TY  - THES
A1  - Kleffel, Sonja Beate
T1  - The role of cancer cell-expressed PD-1 in tumorigenesis and tumor immune evasion
T1  - Funktionelle Charakterisierung von Tumorzell-exprimiertem PD-1 in der Karzinogenese und antitumoralen Immunabwehr
N2  - Melanoma and Merkel cell carcinoma (MCC) are highly aggressive cancers of the skin that frequently escape immune recognition and acquire resistance to chemotherapeutic agents, which poses a major obstacle to successful cancer treatment. Recently, a new class of therapeutics targeting the programmed cell death-1 (PD-1) immune checkpoint receptor has shown remarkable efficacy in the treatment of both cancers. Blockade of PD-1 on T cells activates cancer-specific immune responses that can mediate tumor regression. The data presented in this Ph.D. thesis demonstrates that PD-1 is also expressed by subsets of cancer cells in melanoma and MCC. Moreover, this work identifies PD-1 as a novel tumor cell-intrinsic growth receptor, even in the absence of T cell immunity. PD-1 is expressed by tumorigenic cell subsets in melanoma patient samples and established human and murine cell lines that also co-express ABCB5, a marker of immunoregulatory tumor- initiating cells in melanoma. Consistently, melanoma-expressed PD-1 downmodulates T effector cell functions and increases the intratumoral frequency of tolerogenic myeloid- derived suppressor cells. PD-1 inhibition on melanoma cells by RNA interference, blocking antibodies, or mutagenesis of melanoma-PD-1 signaling motifs suppresses tumor growth in immunocompetent, immunocompromised, and PD-1-deficient tumor graft recipient mice. Conversely, melanoma-specific PD-1 overexpression enhances tumorigenicity, including in mice lacking adaptive immunity. Engagement of melanoma- PD-1 by its ligand PD-L1 promotes tumor growth, whereas melanoma-PD-L1 inhibition or knockout of host-PD-L1 attenuates growth of PD-1-positive melanomas. Mechanistically, the melanoma-PD-1 receptor activates mTOR signaling mediators, including ribosomal protein S6. In a proof-of-concept study, tumoral expression of phospho-S6 in pretreatment tumor biopsies correlated with clinical responses to anti-PD-1 therapy in melanoma patients. In MCC, PD-1 is similarly co-expressed by ABCB5+ cancer cell subsets in clinical tumor specimens and established human cell lines. ABCB5 renders MCC cells resistant to the standard-of-care chemotherapeutic agents, carboplatin and etoposide. Antibody-mediated ABCB5 blockade reverses chemotherapy resistance and inhibits tumor xenograft growth by enhancing chemotherapy-induced tumor cell killing. Furthermore, engagement of MCC-expressed PD-1 by its ligands, PD-L1 and PD-L2, promotes proliferation and activates MCC-intrinsic mTOR signaling. Consistently, antibody- mediated PD-1 blockade inhibits MCC tumor xenograft growth and phosphorylation of mTOR effectors in immunocompromised mice. In summary, these findings identify cancer cell-intrinsic functions of the PD-1 pathway in tumorigenesis and suggest that blocking melanoma- and MCC-expressed PD-1 might contribute to the striking clinical efficacy of anti-PD-1 therapy. Additionally, these results establish ABCB5 as a previously unrecognized chemoresistance mechanism in MCC.
