW  - DC
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206077
ER  - 
TY  - THES
A1  - Englert, Anne
T1  - Modulation der Immunantwort humaner NK-Zellen nach Stimulation mit steigenden Konzentrationen von Aspergillus fumigatus
T1  - Modulation of human NK-cells' immune response after stimulation with different concentrations of Aspergillus fumigatus
N2  - Diese Arbeit beschäftigt sich mit den antimykotischen Eigenschaften von NK-Zellen und dient der Charakterisierung der Immunantwort gegenüber A. fumigatus in Abhängigkeit der MOI (Multiplizität der Infektion). Klinisch interessant ist dies bei immunsupprimierten Patienten mit invasiver Aspergillose. Anhand von Oberflächenmarkern konnten eine an die Pilzkonzentration angepasste Bindung und Aktivierung von NK-Zellen demonstriert werden. Daneben kam es zu einer Modulation der Freisetzung ausgewählter Zytokine nach Konfrontation mit steigenden Mengen von A. fumigatus. Besonders deutlich war der Effekt bei den Chemokinen CCL3 und CCL4, deren Zusammenhang mit Pilzinfektionen bereits gezeigt wurde. Die Ergebnisse zum MOI-abhängigen Verhalten von NK-Zellen gegenüber A. fumigatus bestätigen die Relevanz bei der antimykotischen Immunantwort und verdeutlichen, weshalb ihnen zunehmende diagnostische und therapeutische Bedeutung zukommt.
N2  - The thesis focuses on the antifungal activity of NK-cells and characterizes the immune response towards A. fumigatus depending on the MOI (multiplicity of infection). This is of clinical interest regarding immunosuppressed patients suffering from invasive aspergillosis. Surface markers were used to demonstrate the binding and activation of NK cells adapted to the fungal concentration. In addition, the release of selected cytokines was modulated after confrontation with increasing amounts of A. fumigatus. The chemokine CCL3 and CCL4 that have already been described to be important during fungal infections showed the most impressive results. This study confirms the role of NK cells within the antifungal immune response and the increasing relevance for diagnosis and therapy.
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - natural killer cell
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-202335
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kerber, Isabel
T1  - Einfluss von Punktmutationen auf die Funktionalität von NK-Zellen in Interaktion mit Aspergillus fumigatus
T1  - Influence of point mutations on the functionality of NK cells in interaction with Aspergillus fumigatus
N2  - Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung von Punktmutationen in ifng und ncam1 in Hinblick auf eine veränderte Funktionalität von NK-Zellen bei der Interaktion mit A. fumigatus. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen langfristig zur Verbesserung der Diagnostik, Prophylaxe und Therapie einer Invasiven Aspergillose, die zum Beispiel im Rahmen einer Stammzelltransplantation auftreten könnte, beitragen. 
In dieser Arbeit wurde die DNA von zwanzig gesunden Spendern auf einen ifng-SNP (rs2069705) und einen ncam1-SNP (rs10502171) untersucht. Von je drei ausgewählten Spendern mit SNP und sechs Kontrollspendern wurden NK-Zellen isoliert. Diese wurden unstimuliert belassen, mit Interleukin 2/15 oder A. fumigatus stimuliert. Bei der Versuchsreihe zum ifng-SNP wurde eine qPCR zur Ermittlung der relativen Expression von ifng und ccl4, bei den Versuchen zum ncam1-SNP eine durchflusszytometrische Analyse zur Messung der Expression verschiedener Oberflächenmarker durchgeführt. Bei beiden wurde mittels ELISA die Freisetzung von IFN-gamma bzw. CCL4/MIP-1ß bestimmt.
Die in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse zum ifng-SNP lassen vermuten, dass das Vorliegen dieses ifng-SNP keine durch NK-Zellen vermittelten Auswirkungen auf das Risiko der Patienten, an einer Invasiven Aspergillose zu erkranken, hat. In Bezug auf den ncam1-SNP konnte die Hypothese bestätigt werden, dass der SNP die Interaktion zwischen der NK-Zelle und A. fumigatus verändert. Der SNP korreliert zwar mit einer erhöhten Grundaktivierung von NK-Zellen, jedoch auch mit einem schwächeren Aktivierungspotential bei Stimulation mit dem Pilz.
N2  - The aim of this thesis was the characterization of point mutations in ifng and ncam1 with respect to an altered functionality of NK cells during interaction with A. fumigatus. In the long term, the findings should contribute to the improvement of the diagnosis, prophylaxis and therapy of invasive aspergillosis, which can occur, for example, after stem cell transplantation. 
In this work, the DNA of twenty healthy donors was examined for one ifng-SNP (rs2069705) and one ncam1-SNP (rs10502171). NK cells were isolated from three donors for each SNP and six control donors. These were left unstimulated, stimulated with interleukin 2/15 or A. fumigatus. In the ifng-SNP series qPCR was performed to determine the relative expression of ifng and ccl4, in the ncam1-SNP series flow cytometric analysis was performed to measure the expression of different surface markers. In both cases the release of IFN-gamma and CCL4/MIP-1ß was determined by ELISA.
