Optimization of the piggyBac Transposon Using mRNA and Insulators: Toward a More Reliable Gene Delivery System.

Integrating and expressing stably a transgene into the cellular genome remain major challenges for gene-based therapies and for bioproduction purposes. While transposon vectors mediate efficient transgene integration, expression may be limited by epigenetic silencing, and persistent transposase expression may mediate multiple transposition cycles. Here, we evaluated the delivery of the piggyBac transposase messenger RNA combined with genetically insulated transposons to isolate the transgene from neighboring regulatory elements and stabilize expression. A comparison of piggyBac transposase expression from messenger RNA and DNA vectors was carried out in terms of expression levels, transposition efficiency, transgene expression and genotoxic effects, in order to calibrate and secure the transposition-based delivery system. Messenger RNA reduced the persistence of the transposase to a narrow window, thus decreasing side effects such as superfluous genomic DNA cleavage. Both the CTF/NF1 and the D4Z4 insulators were found to mediate more efficient expression from a few transposition events. We conclude that the use of engineered piggyBac transposase mRNA and insulated transposons offer promising ways of improving the quality of the integration process and sustaining the expression of transposon vectors.

Combining MAR elements and transposable vectors for more reliable transgene integration and expression

Integration without cytotoxic effects and long-term expression of a transgene constitutes a major challenge in gene therapy and biotechnology applications. In this context, transposons represent an attractive system for gene transfer because of their ability to promote efficient integration of a transgene in a variety of cell lines. However, the transgene integration can lead to insertional mutagenesis and/or unstable transgene expression by epigenetic modifications. These unwanted events may be limited by the use of chromatin control elements called MARs (matrix attachment regions). Indeed, the insertion of these DNA elements next to the transgene usually results in higher and more stable expression by maintaining transgene chromatin in an active configuration and preventing gene silencing. In this study, we tested if the inclusion of the MAR 1-68 in the piggyBac transposon system may lead to efficient and safer transgene integration and ensure reliable stable and long-term expression of a transgene. The MAR-containing transposon construct was tested in CHO cells, for biotechnology applications, and in mesoangioblast cells that can differentiate into muscle cells and are important candidates for potential stem cell therapies of myopathies. We showed that the addition of the MAR 1 -68 in the piggyBac transposon did not interfere with transposition, thereby maintaining high frequency of transgene integrations in these cells. Moreover, the MAR allowed higher transgene expression from fewer transposon integration events. We also found that enriched transgene-expressing cell populations could be obtained without the need of selection pressure. Since antibiotic-enforced selection protocols often result in a higher integrated copy number and mosaic expression patterns, this strategy could benefit many applications in which a low copy number of integrated transgenes and antibiotic-free conditions are desired. In addition, the intramuscular transplantation of mouse tibialis anterior muscles with mesoangioblasts containing the transposon led to widespread and sustained myofiber transgene expression after differentiation of these cells in vivo. These findings indicated that piggyBac vectors may provide a viable approach to achieve stable gene transfer in the context of Duchenne muscular dystrophy therapy. - L'intégration sans effets cytotoxiques et l'expression à long terme d'un transgène constituent un défi majeur en thérapie génique et en biotechnologie. Dans ce contexte, les transposons représentent un système attrayant pour le transfert de gènes en raison de leur capacité à promouvoir l'intégration efficace d'un transgène dans une variété de lignées cellulaires. Toutefois, l'intégration d'un transgène peut conduire à une mutagénèse insertionnelle et/ou à une expression instable due au silençage du transgène suite à des modifications épigénétiques. Ces événements indésirables de silençage génique peuvent être diminués par l'utilisation d'éléments de contrôle de la chromatine appelés MAR (matrix attachment region). En effet, l'insertion de ces éléments d'ADN à proximité du transgène se traduit généralement par une expression plus élevée et plus stable de celui-ci, en permettant le maintien d'une chromatine dans une configuration active autour du transgène et en empêchant l'inactivation du gène. Dans cette étude, nous avons testé si l'inclusion du MAR 1-68 dans le système transposon piggyBac peut améliorer l'efficacité d'intégration de façon sécuritaire et l'expression à long terme d'un transgène. Le transposon contenant l'élément MAR a été testé dans les cellules CHO, couramment utilisées en biotechnologie, et dans des cellules progénitrices appelées mésoangioblastes, qui peuvent se différencier en cellules musculaires, et qui constituent ainsi des candidats prometteurs pour la thérapie à partir de cellules souches de patients souffrant de myopathie. Nous avons montré que l'addition du MAR 1-68 dans le transposon piggyBac n'interfère pas avec la transposition et permet de maintenir une fréquence élevée d'intégration du transgène dans ces deux types cellulaires. De plus, il semble que cette association mène à une meilleure expression du transgène à partir de peu d'événements d'intégration du transposon. En outre, ces populations enrichies en cellules exprimant de façon stable le transgène ont pu être obtenues sans avoir recours à une pression de sélection. Etant donné que les protocoles de sélection basée sur l'utilisation d'antibiotiques conduisent souvent à un nombre plus élevé de copies intégrées et à la variégation de l'expression du transgène et qu'ils impliquent une longue culture in vitro, cette stratégie pourrait profiter à des applications pour lesquelles on souhaite un faible nombre de copies intégrées et/ou l'utilisation d'antibiotiques n'est pas souhaitable. De plus, la transplantation intramusculaire de mésoangioblastes contenant le transposon dans le muscle tibial antérieur de souris a conduit, après la différentiation de ces cellules in vivo, à une expression constante et étendue du transgène dans les myofibres. Ces résultats indiquent que les vecteurs piggyBac pourraient fournir une approche viable pour assurer un transfert de gènes stables dans le contexte d'un traitement de la dystrophic musculaire de Duchenne.