N2  - Das Melanom und das Merkelzellkarzinom (MZK) sind auttumoren neuroendokrinen Ursprungs, die sich durch ein besonders aggressives Wachstum auszeichnen. Melanome und MZK entgehen häufig der antitumoralen Immunabwehr und erwerben Resistenzen gegen Chemotherapeutika, was eine erfolgreiche Behandlung der betroffenen Patienten erschwert. In klinischen Studien hat eine neue Klasse von therapeutischen Antikörpern, die den Immun-Checkpoint Rezeptor PD-1 (Programmed Cell Death-1) inhibieren, hohe Ansprechraten und dauerhafte Remissionen bei Melanom- und MZK-Patienten erzielt. Die Blockade des PD-1 Rezeptors auf T-Zellen reaktiviert autologe Immunreaktionen gegen Tumorzellen, die zur Reduktion des Tumors führen können. Die vorgelegte Dissertation zeigt, dass Subpopulationen von Melanom- und MZK-Zellen PD-1 exprimieren, und dass die Aktivierung von Tumorzell-intrinsischem PD-1 einen pro-tumorigenen Mechanismus darstellt, einschliesslich in T-Zell-defizienten Mäusen. In Biopsien von Melanom-Patienten, sowie in humanen und murinen Melanom-Zelllinien wird PD-1 präferentiell von
tumorigenen, immunregulatorischen, ABCB5+ Melanom-Stammzellen exprimiert. PD-1+ Melanomzellen hemmen die Aktivität von Effektor-T-Zellen und erhöhen die Anzahl der
tolerogenen myeloiden Suppressorzellen im Tumor. Die Inhibierung des PD-1 Rezeptors auf Melanomzellen durch RNA-Interferenz, blockierende Antikörper oder Mutagenese der
intrazellulären Signalmotive des PD-1 Proteins unterdrückt das Melanom-Wachstum in immunkompetenten, immunsupprimierten und PD-1-defizienten Mäusen. Umgekehrt führt die Melanom-spezifische Überexpression von PD-1 zu einem signifikant erhöhtem Tumorwachstum, sogar in immunsupprimierten Mäusen. Die Aktivierung des PD-1 Rezeptors auf Melanomzellen durch die Bindung seines Liganden, PD-L1, fördert das Tumorwachstum, während das protumorigene Potential von PD-1-positiven Melanomzellen durch die Inhibierung von PD-L1 auf Melanomzellen, sowie in PD-L1-defizienten Mäusen, gehemmt wird. In Melanomzellen aktiviert der PD-1 Rezeptor den mTOR Signaltransduktionsweg, einschließlich des Effektormoleküls ribosomales Protein S6. In einer Teststudie korrelierte die Expression des Phospho-S6 Proteins in Melanomzellen aus Biopsien, die vor Gabe der Immuntherapie entnommen wurden, mit den Ansprechraten der Melanom Patienten auf die Behandlung mit PD-1-Antikörpern. Auch in Biopsien von MZK-Patienten und in etablierten humanen MZK-Zelllinien wird
PD-1 präferentiell von ABCB5+ Subpopulationen exprimiert. Im MZK vermittelt der ABCB5-Membrantransporter Resistenzen gegenüber den Zytostatika Carboplatin und Etoposid. Die Antikörper-vermittelte Blockade des ABCB5-Transporters sensibilisiert MZK-Zellen für die Carboplatin- und Etoposid-vermittelte Apoptose, was zu einer signifikanten Reduktion des experimentellen Tumorwachstums führt. Ähnlich wie im
Melanom fördert die Bindung des PD-1 Rezeptors auf MZK Zellen durch seine Liganden, PD-L1 und PD-L2, deren Proliferation und die intrazelluläre Aktivierung der mTORSignalkaskade. Entsprechend führt die antikörper-vermittelte Blockade von PD-1 zur Inhibierung des MZK-Tumorwachstums in immunsupprimierten Mäusen und zu einer reduzierten Phosphorylierung von mTOR Effektormolekülen. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Dissertation gezeigt werden, dass Subpopulationen von Melanom- und MZK-Zellen PD-1 exprimieren, und dass Tumorzell-intrinsische PD-1-Funktionen das Krebswachstum fördern. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Blockade des PD-1-Rezeptors auf Tumorzellen zu der klinischen Wirksamkeit der anti-PD-1 Therapie beitragen könnte. Darüber hinaus konnte ABCB5 als neuer Chemoresistenz-Mechanismus in MZK identifiziert werden.
KW  - Melanom
KW  - Merkelzellkarzinom
KW  - Cancer
KW  - Melanoma
KW  - Merkel cell carcinoma
KW  - Cancer immunotherapy
KW  - Chemotherapeutic resistance
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151205
ER  - 
TY  - THES
A1  - Grimmig, Tanja Maria
T1  - Immunity, Inflammation and Cancer: The role of Foxp3, TLR7 and TLR8 in gastrointestinal cancer
T1  - Immunsystem, Entzündung und Krebs: die Rolle von Foxp3, TLR7 und TLR8 in gastrointestinalen Tumorerkrankungen
N2  - Regulatory T cells (Treg) expressing the transcription factor forkhead box protein P3 (Foxp3) have been demonstrated to mediate evasion from anti-tumor immune responses during tumor progression. Moreover, Foxp3 expression by tumor cells themselves may allow them to counteract effector T cell responses, resulting in a survival benefit of the tumor. For gastrointestinal cancers, in particular pancreatic and colorectal cancer (CRC), the clinical relevance of Foxp3 is not clear to date. Therefore the aim of this study was to analyze its impact in CRC and pancreatic cancer. To determine the relevance of Foxp3 for tumor progression and patient survival, gene and protein analysis of human pancreatic and colon cancer cell lines as well as tumor tissues from patients with CRC was performed. The results derived from the patients with CRC were correlated with clinicopathological parameters and patients’ overall survival. Cancer cell mediated Foxp3 expression in vitro was demonstrated in human pancreatic cancer cell lines PANC1, PaCa DD 135, PaCa DD 159 and PaCa DD 185 as well as in human colon cancer cell lines SW480 and SW620. Additionally, Foxp3 expressing cancer cells were found in ex vivo tumor tissue samples of patients with CRC. The percentage of Foxp3+ cancer cells increased from stages UICC I/II to UICC III/IV compared to normal tissue. Moreover, high tumor cell mediated Foxp3 expression was associated with poor prognosis compared to patients with low Foxp3 expression. In contrast, low and high Foxp3 level in tumor infiltrating Treg cells demonstrated no significant differences in patients’ overall survival. Correlation analysis demonstrated a significant association of Foxp3 cancer cell expression with the expression of immunosuppressive cytokines IL-10 and TGF-β. These findings suggest that Immunosuppressive cytokines such as IL-10 and TGF-β released by rather Foxp3+ cancer cells than Foxp3+ Treg cells may inhibit the activation of naive T cells, hence limiting antitumor immune responses and favoring tumorigenesis and progression.