The results obtained in this study on ifng-SNP suggest that the presence of this ifng-SNP has no NK cell mediated effects on the risk of patients suffering from invasive aspergillosis. With regard to the ncam1-SNP, the hypothesis that the SNP alters the interaction between the NK cell and A. fumigatus was confirmed. The SNP correlates with an increased basic activation of NK cells, but also with a weaker activation potential when stimulated with the fungus.
KW  - Punktmutation
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Single nucleotide polymorphism
KW  - SNP
KW  - NK-Zelle
KW  - point mutation
KW  - NK cells
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189256
ER  - 
TY  - THES
A1  - Becker, Kathrin
T1  - NK-Zell-vermittelte Dedifferenzierung von Brustkrebszellen als neuer Resistenzmechanismus
T1  - NK Cell mediated dedifferentiation of breast cancer cells as a new resistance mechanism
N2  - Tumorstammzellen scheinen das Triebwerk für die Initiierung und Progression des Mammakarzinoms zu sein. Durch ihr Potential zur Proliferation von Tumorgewebe, zur Metastasierung und zur Bildung von Rezidiven bestimmen sie maßgeblich die Prognose und Mortalität von Brustkrebspatientinnen. Diese Arbeit demonstriert, welche Mechanismen sich Brustkrebsstammzellen zu Nutze machen, um einer Immunantwort durch NK Zellen zu entkommen. 
Mittels durchflusszytometrischer Analysen konnte innerhalb der Gesamtpopulation an MCF 7-Brustkrebszellen eine CD44highCD24low-Subpopulation, die dem Tumorstammzellanteil entspricht, abgegrenzt werden. Im Vergleich zur Ausgangspopulation war nach einer Kokultur mit aktivierten NK Zellen gesunder menschlicher Spender eine Anreicherung von Tumorstammzellen in vitro zu verzeichnen. Die Inkubation von Brustkrebszellen mit NK Zell-Überstand führte zu keiner wesentlichen Veränderung der Tumorstammzellpopulation, was die Notwendigkeit eines direkten Zell-Zell-Kontakts impliziert. Diese Tumorstammzellen könnten nach einem Angriff durch NK Zellen einerseits durch Selektion übrig geblieben sein oder andererseits durch epithelial-mesenchymale Transition (EMT) neu entstanden sein.
Hinweise auf einen Selektionsprozess ließen sich anhand der verminderten Oberflächenexpression von NK Zell-Liganden auf Tumorstammzellen im Vergleich zu Nichtstammzellen finden. Die untersuchten Brustkrebszelllinien (MCF 7, SKBR 3, BT 474 und MDA MB 231) besaßen ein jeweils individuell reguliertes Muster der aktivierenden NKG2D Liganden (MICA, MICB, ULBP1, ULBP2, ULBP3), DNAM 1-Liganden (CD112, CD155) und von MHC1-Molekülen auf Tumorstammzellen und Nichtstammzellen. Die niedrigere Expression von NK Zell-Liganden auf Tumorstammzellen lässt auf eine verminderte Angreifbarkeit durch NK Zellen schließen.
Eine Induktion von Tumorstammzellen aus differenzierten epithelialen Tumorzellen via EMT nach einer Kokultur mit NK Zellen konnten wir beweisen. Aus einer stammzelldepletierten MCF 7-Population gingen nach dem Kontakt zu NK Zellen Tumorzellen mit dem Phänotyp CD44highCD24low de novo hervor. Die Herunterregulation des epithelialen Adhäsionsmoleküls E-Cadherin sowie die Hochregulation mesenchymaler Marker wie des Strukturproteins Vimentin, der EMT-auslösenden Transkriptionsfaktoren Slug, Snail und Twist, und der stammzelltypischen Transkriptionsfaktoren Oct4, KLF4 und cMyc auf mRNA-Ebene sprachen für eine EMT-getriggerte Induktion von Tumorstammzellen nach einer Kokultur von MCF 7-Zellen mit NK Zellen. 
Desweiteren stellten wir fest, dass der direkte Kontakt zwischen Tumorzellen und NK Zellen für die Induktion von Tumorstammzellen von großer Bedeutung ist, und zwar auch nach Inhibition des zytotoxischen Effektorpotentials der NK Zellen. Diese Zell-Zell-Interaktionen scheinen von NKG2D und DNAM 1 abhängig zu sein und eine konsekutive Stammzellinduktion via EMT zu beinhalten. 
Da aus einer nativen Population nach dem Kontakt zu NK-Zellen ein doppelt so hoher Anteil an Tumorstammzellen hervorging wie aus einer ebenso mit NK-Zellen behandelten stammzelldepletierten Fraktion, ist davon auszugehen, dass ein überdurchschnittlich gutes Überleben von Tumorstammzellen unter NK-Zell-vermitteltem Selektionsdruck auch zum „Immune Escape“ beitragen kann. Hinsichtlich ihrer Klonogenität gab es zwischen bestehenden und induzierten Tumorstammzellen keinen Unterschied. Beide Fraktionen waren in gleichem Ausmaß in der Lage neue Kolonien zu bilden.