CAV2 vector gene transfer into central nervious System

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier, França, entre 2010 i 2012. En aquest projecte s’ha avaluat les avantatges dels vectors adenovirals canins tipus 2 (CAV2) com a vectors de transferència gènica al sistema nerviós central (SNC) en un model primat no-humà i en un model caní del síndrome de Sly (mucopolisacaridosis tipus 7, MPS VII), malaltia monogènica que cursa amb neurodegeneració. En una primera part del projecte s’ha avaluat la biodistribució, l’eficàcia i la durada de l’expressió del transgen en un model primat no humà, (Microcebus murinus). Com ha vector s’ha utilitzat un CAV2 de primera generació que expressa la proteïna verda fluorescent (CAVGFP). Els resultats aportats en aquesta memòria demostren que en primats no humans, com en d’altres espècies testades anteriorment per l’equip de l’EJ Kremer, la injecció intracerebral de CAV2 resulta en una extensa transducció del SNC, siguent les neurones i els precursors neuronals les cèl•lules preferencialment transduïdes. Els vectors canins, servint-se de vesícules intracel•lulars són transportats, majoritàriament, des de les sinapsis cap al soma neuronal, aquest transport intracel•lular permet una extensa transducció del SNC a partir d’una única injecció intracerebral dels vectors virals. En una segona part d’aquest projecte s’ha avaluat l’ús terapèutic dels CAV2. S’ha injectat un vector helper-dependent que expressa el gen la b-glucuronidasa i el gen de la proteïna verda fluorescent (HD-RIGIE), en el SNC del model caní del síndrome de Sly (MPS VII). La biodistribució i la eficàcia terapèutica han estat avaluades. Els nivells d’activitat enzimàtica en animals malalts injectats amb el vector terapèutic va arribar a valors similars als dels animals no afectes. A més a més s’ha observat una reducció en la quantitat dels GAGs acumulats en les cèl•lules dels animals malalts tractats amb el vector terapèutic, demostrant la potencialitat terapèutica dels CAV2 per a malalties que afecten al SNC. Els resultats aportats en aquest treball ens permeten dir que els CAV2 són unes bones eines terapèutiques per al tractament de malalties que afecten al SNC.

The inositol Inpp5k 5-phosphatase affects osmoregulation through the vasopressin-aquaporin 2 pathway in the collecting system.