Chronic inflammation has been shown to be an important epigenetic and environmental factor in numerous tumor entities. Recent data suggest that tumorigenesis and tumor progression may be associated with inflammation-triggered activation of Toll-like receptors (TLR). In this study, the specific impact of both TLR7 and TLR8 expression and signaling on tumor cell proliferation and chemoresistance is analyzed in inflammation linked CRC and pancreatic cancer. By gene and protein expression analysis of human pancreatic and colon cancer cell lines TLR7 and TLR8 expression was determined in vitro. Additionally, expression of TLR7/TLR8 in UICC stage I-IV pancreatic cancer, chronic pancreatitis and normal pancreatic tissue was examined. For in vitro/in vivo studies TLR7/TLR8 overexpressing PANC1 cell lines were generated and analyzed for effects of TLR expression and stimulation on tumor cell proliferation and chemoresistance. Cancer cell mediated TLR7 and TLR8 expression in vitro was demonstrated in human colon cancer cell lines SW480, SW620 and HT-29 as well as in primary pancreatic cancer cell lines PaCa DD 135, PaCa DD 159 and PaCa DD 185. Additionally, TLR7 and TLR8 expressing tumor cells were found in ex vivo tissue samples of patients with pancreatic cancer and chronic pancreatitis. Significantly elevated expression levels of TLR7 and TLR8 were found in advanced tumor stages (UICC III) compared to early tumor stages (UICC II) and chronic pancreatitis. No or occasionally low expression was detected in normal pancreatic tissue. In contrast to the tissues from patients with pancreatic cancer or chronic pancreatitis, established pancreatic tumor cell lines express only very low levels of TLR7 and TLR8. Therefore, for in vitro and xenograft studies TLR7 or TLR8 overexpressing PANC1 cells were generated. Proliferation promoting effects of TLR7 and TLR8 expression and stimulation with R848 were detected in vitro. Additionally, increased tumor growth of TLR expressing PANC1 cells was demonstrated in subcutaneously injected Balb/c nude mice. Interestingly, activation of TLR7 or TLR8 induced not only an increase in tumor cell proliferation but also a strong chemoresistance of PANC1 cells against 5-fluorouracil (5-FU). Moreover, treatment with R848 resulted in elevated expression levels of NF-κB, COX-2 and inflammatory cytokines IL-1β, IL-8 and TNF-α, suggesting TLR7/8 signaling to contribute to an inflammatory, anti-apoptotic and proliferation promoting tumor microenvironment. These findings emphasize the particular role of TLR7 and TLR8 in inflammation related cancers and their relevance as potential targets for cancer therapy.  