Es konnte also gezeigt werden, dass eine EMT-getriggerte Induktion im Sinne eines „Immune Escapes“ von Brustkrebszellen nach dem Kontakt zu NK Zellen maßgeblich zur Tumorstammzellanreicherung beiträgt. Ein zusätzlicher Selektionsprozess bestehender Tumorstammzellen kann als wahrscheinlich angenommen werden. Interaktionen über die NK Zell-Rezeptoren NKG2D und DNAM 1 bzw. deren Liganden auf Tumorzellen scheinen eine Schlüsselrolle zu spielen. Sie könnten als Ansatzpunkt für medizinische Interventionen dienen, die zur Verhinderung einer Tumorstammzellanreicherung im Mammakarzinom beitragen und somit die Prognose von Brustkrebspatientinnen verbessern.
N2  - Tumor stem cells seem to be the engine for initiation and progression of breast cancer. By their potential for unlimited proliferation, dissemination and relapse they largely determine the prognosis and mortality of breast cancer patients. This thesis shows mechanisms breast cancer (stem) cells use to escape from an immune response by NK cells.
Using flow cytometry analysis, we defined a subpopulation of CD44highCD24low cells corresponding to the tumor stem cell fraction of MCF-7 breast cancer cells. Compared to the native MCF-7 cell population we observed an enrichment of tumor stem cells in vitro after co-culture with activated NK cells from healthy human donors. Incubation of breast cancer cells with NK cell supernatant resulted in no significant change, which implies that the observed NK cell-mediated enrichment of the cancer stem cell population depends on direct cell-cell contact. One possibility is that these tumor stem cells could be enriched by selection, i.e. by preferential killing of their more differentiated counterparts. Alternatively, they could arise de novo via epithelial to mesenchymal transition (EMT). 
A selection process was supported by data showing reduced surface expression of NK cell ligands on tumor stem cells compared to non-stem cells. The investigated breast cancer cell lines (MCF-7, SKBR 3, BT 474 and MDA MB 231) showed a distinctly regulated pattern of activating NKG2D-ligands (MICA, MICB, ULBP1, ULBP2, ULBP3) and DNAM 1-ligands (CD112, CD155) and of MHC1-molecules on tumor stem cells and non-stem cells. The comparatively lower expression of NK cell ligands suggests a reduced vulnerability of tumor stem cells towards NK cells.
However, we also showed the induction of tumor stem cells from differentiated epithelial tumor cells via EMT. Tumor cells with the phenotype CD44highCD24low arose de novo from a stem cell depleted MCF-7 tumor cell population which was then co-incubated with NK cells. Downregulation of the epithelial cell adhesion molecule E-cadherin as well as upregulation of mesenchymal markers such as the structural protein vimentin, the EMT-inducing transcription factors Slug, Snail and Twist and the stem cell-typical transcription factors Oct4, KLF4 and cMyc on mRNA level indicate an EMT-triggered induction of tumor stem cells after co-culture of MCF-7 with NK cells. 
We also found that the direct contact between tumor cells and non-lytic NK cells is of vital importance for the induction of tumor stem cells. These cell-cell interactions appeared to depend on NKG2D and DNAM-1 and to include a consecutive stem cell induction via EMT. 
As the proportion of tumor stem cells after co-culture of native MCF-7 cells and NK cells was almost twice the number of stem cells arisen from an equally treated stem cell depleted fraction we can assume that an above-average survival of tumor stem cells due to selection stress can also contribute to immune escape. Regarding their clonogenicity we noticed no difference between pre-existent and induced tumor stem cells. Both fractions possessed the ability to generate new colonies of similar quantity.
Thus, we showed that upon exposure to NK cells EMT-triggered induction considerably contributes to the enrichment of breast cancer stem cells. An additional process of stem cell selection seems to be realistic. Interactions of the NK cell receptors NKG2D and DNAM 1 and its ligands on tumor cells respectively seem to play a key role. The recognition that de-differentiation may represent a previously unrecognized immune escape mechanism of breast cancer cells could serve as a starting point for medical interventions, with the aim of preventing stem cell accumulation in breast cancer and thus improving the prognosis of breast cancer patients.
KW  - Brustkrebs
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Resistenz
KW  - Stammzelle
KW  - Dedifferenzierung
KW  - Tumorstammzellen
KW  - Induktion
KW  - Selektion
KW  - NKG2D / DNAM-1
KW  - Cancer stem cells
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-159885
ER  - 
TY  - THES
A1  - Müller-Leisse, Johanna
T1  - Influence of myeloid-derived suppressor cells and neutrophil granulocytes on natural killer cell homeostasis and function
T1  - Einfluss myeloider Suppressorzellen und neutrophiler Granulozyten auf die Homöostase und Funktion natürlicher Killerzellen
N2  - Polymorphonuclear neutrophils (PMNs) are phagocytic cells of the innate immune system that efficiently kill bacteria. However, they also have regulatory effects on other immune cells and contribute to immunosuppression in cancer, which worsens the outcome. In particular, this has been demonstrated for a subset of granulocytic cells called myeloid- derived suppressor cells (MDSCs), but its distinction from PMNs is controversial. Most authors have explored the suppressive effects of MDSCs on T cells, but recent data suggest that NK cells are also affected. NK cells are crucial for the combat of tumor cells, in particular leukemic cells. There is hardly data available on the interaction between NK cells and suppressive granulocytic cells. Therefore, the aim of this thesis was to explore the effects of MDSCs and PMNs on the NK cell function against the leukemia cell line K562.
