Luisa Paul

• Die Expression eines funktionsfähigen BZR ist essentiell für die Entwicklung und Differenzierung von B-Zellen, für deren Toleranzinduktion und Sekretion protektiver Antikörper. Genetisch bedingte Defekte im BZR-Signaltransduktionsweg liegen den primären Immundefekten mit vorwiegendem Antikörpermangel („humoraler Immundefekt“) zu Grunde. Naive B-Zellen in der Peripherie exprimieren den BZR als zwei Isotypen (IgM und IgD), wohingegen unreife B-Zellen im Knochenmark nur IgM exprimieren. Die Bedeutung für diese differentielle IgM/IgD-ExpressionDie Expression eines funktionsfähigen BZR ist essentiell für die Entwicklung und Differenzierung von B-Zellen, für deren Toleranzinduktion und Sekretion protektiver Antikörper. Genetisch bedingte Defekte im BZR-Signaltransduktionsweg liegen den primären Immundefekten mit vorwiegendem Antikörpermangel („humoraler Immundefekt“) zu Grunde. Naive B-Zellen in der Peripherie exprimieren den BZR als zwei Isotypen (IgM und IgD), wohingegen unreife B-Zellen im Knochenmark nur IgM exprimieren. Die Bedeutung für diese differentielle IgM/IgD-Expression ist nicht bekannt. Es wird jedoch der Expression von IgD eine Rolle in der Generierung hochaffiner Antikörper und in der Regulation von B-Zell Toleranz zugeschrieben. In dieser Arbeit wurden die Familienmitglieder einer Indexpatientin klinisch, immunologisch und genetisch charakterisiert. Bei der Indexpatientin wurde ein Immundefekt im Sinne eines CVID diagnostiziert. Es zeigte sich eine auffällige Expression von IgD auf naiven B-Zellen, zudem konnte eine Variante in dem für IgD kodierenden IGHD-Gen nachgewiesen werden. Es konnte keine Korrelation zwischen dem Auftreten des Immundefektes und der p.Pro6Leu IGHD-Variante nachgewiesen werden. Ebenso zeigte sich bei den Trägern der IGHD-Variante kein Hinweis auf eine Störung der B-Zell Differenzierung oder ein Defekt der spezifischen Antikörperproduktion. Somit scheint die untersuchte p.Pro6Leu IGHD-Variante nicht ursächlich für den klinischen und immunologischen Phänotyp der Indexpatientin zu sein. Inwieweit die Variante ein relatives Risiko für die Entwicklung eines CVID darstellt, kann aus der Untersuchung der Familie nicht beurteilt werden und müsste in einer größeren CVID-Kohorte evaluiert werden. Da aus Untersuchungen von transgenen/knock-out Mausmodellen eine Bedeutung von IgD für die Regulation der peripheren B-Zell Toleranz vermutet wird, nutzten wir in dieser Arbeit charakterisierte heterozygote Träger der IGHD-Variante als „genetisches Modell“ zur Analyse der Bedeutung von IgD für die Entwicklung des Immunglobulin-Repertoires naiver B-Zellen des Menschen. Die durch allelische Exklusion bedingte chimäre Situation der IgD-Expression naiver B-Zellen bei heterozygoten IGHD-Variantenträgern machte den direkten Vergleich zwischen IgD+ Wildtyp-Populationen und IgD- Mutante im gleichen Organismus möglich. In den Untersuchungen des Immunglobulin-Repertoires von transitionalen und reifen, naiven B-Zellen in diesen Individuen zeigten sich jedoch keine wegweisenden Unterschiede zwischen IgD+ und IgD- Populationen. Insbesondere auch charakteristische Motive des Immunglobulin-Repertoires, die auf eine Autoreaktivität des kodierten Immunglobulins hin¬weisen (VH4-34 Gensegment, lange CDR3-Region, positive Ladung und Hydrophobizität der CDR3-Region) waren nicht unterschiedlich zwischen beiden Zellpopulationen. Somit scheint entweder die Expression von IgD auf naiven B-Zellen beim Menschen keinen Einfluss auf die Immunglobulin-Repertoire Entwicklung und die Regulation der Toleranzinduktion zu haben oder die verwendete Methodik ist nicht sensitiv genug, um mögliche Auffälligkeiten zu detektieren. Hier würde sich für zukünftige Untersuchungen des Immunglobulin-Repertoires eine Hochdurchsatzsequenzierung mittels next-generation sequencing und für die Analyse der Autoreaktivität die Expression und Reaktivitätstestung monoklonaler Antikörper aus individuellen B-Zellen anbieten.…
• The expression of a functional BZR is essential for the development and differentiation of B-cells, for their tolerance induction and secretion of protective antibodies. Genetic defects in the BZR signal transduction pathway are based on the primary immunodeficiencies with predominant antibody deficiency ("humoral immune deficiency"). Naive B-cells in the periphery express the BZR as two isotypes (IgM and IgD), whereas immature B-cells express only IgM in the bone marrow. The significance for this differential IgM / IgD expression isThe expression of a functional BZR is essential for the development and differentiation of B-cells, for their tolerance induction and secretion of protective antibodies. Genetic defects in the BZR signal transduction pathway are based on the primary immunodeficiencies with predominant antibody deficiency ("humoral immune deficiency"). Naive B-cells in the periphery express the BZR as two isotypes (IgM and IgD), whereas immature B-cells express only IgM in the bone marrow. The significance for this differential IgM / IgD expression is unknown. However, the expression of IgD is thought to play a role in the generation of high affinity antibodies and in the regulation of B cell tolerance. In this study, the family members of an index patient were characterized clinically, immunologically and genetically. The index patient was diagnosed with an immunodeficiency in the sense of a CVID. There was a conspicuous expression of IgD on naive B-cells as well as a variant in the IGHD gene coding for IgD. There was no correlation between the occurrence of the immunodeficiency and the p.Pro6Leu IGHD variant. Similary, the carriers of the IGHD Variant showed no evidence of a disturbance of the B-cell differentiation or a defect in the specific antibody production. Thus, the investigated p.Pro6Leu IGHD variant does not seem to be causative for the clinical and immunological phenotype of the index patient. The extent to which the variant poses a relative risk for the development of a CVID can not be assessed from the family examination and would have to be evaluated in a larger CVID cohort. Since investigations of transgenic / knock-out mouse models suggest an interpretation of IgD for the regulation of peripheral B-cell tolerance, we used heterozygous carriers of the IGHD variant characterized in this work as a "genetic model" to analyze the significance of IgD for the development of the immunoglobulin repertoire of naive human B-cells. The chimeric situation of IgD expression of naive B-cells in heterozygous IGHD variant carriers caused by allelic exclusion made a direct comparison possible between IgD + wild-type populations and IgD mutants in the same organism. However, studies of the immunoglobulin repertoire of transitional and mature, naive B cells in these individuals, did not reveal any landmark differences between IgD + and IgD populations were found. In particular, characteristic motifs of the immunoglobulin repertoire indicating autoreactivity of the encoded immunoglobulin (VH4-34 gene segment, long CDR3 region, positive charge and hydrophobicity of the CDR3 region) were not different between the two cell populations. Thus, either the expression of IgD on naive B-cells in humans does not seem to have any effect on the immunoglobulin repertoire development and the regulation of tolerance induction or the methodology used is not sensitive enough to detect possible abnormalities. For future investigations of the immunoglobulin repertoire a high-throughput sequencing by next-generation sequencing and for the analysis of autoreactivity the expression and reactivity testing of monoclonal antibodies from individual B-cells would be appropriate.…