N2  - In jüngerer Vergangenheit wurde regulatorischen T-Zellen, die den Transkriptionsfaktor forkhead-box protein P3 (Foxp3) exprimieren, wiederholt die Fähigkeit zugesprochen, Antitumorimmunreaktionen während der Tumorentwicklung und –progression abzuschwächen. Daneben sind Tumorzellen selbst befähigt Foxp3 zu exprimieren. Sie können damit der Effektor-T-Zell-Antwort entgegen wirken und so Tumorwachstum begünstigen. Die klinische Bedeutung der Foxp3-Expression in gastrointestinalen Tumoren, insbesondere im Pankreaskarzinom und kolorektalen Karzinom, ist zum heutigen Stand noch unklar. Daher war es das Ziel dieser Arbeit,  die Bedeutung von Foxp3 im Pankreaskarzinom und kolorektalen Karzinom weiter aufzuklären. Um seine prognostische Relevanz hinsichtlich der Tumorprogression sowie das Patienten-Überleben zu untersuchen, wurden Gen- und Proteinexpressionsanalysen in Tumorgeweben aus Patientenkohorten mit kolorektalem Karzinom durchgeführt. Die Ergebnisse aus den Tumorgeweben wurden mit klinikopathologischen Parametern und dem Gesamtüberleben der Patienten korreliert. Sowohl in den humanen Pankreaskarzinomzelllinien PANC1, PaCa DD 135, PaCa DD 159 und PaCa DD 185 als auch in den humanen Kolonkarzinomzelllinien SW480 und SW620 konnte tumorzellvermittelte Foxp3 Expression nachgewiesen werden. Zusätzlich wurden auch in den ex vivo Gewebeproben Foxp3-exprimierende Tumorzellen vorgefunden. Dabei nahm der Anteil an Foxp3-positiven Tumorzellen stadienabhängig von frühen zu fortgeschrittenen Tumorstadien (UICC I/II zu UICC III/IV) zu. Zudem waren Patienten mit einer starken Expression von Foxp3 im Vergleich zu Patienten mit niedrigem Foxp3-Expressionsprofil in den Tumorzellen von einer schlechten klinischen Prognose gekennzeichnet. Hohe bzw. niedrige Foxp3-Expressionen in  tumorinfiltrierenden T-Zellen zeigten dagegen keinen signifikanten Einfluss auf das Gesamtüberleben der Patienten. In der Korrelationsanalyse ergab sich außerdem eine signifikante Verknüpfung von Foxp3-Expression mit der Expression der immunsuppressiven Zytokine IL-10 und TGF-β in den Tumorzellen. Diese Beobachtungen lassen vermuten, dass Foxp3-positive Tumorzellen durch die Sekretion von immunsuppressiven Zytokinen wie IL-10 und TGF-β im Tumormikromilieu die Aktivierung naiver T-Zellen inhibieren. Damit würden Antitumorimmunreaktionen unterdrückt und das Tumorwachstum begünstigt.
Chronische Entzündungsreaktionen sind wichtige epigenetische Faktoren in verschiedenen Tumorentitäten. Neuere Daten deuten darauf hin, dass Karzinogenese und Tumorprogression in Verbindung mit inflammationsinduzierter Aktivierung von Toll-like Rezeptoren (TLR) stehen. In dieser Arbeit wurde insbesondere der Einfluss der beiden Rezeptoren TLR7 und TLR8 auf die Tumorzellproliferation und Chemotherapieresistenz von gastrointestinalen Tumoren wie das kolorektale Karzinom und das Pankreaskarzinom untersucht. Mit Hilfe von Gen- und Proteinexpressionsanalysen wurde die tumorzellvermittelte Expression von TLR7 und TLR8 in vitro in verschiedenen humanen Kolon- als auch Pankreaskarzinomzelllinien nachgewiesen. Zusätzlich wurde verstärkte TLR7 und TLR8 Expression in Tumorgewebeproben aus Patienten mit Pankreaskarzinom als auch bei chronischer Pankreatitis vorgefunden, wobei die Expression in fortgeschrittenen Tumorstadien (UICC III) gegenüber früheren Stadien (UICC II) und chronischer Pankreatitis signifikant erhöht war. In vitro und in vivo Untersuchungen im xenogenen Tumormodell mit humanem Pankreaskarzinom zeigten für TLR7- und TLR8-exprimierende PANC1-Pankreaskarzinome signifikant gesteigerte Tumorproliferationen. Zusätzlich wurde durch die gezielte TLR7/8 Stimulation mit der Substanz R848 eine ausgeprägte Chemotherapieresistenz gegenüber 5-Fluorouracil (5-FU) induziert. Die Aktivierung von TLR7 und TLR8 führte darüber hinaus zu einer verstärkten Expression von NF-kB, COX-2, sowie den proinflammatorischen Zytokinen IL-1β, IL-8 und TNF-α. Diese Beobachtungen legen nahe, dass die TLR7/8 Signalgebung zu inflammatorischen, antiapoptotischen und proliferationsfördernden Prozessen im Tumormikromilieu beiträgt und unterstreichen die Bedeutung der Toll like Rezeptoren 7 und 8 als potentielle therapeutische Zielstrukturen in inflammationsassoziierten Tumorerkrankungen.