In co-culture experiments, I demonstrate that granulocytic MDSCs and PMNs had similar effects on NK cell function and homeostasis. On the one hand, they positively influenced the survival and maturation of NK cells. On the other, they inhibited the activation, cytotoxicity and cytokine production of NK cells, both IFNγ and TNFα, in response to K562 target cells. Furthermore, I show a down-regulation of the activating receptor NKp30 on NK cells in the presence of MDSCs or PMNs, which may form part of the underlying suppressive mechanisms.
However, there is also evidence for the involvement of other molecules. Further investigations are needed to confirm a relevant suppression of NK cells by granulocytic cells in cancer patients, and to identify therapeutic targets. The recognition that regular PMNs have similar effects on NK cells as MDSCs could simplify future experiments, since MDSCs are heterogeneous and laborious to isolate and identify.
NKcells and granulocytes are among the first immune cells to reconstitute after hematopoietic stem cell transplantation, and NK cells may be particularly exposed to suppressive effects of granulocytes this scenario. Modulating these suppressive effects of granulocytes on NK cells therapeutically may yield a better NK cell function and an improved cancer prognosis.

N2  - Neutrophile Granulozyten (polymorphonuclear neutrophils, PMNs) sind Zellen des angeborenen Immunsystems, die insbesondere Bakterien durch Phagozytose unschädlich machen. Zusätzlich haben sie jedoch immunregulatorische und sogar immunsuppressive Eigenschaften. Sie tragen zur Suppression des Immunsystems im Rahmen von Tumorerkrankungen bei, was die Prognose negativ beeinflusst. Dies wurde insbesondere für einen Subtyp von Granulozyten, so genannte myeloide Suppressorzellen (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs), gezeigt, wobei deren Unterscheidung von PMNs kontrovers diskutiert wird. Die meisten Autoren untersuchten suppressive Effekte von MDSCs auf T Zellen, doch auch NK Zellen sind betroffen. Eine funktionierende NK Zell Antwort ist entscheidend für die Abwehr von Tumorerkrankungen, insbesondere Leukämie. Über die Interaktion von NK Zellen und MDSCs ist bisher wenig bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von MDSCs und PMNs auf die NK Zell Antwort auf Leukämiezellen zu untersuchen.

In Co-Kultur Experimenten zeige ich, dass granulozytäre MDSCs und PMNs ähnliche Effekte auf die Funktionen und Homöostase von NK Zellen haben. Einerseits wirkten sie sich positiv auf das Überleben und die Reifung der NK Zellen aus, andererseits hemmten sie deren Aktivierung, Zytotoxizität und Zytokinproduktion (sowohl IFNg als auch TNFa) als Antwort auf die Leukämie Zelllinie K562. Ferner war der Aktivierungsrezeptor NKp30 auf NK Zellen unter dem Einfluss der Granulozyten vermindert exprimiert, was mit für die inhibitorische Effekte verantwortlich sein könnte.

In weiteren Experimenten sollte die Relevanz der hier gezeigten Effekte in vivo bestätigt werden und die zugrundeliegenden Mechanismen untersucht werden. Der Hinweis, dass PMNs ähnliche hemmende Effekte auf NK Zellen ausüben wie MDSCs kann zukünftige Experimente vereinfachen, da die Isolierung  der MDSCs aufwändig und uneinheitlich ist.

NK Zellen und neutrophile Granulozyten sind unter den ersten Immunzellen, die sich nach einer hämatopoietischen Stammzelltransplantation erholen. NK Zellen könnten in dieser Situation besonders den hemmenden Einflüssen der Granulozyten unterliegen. Ein therapeutisches Eingreifen in diese Interaktion könnte die NK Zell Antwort stärken und die Prognose von Leukämieerkrankungen verbessern.
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Neutrophiler Granulozyt
KW  - Neutrophil granulocytes interaction
KW  - Immunsuppression
KW  - MDSC
KW  - NK
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140734
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hassold, Nicole
T1  - Dasatinib moduliert Effektorfunktionen Natürlicher Killerzellen über Einflüsse auf die Signaltransduktion und CD16-Regulation
T1  - Dasatinib modulates Natural Killer Cell Effector Functions by Influencing Signal Transduction and CD16-Regulation
N2  - NK-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Erkennung und Eliminierung von virusinfizierten Zellen aber vor allem auch von Tumorzellen. Neue Therapieformen wie die autologe NK-Zell-Therapie versuchen sich diese Eigenschaften der NK-Zellen zu Nutze zu machen. Allerdings zeigten diese Methoden bisher nur mäßige Erfolge. Als weitere Strategie wäre die direkte Modulation der NK-Zellen denkbar. Dasatinib ist ein potenter Inhibitor einer Vielzahl von Kinasen, welche maßgeblich an der Vermittlung und Regulation von NK-Zell-Effektorfunktionen beteiligt sind. Bisher ist einerseits eine unmittelbare Inhibition der NK-Zell-Funktionen in Gegenwart von Dasatinib beschrieben, andererseits finden sich aber in klinischen Studien Hinweise auf eine Erhöhung der anti-leukämischen NK-Zell-Aktivität bei mit Dasatinib behandelten Patienten. Um ein besseres Verständnis dieser differenten Effekte zu erlangen, wurden im Rahmen dieser Arbeit neben der Zytotoxizität, Degranulation und Zytokinproduktion auch die möglichen Dasatinib-Einflüsse auf NK-Zell-Rezeptoren sowie auf molekularer Ebene die Einflüsse auf Signalmoleküle untersucht. Während in Gegenwart von Dasatinib eine Inhibition der NK-Zell-Effektorfunktionen gezeigt werden konnte, wurde nach 24 h Vorbehandlung eine signifikante Steigerung der Zytotoxizität gegenüber Daudi-Lymphomzellen als auch eine Zunahme der Zytokinproduktion und NK-Zell-Degranulation beobachtet. Diese aktivierenden Effekte waren unabhängig von der MHC-Klasse-I-Expression der Zielzellen nachweisbar. Während die Expression der NK-Rezeptoren NKG2D und LFA-1 durch Dasatinib nicht beeinflusst wurde, wurde CD16 nach der Stimulation mit K562- oder Daudi-Zellen auf Dasatinib- vorbehandelten NK-Zellen schneller herunterreguliert. Auf Proteinebene wurde die Phosphorylierung von Tyrosinresten, insbesondere auch von Lck, welches in der frühen Signaltransduktion von NK-Zellen eine wichtige Rolle spielt, in Gegenwart von Dasatinib inhibiert, während sich nach 24 h Vorbehandlung und nach Stimulation mit Zielzellen kaum Unterschiede im Phosphorylierungsniveau von p38, Akt und Erk zwischen unbehandelten und Dasatinb-behandelten NK-Zellen finden ließen. Zum Teil führte die Vorbehandlung sogar zu einer leichten Erhöhung der Phosphorylierung der Signalmoleküle Akt und Vav. Insgesamt scheint die Erhöhung der NK-Zell-Aktivität in erster Linie ein Reboud-Effekt zu sein. Die Ergebnisse der funktionellen Untersuchungen verdeutlichen die Wichtigkeit des Zeitpunktes der Dasatinib-Gabe um sich die immunmodulatorischen Effekte dieses Medikaments in der Lymphom bzw. Leukämietherapie zu Nutze zu machen.
N2  - NK cells play an important role in recognition and elimination of virally infected and malignant cells. New therapeutic approaches like autologous NK-cell therapy try to take advantage of these NK cell properties. However only moderate results could be achieved by this method. Direct modulation of NK-cells might be an alternative strategy. Dasatinib is a potent inhibitor of numerous kinases involved in transmission and regulation of NK-cell effector functions. Direct inhibition of NK –cell function in the presence of dasatinib has been described on the one hand, but on the other hand clinical trials give evidence of increased antileukaemic NK-cell activity in dasatinib treated patients. To elucidate theses opposing effects cytotoxicity, degranulation and cytokine production as well as possible influences on NK-cell receptors and signaling molecules were studied. While inhbition of NK-cell function could be shown in the presence of dasatinib, 24 h pre-treatment resulted in significant increase in cytotoxicity against Daudi lymphoma cells, cytokine production and NK-cell degranulation. These activating effects did not depend on MHC-class-I expression on target cells. While dasatinib had no influence on the expression of the NK-cell receptors NKG2D and LFA-1, downregulation of CD16 on dasatinib pre-treated NK-cells was accelerated after stimulation with K562 or Daudi cells. Phosphorylation of tyrosine residues, especially LCK, which plays an important role in early NK-cell signaling, was inhibited in the presence of dasatinib, but hardly any differences in the phosphorylation of p38, Akt and Erk could be observed when 24 h pre-treated NK cells were stimulated with target cells. A slight increase in phosphorylation levels of Akt and Vav was achieved by dasatinib pre-treatment. Altogether, the observed enhancement of NK-cell activity argues for a potential rebound effect. The results of the functional assays emphasize the importance of accurate scheduling of dasatinib doses to take advantage of its immunmodulatory effects in therapies against leukaemia and lymphoma.