KW  - Bauchspeicheldrüsenkrebs
KW  - Foxp3
KW  - TLR7
KW  - TLR8
KW  - Tumorerkrankungen
KW  - gastrointestinal cancer
KW  - Dickdarmkrebs
KW  - Toll-like-Rezeptoren
KW  - Regulatorischer T-Lymphozyt
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-125248
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tiurbe, George Christian
T1  - Characterization of immature rat bone marrow-derived dendritic cells : Evaluation of their phenotype and immunomodulatory properties in vitro and after organ transplantation
T1  - Charakterisierung unreifer dendritischer Zellen aus dem Knochenmark der Ratte: Untersuchungen zum Phänotyp und zur Immunmodulation in vitro und nach Organtransplantation
N2  - Solid organ transplantation is an established therapeutic approach in modern medicine to extend and to improve the life of patients in the final stages of organ failure. Transplantation between genetically non-identical individuals leads to the activation of the transplant recipient's immune system. This alloimmune response is a consequence of the recognition of foreign MHC molecules by alloreactive host T cells. To prevent their activation and the subsequently induced activation of further cell subsets (e.g. B cells, cytotoxic T cells, macrophages)immunosuppressive drugs are absolutely necessary in the clinic. However,permanent immunosuppression leads to severe side effects such as nephrotoxicity, diabetes and hyperlipidaemia, and a reduced immunity to infections and malignant diseases. At the moment, there is no real alternative to immunosuppression. The purpose of this study was to analyse the importance of rat dendritic cells with immune inhibitory properties to prevent the immune activation after experimental transplantation. The rat is one of the most important animal models for experimental organ transplantation in a clinic-relevant procedure. In order to modulate the immune response after transplantation in an antigenspecific manner, the strategy should include the alloantigens. These antigens have to be presented by immature dendritic cells in the absence of costimulatory signals in order to turn alloreactive T cells into anergic or regulatory T cells instead of effector T cells. For a certain rat model of allograft rejection,the immunodominant peptide P1 was identified as an important alloantigen which accelerates graft rejection. Such a model offers an attractive and practical approach to analyse the potential of host tolerogeneic dendritic cells pulsed with P1 to suppress the allograft-induced immune response in an antigen-specific manner without the need of chronic immunosuppression. A homogenous population of rat immature dendritic cells was generated from bone marrow precursors cultured with GM-CSF and IL-4 (= IL-4 DCs) or GM65 CSF and IL-10 (= IL-10 DCs). These cells with an identical immature phenotype showed no or a very low surface expression of costimulatory molecules like CD80 and CD86 and a 10-fold reduced expression of MHC class II molecules in comparison to mature splenic DCs. No obvious difference was observed between the phenotype of the IL-4 DCs and the IL-10 DCs. Neither IL-4 DCs nor IL-10 DCs were able to activate naïve T cells or to restimulate antigen-specific T cells. This strong inhibitory effect, mediated within 24 hours, was dependent on the number of immature dendritic cells added to the proliferation assay. Antigen-specific T cells pre-incubated with IL-4 DCs and IL-10 DCs, respectively, were not able to proliferate in the presence of P1-pulsed mature DCs. This anergic state was reversible with the addition of exogenous IL-2. T cells incubated with IL-4 DCs (= IL-4 DC-Ts) were able to inhibit the T cell proliferation in a cell number dependent manner. In contrast, antigen-specific T cells pre-incubated with P1-pulsed IL-10 DCs (= IL-10 DC-Ts)showed no effect on the proliferation assay. This was the unique difference between IL-4 DCs and IL-10 DCs found in the present study. Immature DCs influenced also the immune response after transplantation. Different numbers of P1-loaded immature IL-4 DCs and IL-10 DCs were transferred intravenously into Lewis rats one day before transplantation. The best results were obtained with 30 million P1-pulsed immature DCs which prolonged the survival time to a median of 11.2 ± 1.6 days. In addition, the antigen specificity of this effect was demonstrated with a third-party graft from Brown Norway donors. These findings suggest that an antigen-specific modulation of the immune response is possible using immature dendritic cells loaded with the allogeneic antigens. Even more, the protocols described in the present study show that the immune system can be, at least temporarily, controlled after transplantation without the use of immunosuppressive drugs.
N2  - Die allogene Organtransplantation, d.h. die Übertragung zwischen genetisch nicht-identischen Individuen der gleichen Spezies, ist bei irreversiblen Organerkrankungen nach wie vor die Therapie der Wahl. Die Transplantatabstoßung ist eine zum Funktionsverlust von Organtransplantaten führende T-Zellvermittelte Immunantwort. Ihre Ursache liegt in der Inkompatibilität von Organtransplantat und Transplantat-Empfänger hinsichtlich der Moleküle des Haupthistokompatibilitätskomplexes,die auch als Alloantigene bezeichnet werden. Zwar lässt sich die Transplantatabstoßung mit immunsuppressiven Medikamenten hemmen, doch vermindern diese die Immunabwehr und begünstigen die Entstehung von Infektionen und Tumorerkrankungen. Für die klinische Transplantation gibt es momentan keine Alternativen zur Immunsuppression. Um das Transplantat ohne Immunsuppression dauerhaft zu schützen, müssen die regulatorischen Komponenten des Immunsystems gezielt gestärkt werden. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die inhibierende Wirksamkeit unreifer dendritischer Zellen auf die nach Transplantation einsetzende Alloimmunantwort zu überprüfen. Charakteristisch für die Alloimmunantwort ist die Vielzahl der beteiligten Alloantigene. Doch ist es in den letzten Jahren gelungen, Peptidantigene mit einer nachweisbaren Funktion bei der Transplantatabstoßung (vermittelt über den indirekten Weg der Alloantigenerkennung) zu identifizieren. Für die in dieser Arbeit verwendete experimentelle Spender-Empfänger-Kombination ist die Bedeutung des Alloantigens P1, hierbei handelt es sich um ein aus 19 Aminosäuren bestehendes Peptid, für die Alloimmunantwort bekannt. Autologe unreife dendritische Zellen lassen sich aus Knochenmarkvorläuferzellen mit GM-CSF und IL-4 (diese Zellen werden als IL-4 DCs bezeichnet) bzw. mit GM-CSF und IL-10 (IL-10 DCs) kultivieren. Sowohl für IL-4 DCs als auch IL-10 DCs wurde keine bzw. eine sehr geringe Expression der kostimula67 torischen Moleküle CD80 und CD86 auf ihrer Zelloberfläche nachgewiesen. Die Oberflächenexpression von MHC-Klasse II Molekülen war im Vergleich zu reifen, aus der Milz isolierten dendritischen Zellen, um den Faktor 10 reduziert. In einem nächsten Schritt wurde die Wirkung von IL-4 DCs und IL-10 DCs auf T-Lymphozyten getestet. Sie können weder naive T-Lymphozyten aktivieren noch antigenspezifische T-Lymphozyten restimulieren. Der von diesen Zellen vermittelte suppressive Effekt wurde innerhalb von 24 Stunden wirksam und war eindeutig abhängig von der Zellzahl. Antigenspezifische T-Lymphozyten waren nach ihrer Inkubation mit IL-4 DCs oder IL-10 DCs nicht mehr mit P1- beladenen reifen DCs zu restimulieren. Dieser anergische Zustand ließ sich aber nach Zugabe von IL-2 aufheben. Anergische T-Lymphozyten, die mit IL-4 DCs kokultiviert wurden (= IL-4 DC-Ts), zeigten ihrerseits einen inhibierenden Effekt auf antigenspezifische T-Lymphozyten. Im Gegensatz dazu waren IL-10 DC-Ts hierzu nicht in der Lage. Dies ist der einzige Unterschied zwischen IL-4 DCs und IL-10 DCs, der in dieser Arbeit gefunden wurde. Auch in vivo zeigten IL-4 DCs und IL-10 DCs sowohl eine inhibierende Wirkung auf die lokale T-Zellpopulation als auch einen protektiven Effekt auf die Transplantatfunktion. Diese ließ sich in Abhängigkeit von der Zellzahl um 4 Tage ohne jegliche Unterstützung mit Immunsuppressiva verlängern. Dabei wurden maximal 30 Millionen unreife DCs pro Lewis Ratte eingesetzt, was ca. 10 Millionen Zellen pro 100 g Körpergewicht entspricht. Ihr immunprotektiver Effekt war dabei eindeutig antigenspezifisch. Insgesamt lassen die Ergebnisse den Schluss zu, dass autologe unreife dendritische Zellen, beladen mit Alloantigenen, eine hochattraktive Strategie zur antigenspezifischen Modulation der Alloimmunantwort nach Transplantation darstellen. In weiteren Studien soll die Effizienz dieser Zellen gesteigert werden.