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Protein-Tyrosin-Kinasen
KW  - Dasatinib
KW  - NK cells
KW  - dasatinib
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66927
ER  - 
TY  - THES
A1  - Monzón Casanova, Elisa
T1  - Rat iNKT Cells: Phenotype and Function
T1  - Ratten iNKT Zellen: Phänotyp und Funktion
N2  - iNKT cells are a population of T cells with unique characteristics. In contrast to most αβ T cells which recognize peptides presented by highly polymorphic MHC molecules, iNKT cells are reactive to glycolipids presented by CD1d, a non-polymorphic MHC-I like molecule. Moreover, whereas MHC-restricted αβ T cells bear highly variable receptors (TCRs) formed after somatic recombination of the V(D)J gene segments, the TCR of iNKT cells is formed by an invariant α chain, which always contains the same gene segments: AV14 and AJ18; and a β chain of limited BV gene usage: BV8S2, BV7 or BV2, in the mouse. This invariant α chain is the reason for which these cells are named “i” and the NK part of their name refers to the expression of receptors typical of natural killer (NK) cells. iNKT cells recognize glycolipids of endogenous and microbial origin. After activation they secrete large amounts of very different cytokines such as IFN-γ and IL-4 and thus influence immune responses and pathological conditions. One of the most potent iNKT cell agonists, recognized by the semi-invariant TCR, is the synthetic glycolipid α-Galactosylceramide (α-Gal). iNKT cells can be visualized using CD1d-multimeric complexes loaded with α-Gal and flow cytometry, since this reagent has enough avidity to stain these cells. Interestingly, mouse iNKT cells can be stained with human α-Gal-loaded CD1d oligomers and human iNKT cells can also be visualized with mouse α-Gal-loaded CD1d oligomers, indicating a high degree of conservation of the recognition of α-Gal presented by CD1d through evolution. Previous studies showed that rats have the genes necessary to build semi-invariant TCRs: They have a CD1d homologue; one or two BV8S2 homologues and interestingly, up to ten AV14 gene segments, which are highly conserved when compared to the mouse genes. Importantly, it has been shown at least for two of these AV14 gene segments that they can produce invariant TCRα chains which, when coexpressed with BV8-containing β chains, react to α-Gal presented by rat CD1d. Furthermore, ex vivo stimulation of primary splenocytes with α-Gal results in the secretion of IL-4 and IFN-γ. Surprisingly, rat semi-invariant TCRs do not recognize α-Gal presented by mouse CD1d and accordingly, mouse α-Gal-loaded CD1d tetramers failed to stain a discrete population of rat iNKT cells. Taking all together, despite that strong evidence suggested that iNKT cells are present in the rat, the direct identification of such population and the analysis of CD1d-restricted immune responses were still pending for this species. Hence the work presented in this doctoral thesis was aimed to identify iNKT cells, to analyze their phenotype and also to study the distribution and function of CD1d in the rat. For these purposes, we produced essential reagents which were still lacking such as rat specific anti-CD1d monoclonal antibodies and rat CD1d oligomers. Importantly, two of three anti-rat CD1d monoclonal antibodies (all of them generated in our laboratory before this thesis was initiated) also recognized mouse CD1d and therefore allowed a direct comparison of CD1d expression between rat and mouse. Whereas CD1d distribution in the hematopoietic system was found to be extremely similar between these two species; in non-lymphatic tissues important differences were observed. Interestingly, CD1d protein was detected at not yet described sites such as the rat exocrine pancreas and rat and mouse Paneth cells. These monoclonal antibodies did not only allowed the analysis of CD1d expression, but also the first demonstration of the function of rat CD1d as an antigen presenting molecule, since cytokine release in response to α-Gal was blocked when they were added to ex vivo cultures of rat primary cells. Staining of primary rat iNKT cells (possible now with the newly generated rat CD1d oligomers) revealed interesting similarities with human iNKT cells. First, we observed that rat iNKT cells are only a minority among all NKR-P1A/B positive T cells. Human iNKT cells constitute also a very small proportion of NKR-P1A (CD161) expressing T cells, whereas in mice inbred strains which express NKR-P1C (NK1.1), most of NKRP1C expressing T cells are iNKT cells. Second, the majority of rat iNKT cells are either CD4 or DN and only a small proportion expresses CD8β. These findings are similar to humans and different to mice which lack CD8+ iNKT cells. Third, analysis of various inbred rat strains demonstrated different iNKT cell frequencies which correlated with cytokine secretion after α-Gal stimulation of primary cells. In comparison to mice, iNKT cell numbers are markedly reduced in rats. In F344 rats, inbred rat strain which released the highest cytokine amounts after α-Gal stimulation, approximately 0.25% and 0.1% of total liver and spleen lymphocytes, respectively, are iNKT cells. In contrast, in LEW rats iNKT cells were practically absent and neither IL-4 nor IFN-γ were detected after stimulation of primary cells with α-Gal. Once more, these frequencies are very close to those observed in humans. Last, as reported for human peripheral blood cells, rat iNKT cells could be easily expanded in vitro by adding α-Gal to cultures of intrahepatic lymphocytes, whereas the expansion of mouse iNKT cells was not possible using the same protocol. The presence of a multimember AV14 gene segment family in the rat is an intriguing characteristic. These AV14 gene segments are extremely homologous except in the CDR2α region. Based on the amino acid sequence of this region they have been divided into two different types: Type I and II. A specific tissue distribution of the different types was proposed in the first study where the presence of several AV14 gene segments was described. We also analyzed the AV14 gene segment usage in F344 and LEW inbred rat strains. In F344 rats we found no preferential usage of either AV14 gene segment type in the spleen and the liver but type II AV14 gene segments appeared more frequently in the thymus. In contrast, LEW rats show a preferential usage of type I AV14 gene segments in all three compartments analyzed: Thymus, spleen and liver. Taken all together, the usage of newly generated reagents allowed to gain novel insights into CD1d expression in the rat and in the mouse and to directly identify rat iNKT cells for the first time. The phenotypic and functional analysis of rat iNKT cells revealed numerous similarities with human iNKT cells. These are of special interest, since rats serve to investigate several pathological conditions including models for autoimmune diseases. The possibility now to analyze iNKT cells and CD1d-restricted T cell responses in the rat might help to understand the pathogenesis of such diseases. In addition, the uncomplicated in vitro expansion and culture of rat iNKT cells should facilitate the analysis of the immunomoldulatory capacities of these cells.
N2  - iNKT Zellen sind eine Population von T Zellen mit einigen Besonderheiten. Anders als die meisten αβ T Zellen, deren T Zell Rezeptoren (TZRs) für von hochpolymorphen MHC Molekülen präsentierte Peptide spezifisch sind, erkennen iNKT Zellen Glycolipide die von CD1d, einem nicht polymorphem MHC-I artigen Moleküle, präsentiert werden. Während MHC-restringierte αβ T Zellen sehr unterschiedliche TZRs haben, die nach somatischer Rekombination der V(D)J Gensegmente generiert werden, besteht der TZR der iNKT Zellen aus einer invarianten α Kette und einer β Kette mit einem limitierten BV Gen Repertoire (BV8S2, BV7 und BV2 in Maus). Die invariante α Kette, auf die das i im Namen der iNKT Zellen verweist, enthält in der Maus immer AV14 und AJ18 kodierte V-Regionen. Das NK in ihrem Namen verweist darauf, dass sie häufig NK-Zell typische Oberflächenmoleküle exprimieren. iNKT Zellen erkennen Glycolipide endogenen und mikrobiellen Ursprungs und sezernieren nach Aktivierung große Mengen verschiedener Zytokine wie zum Beispiel IL-4 und IFN-γ. Auf diese Weise beeinflussen sie Immunantwort und pathologische Zustände. Eine der potentesten iNKT-Zell-TZR Agonisten ist das α-Galactosylceramid (α-Gal) und α-Gal beladene CD1d-Multimere ermöglichen es iNKT Zellen zu färben und mittels Durchflusszytometrie sichtbar zu machen. Die hohe Konservierung der iNKT TZR-CD1d Interaktion ermöglicht es sogar, Maus iNKT Zellen mittels α-Gal beladenen humanen CD1d-Multimere zu färben. Vorhergehende Studien zeigten, dass Ratten die notwendigen Gene für die Generierung der semi-invarianten TZR haben: Sie besitzen ein CD1d Homolog, ein oder zwei BV8S2 Homologe und bis zu zehn AV14 Gensegmente, die im Vergleich zu den Maus-AV14 Genen hoch konserviert sind. Mehrere dieser AV14 Gensegmenten wurden mit AJ18 zusammen rearrangiert gefunden und für mindestens zwei dieser invarianten α Ketten wurde gezeigt, dass sie zusammen mit BV8 enthaltenden β Ketten TZR bilden, die von CD1d präsentiertes α-Gal erkennen. Weiterhin wurde gezeigt, dass primäre Ratten- Milzzellen und intrahepatische Lymphozyten nach Kultur mit α-Gal IL-4 und IFN-γ sezernieren. Auf Grund dieser Befunde und der starken Konservierung der CD1d Gene und der Gene, die die semi-invarianten TZR kodieren, überrascht es, dass keine definierte Zellpopulation von intrahepatischen Rattenlymphozyten mittels α-Gal beladenen Maus CD1d-Tetrameren gefärbt wurde. Zusammengefasst kann gesagt werden, dass die direkte Identifizierung der Zellen und die Analyse der CD1d restringierten Immunantworten in der Ratten noch austand, obwohl es starke Hinweise für die Existenz der iNKT Zellen in dieser Art gab. Infolgedessen sind die Ziele dieser Arbeit: die Identifizierung der Ratten iNKT Zellen, die Analyse ihres Phänotyps und die Untersuchung der CD1d-restringierten Immunantworten. Um diese Ziele zu erreichen, wurden noch fehlende essentielle Reagenzien hergestellt, wie die ersten Ratten-CD1d spezifischen monoklonalen Antikörper und Ratten CD1d Oligomere. Zwei der drei charakterisierten monoklonalen Antikörpern erkennen sowohl Ratten CD1d als auch Maus CD1d. Dies ermöglichte den direkten Vergleich der CD1d Expression zwischen beiden Spezies (diese Antikörper wurden in unserem Labor vor dem Anfang dieser Doktorarbeit hergestellt). Während die CD1d Verteilung im hämatopoetischen System beider Arten äußerst ähnlich ist, wurden in nicht lymphatischen Geweben sehr starke Unterschiede gefunden. Interessanterweise wurde das CD1d Protein auch an noch nicht beschriebenen Stellen wie im exokrinen Pankreas der Ratte und in Paneth Zellen von Maus und Ratte beobachtet. Die monoklonalen