KW  - dendritische Zellen
KW  - Organtransplantation
KW  - dendritic cells
KW  - Organtransplantation
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-21429
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sitaru, Ana Gabriela
T1  - Modulation of the T cell response with MHC class I peptides and their analogues
T1  - Modulation der T-Zell-Reaktivität durch MHC-Klasse-I Peptide und ihre Varianten : Perspektiven für eine antigen-spezifische Therapie in der Transplantation
N2  - Transplantation is now firmly established as a therapeutic approach to extend and improve the life of patients in the final stages of organ failure. It has been demonstrated that transplantation between genetically non-identical individuals leads to the activation of the recipient’s alloimmune response as a major determinant of transplant outcome. T cell recognition of foreign MHC molecules plays a key role in initiating and sustaining allograft rejection. To prevent the risk of rejection, patients are given immunosuppressive drugs, which are non-specific and have major side-effects (infections, malignancies). It has been shown that the alloreactive T cells specifically recognize donor MHC-derived peptides. This implies that it may be possible to develop antigen-specific strategies in order to modulate the alloimmune response by peptide analogues and specifically altered peptide ligands. The purpose of this study was to explore the potential of “recipient-adapted” analogues from the dominant MHC class I peptide to modulate the alloimmune response. Beside the significant role of donor dominant determinants in the rejection process, we tested seven 13-to-24-mer peptides from the Wistar-Furth MHC class I molecule (WF, RT1.Au) for their possible immunogenicity in a fully MHC-mismatched WF to Lewis (LEW, RT1l) rat strain combination. Secondly, the immunodominant allopeptide was selected to generate analogues in order to investigate their modulatory capacity. All peptides were tested in vitro in a standard proliferation assay and in vivo using a heterotopic heart transplantation model. Our findings show that five peptides (P1-P5) were able to induce specific T cell proliferation in LEW responders. Furthermore, we found a hierarchical distribution of the determinants: peptide P1 as a good candidate for the immunodominant determinant, while P2, P3, P4, and P5 as subdominant epitopes and the other two peptides, P6 and P7, as non-immunogenic determinants of WF MHC class I molecule. Furthermore, the dominance of P1 was confirmed by the strong proliferation induced after immunization with a mixture of peptides in the presence of P1. This hierarchical distribution of the proliferative response correlated with the cytokine production. Peptide P1, comprising only 3 allogeneic amino acids (L5, L9, and T10) induced the strongest T cell proliferation and produced high levels of cytokines, especially IL-2 and IFN-g. In addition, the immunodominance of peptide P1 was confirmed by the significant reduction in the allograft survival time in comparison to the non-immunized control animals. Since the TCR Vß repertoire of rejected graft-infiltrating cells in rejected allografts was similar to the profile observed after in vitro restimulation of P1-primed T cells, we concluded that peptide P1 is able to activate the alloreactive T cell population. Our results demonstrate the particular role of the dominant peptide P1 (residues 1-19) in the allograft rejection in WF to LEW rat strain combination. In the second set of experiments, we investigated the fine specificity of the dominant peptide P1-activated T cells using peptide analogues from P1. The “recipient-adapted” analogues were designed by changing the allogeneic RT1.Au amino acids (L5, L9, T10) one-by-one with the correspondent syngeneic RT1.Al amino acids (M5, D9, I10) in the sequence of peptide P1. The six peptide analogues (A1.1-A1.6) consisting of either one or two allogeneic amino acids were able to induce a specific T cell proliferative response and cytokine production. Analogue A1.5 with only one allogeneic amino acid (L5) was of particular interest because it induced a low T cell proliferation and high cytokine levels, especially IL-4 and IL-10. In addition, immunization with A1.5 did not influence the allograft survival time in comparison to the non-immunized LEW recipients. A1.5 was the only analogue able to down-regulate the proliferation of P1-primed T cells. Our results reveal that A1.5 is an MHC competitor as confirmed by the in vitro MHC competition assay and the inhibition of the negative effect of P1 on the allograft survival time when recipients were immunized with a mixture of P1 and A1.5. These findings suggest that it is possible to design peptide analogues, such as A1.5, which do not stimulate the dominant peptide P1-specific T cell population and even more, are able to block its presentation in the MHC molecule. In all, the results indicate that the specific suppression of indirect allorecognition can be achieved by using peptide analogues of the dominant allopeptide.