Antikörper erlaubten nicht nur die Analyse der CD1d Verteilung, sondern auch den Beweis der Funktion von CD1d als Antigen präsentierendes Molekül, weil die Zugabe der Antikörper zu ex vivo Kulturen von primären Zellen die Sekretion von Zytokinen bei der Stimulation mit α-Gal hemmt. Färbungen von primären Ratten iNKT Zellen, jetzt möglich durch die neu generierte Ratten CD1d-Dimere, zeigten interessante Gemeinsamkeiten mit humanen iNKT Zellen. Es wurde erstens beobachtet, dass Ratten iNKT Zellen nur eine Minderheit unter allen NKR-P1A/B positiven T Zellen sind. Dies ähnelt den humanen iNKT Zellen, die ebenfalls auch nur ein sehr kleinen Teil der NKR-P1A (CD161) exprimierenden T Zellen stellen, während in Mausstämmen, die NKR-P1C (NK1.1) exprimieren, die Mehrheit der NKR-P1C positiven T Zellen iNKT Zellen sind. Zweitens sind die meisten Ratten iNKT Zellen CD4 positiv oder doppelt negativ während nur ein kleiner Anteil CD8β exprimiert. Diese Befunde gleichen denen mit humanen iNKTs und unterscheiden sich von Maus iNKTs, die immer CD8β negativ sind. Drittens zeigt die Analyse von verschiedenen Rattenstämmen, ähnlich wie beim Menschen, 10-100 fach geringere Frequenzen von iNKT Zellen als in der Maus. In F344 Ratten sind etwa 0.25% aller Lymphozyten in der Leber und etwa 0.1% aller Milzzellen iNKT Zellen. Wobei dies der Rattenstamm ist, der die größte Mengen an Zytokinen nach α-Gal Stimulation produziert. In LEW Ratten, die keine Zytokine nach α-Gal Stimulation produzierten, konnten iNKT Zellen praktisch nicht gefärbt werden. Schließlich konnten, wie bei humanen peripherischen Blutzellen beobachtet, Ratten iNKT Zellen durch alleinige Zugabe von α-Gal in vitro expandiert werden, während dies mit Maus iNKT Zellen nicht möglich war. Eine faszinierende bislang nur in der Ratte gemachte Beobachtung ist die Existenz einer AV14 Multigenfamilie, deren Mitglieder bis auf die CDR2 kodierende Region hochhomolog sind. Basiert auf der Aminosäuresequenz dieser Region wurde diese Familie in zwei Gruppen aufgeteilt: Typ I und II. Die erste Studie, in der diese zwei verschiedenen Typen beschrieben wurden, schlug eine spezifische Gewebsverteilung von AV14 positiven TCR vor. Wir haben ebenfalls die Benutzung dieser AV14 Gene in F344 und LEW Inzuchtrattenstämmen analysiert und gefunden, dass es in F344 Leber und Milz keine Präferenz für einen bestimmten AV14 Typ gibt. Jedoch wurde der Typ II häufiger in F344 Thymus gefunden. Im Vergleich zeigen LEW Ratten eine bevorzugte Benutzung des Typ I in allen analysierten Geweben (Thymus, Milz und Leber). Zusammengefasst kann gesagt werden, dass diese Studie mit Hilfe neu generierter Reaganzien neue Erkenntnisse zur CD1d Expression in Ratte und Maus gewonnen wurden und erstmals eine direkte phänotypische und funktionelle Analyse von iNKT Zellen der Ratte durchgeführt wurde. Es wurden eine Reihe von Gemeinsamkeiten zwischen iNKT Zellen von Ratte und Mensch gefunden. Diese sind vor allem deshalb von Interesse, da das Versuchstier Ratte für eine Reihe von Autoimmunkrankheiten und andere pathologische Zustände als Modellorganismus dient. Es ist zu erwarten, dass weitere Untersuchungen von CD1d-restringierten Zellen der Ratte neue Einsichten in die Genese dieser Krankheiten ermöglicht. Darüberhinaus sollte die in der Ratte beobachtete einfach durchzuführende in vitro Kultur und Expansion von iNKT Zellen eine Analyse ihrer immunmodulatorischen Eigenschaften deutlich erleichtern.
KW  - Ratte
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Immunologie
KW  - CD1d
KW  - rat
KW  - NKT
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56526
ER  -