N2  - Ursache der Transplantatabstoßung ist in erster Linie die genetische Differenz im Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) zwischen Transplantatspender und Empfänger. Dabei stellen die aus den Fremd-MHC-Molekülen durch empfänger-eigene antigenpräsentierende Zellen prozessierten MHC-Peptide einen wichtigen Stimulus zur Aktivierung alloreaktiver T-Lymphozyten des Transplantat empfängers dar. Für die Transplantation bedeutsam ist, dass sowohl diese, als auch synthetische MHC-Peptide, wenn sie die genetische Differenz zwischen einer bestimmten Spender-Empfänger-Kombination repräsentieren, die Alloimmunantwort induzieren und damit die Abstoßung fördern. Das Ziel dieser Arbeit war, dass bereits in zahlreichen Experimentalmodellen für Autoimmunerkrankungen erfolgreiche Konzept der antigenspezifischen Immuntherapie mit Peptidvarianten oder altered peptide ligands auf die Transplantation zu übertragen. Anders als bei Autoimmunerkrankungen basiert die Alloimmunantwort aber nicht auf ein einyelnes Peptidantigen und darüber hinaus beeinflußt die jeweilige Spender-Empfänger-Kombination sehr stark dieses Peptidantigen-Repertoire. Um die Frage zu klären, welche der potentiellen MHC-Peptidantigene in der Alloimmunaktivierung dominieren, wurden Untersuchungen im Nagermodell für die allogene Spender-Empfänger-Kombination Wistar-Furth (WF, RT1u) und Lewis (LEW, RT1l) durchgeführt. Für die Transplantation wird erwartet, dass solche gezielt hergestellten Peptidvarianten sowohl die Aktivierung alloreaktiver T-Lymphozyten als auch weitere Funktionen, wie z. B. die Produktion von Cytokinen, hemmen. Dieser antigenspezifische, und wahrscheinlich auch nebenwirkungsfreie Therapieansatz könnte möglicherweise zur langfristigen Erhaltung der Transplantatfunktion führen. Durch Vergleich der Sequenzen für das MHC-Klasse-I Molekül beider Ratten-Stämme wurden für die a1 und a2 Domäne - dies ist der extrazelluläre, für die Bindung von Peptiden unterschiedlichster Herkunft verantwortliche Bereich des Moleküls - insgesamt 34 Positionen identifiziert, in denen beide Stämme unterschiedliche Aminosäuren aufweisen. Diese Differenzen werden von sieben synthetischen, mit den entsprechenden Bereichen des Spender MHC-Klasse-I Moleküls identischen MHC-Peptiden repräsentiert, welche zwischen 13 und 24 Aminosäuren lang sind. Die immunstimulierende Wirkung dieser Peptide (P1 bis P7) wurde im Proliferationsassay und im Transplantationsmodell bestimmt. Ausschließlich das Peptid mit der Bezeichnung P1 induzierte mit über 20.000 cpm die stärkste, mit einen Th1-dominierten Cytokinmuster (IL-2 und IFN-g) einhergehende T-Zellproliferation. Lewis-Empfänger, die vor der Transplantation mit diesem Peptid immunisiert wurden, stießen ihre von WF-Spendern stammenden heterotopen Herztransplantate beschleunigt ab. Von sieben potentiellen Peptidantigenen induzierte somit ausschließlich Peptid P1 eine dominante Alloimmunaktivierung und erscheint als Peptidantigen zur Herstellung von Peptidvarianten prädestiniert. P1 weicht in drei Aminosäurepositionen von der entsprechenden Sequenz der Lewis-Ratte ab. Durch sequentiellen Austausch dieser drei in der WF-Sequenz befindlichen allogenen Aminosäuren durch die entsprechenden syngenen Aminosäuren in der LEW-Sequenz führte zu sechs Peptidvarianten. Diese Empfänger-angepassten Varianten A1.1 bis A1.6 wurden anschließend auf ihre Fähigkeit untersucht, eine peptidspezifische T-Zellproliferation zu inhibieren, die möglicherweise mit einer protektiven Wirkung auf die Transplantatfunktion einhergeht. Von diesen Peptidvarianten induzierte nur Variante A1.5, sie besitzt noch eine allogene Aminosäure an Position 5, eine reduzierte T-Zellproliferation von 11.450 cpm, die mit einem Th2-dominierten Cytokinmuster (IL-4 und IL-10) korreliert. Zusätzlich hemmte A1.5 die Proliferation der P1-spezifischen T-Lymphozyten. Im Gegensatz zum Ausgangs-peptid P1 beeinflußte A1.5 nicht die Abstoßung heterotoper Herztransplantate und konnte, wurde es in Kombination mit P1 appliziert, die P1-induzierte Transplantatabstoßung verzögern. Um diese immunmodulatorische Fähigkeit der Variante A1.5 weiter zu untersuchen, wurde das Peptid in einem T-Zellrezeptor-Modulationsassay sowie in einem MHC-Kompetitionsassay getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass A1.5 nicht die T-Zellproliferation über den T-Zellrezeptor inhibiert, sondern über die verstärkte Bindung an das MHC-Klasse-II Molekül, wodurch das Peptid P1 wahrscheinlich aus der Bindungstasche verdrängt wird. Dieses Ergebnis wurde von weiteren in vivo Daten unterstützt. Wurden beide Peptide getrennt und nicht im Gemisch appliziert, konnte A1.5 die abstoßungsinduzierende Wirkung von P1 nicht mehr kompensieren, und das Transplantat wurde zum gleichen Zeitpunkt nach Transplantation abgestoßen wie in P1-immunisierten Tieren.
KW  - Allotransplantatabstossung
KW  - Allopeptidb
KW  - immundominant
KW  - MHC-Klass I
KW  - Peptidanaloge
KW  - allograft rejection
KW  - allopeptide
KW  - immunodominant
KW  - MHC I
KW  - peptide analogs
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4561
ER  -