Inositol Inpp5k (or Pps, SKIP) is a member of the inositol polyphosphate 5-phosphatases family with a poorly characterized function in vivo. In this study, we explored the function of this inositol 5-phosphatase in mice and cells overexpressing the 42-kDa mouse Inpp5k protein. Inpp5k transgenic mice present defects in water metabolism characterized by a reduced plasma osmolality at baseline, a delayed urinary water excretion following a water load, and an increased acute response to vasopressin. These defects are associated with the expression of the Inpp5k transgene in renal collecting ducts and with alterations in the arginine vasopressin/aquaporin-2 signalling pathway in this tubular segment. Analysis in a mouse collecting duct mCCD cell line revealed that Inpp5k overexpression leads to increased expression of the arginine vasopressin receptor type 2 and increased cAMP response to arginine vasopressin, providing a basis for increased aquaporin-2 expression and plasma membrane localization with increased osmotically induced water transport. Altogether, our results indicate that Inpp5k 5-phosphatase is important for the control of the arginine vasopressin/aquaporin-2 signalling pathway and water transport in kidney collecting ducts.

Blood pressure and renin-angiotensin system resetting in transgenic rats with elevated plasma Val5-angiotensinogen.

OBJECTIVE: : Increases in plasma angiotensinogen (Ang-N) due to genetic polymorphisms or pharmacological stimuli like estrogen have been associated with a blood pressure (BP) rise, increased salt sensitivity and cardiovascular risk. The relationship between Ang-N, the resetting of the renin-angiotensin system, and BP still remains unclear. Angiotensin (Ang) II-induced genetic hypertension should respond to lisinopril treatment. METHODS: : A new transgenic rat line (TGR) with hepatic overexpression of native (rat) Ang-N was established to study high plasma Ang-N. The transgene contained a mutation producing Val-Ang-II, which was measured separately from nontransgenic Ile-Ang-II in plasma and renal tissue. RESULTS: : Male homozygous TGR had increased plasma Ang-N (∼20-fold), systolic BP (ΔBP + 26 mmHg), renin activity (∼2-fold), renin activity/concentration (∼5-fold), total Ang-II (∼2-fold, kidney 1.7-fold) but decreased plasma renin concentrations (-46%, kidney -85%) and Ile-Ang-I and II (-93%, -94%) vs. controls. Heterozygous TGR exhibited ∼10-fold higher plasma Ang-N and 17 mmHg ΔBP. Lisinopril decreased their SBP (-23 vs. -13 mmHg in controls), kidney Ang-II/I (∼3-fold vs. ∼2-fold) and Ile-Ang-II (-70 vs. -40%), and increased kidney renin and Ile-Ang-I (>2.5-fold vs. <2.5-fold). Kidney Ang-II remained higher and renin lower in TGR compared with controls. CONCLUSION: : High plasma Ang-N increases plasma and kidney Ang-II levels, and amplifies the plasma and renal Ang-II response to a given change in renal renin secretion. This enzyme-kinetic amplification dominates over the Ang-II mediated feedback reduction of renin secretion. High Ang-N levels thus facilitate hypertension via small increases of Ang II and may influence the effectiveness of renin-angiotensin system inhibitors.

A regulatory network for the efficient control of transgene expression.

BACKGROUND: Expression of heterologous genes in mammalian cells or organisms for therapeutic or experimental purposes often requires tight control of transgene expression. Specifically, the following criteria should be met: no background gene activity in the off-state, high gene expression in the on-state, regulated expression over an extended period, and multiple switching between on- and off-states. METHODS: Here, we describe a genetic switch system for controlled transgene transcription using chimeric repressor and activator proteins functioning in a novel regulatory network. In the off-state, the target transgene is actively silenced by a chimeric protein consisting of multimerized eukaryotic transcriptional repression domains fused to the DNA-binding tetracycline repressor. In the on-state, the inducer drug doxycycline affects both the derepression of the target gene promoter and activation by the GAL4-VP16 transactivator, which in turn is under the control of an autoregulatory feedback loop. RESULTS: The hallmark of this new system is the efficient transgene silencing in the off-state, as demonstrated by the tightly controlled expression of the highly cytotoxic diphtheria toxin A gene. Addition of the inducer drug allows robust activation of transgene expression. In stably transfected cells, this control is still observed after months of repeated cycling between the repressed and activated states of the target genes. CONCLUSIONS: This system permits tight long-term regulation when stably introduced into cell lines. The underlying principles of this network system should have general applications in biotechnology and gene therapy.

Restricted transgene expression in the brain with cell-type specific neuronal promoters.

Tissue-targeted expression is of major interest for studying the contribution of cellular subpopulations to neurodegenerative diseases. However, in vivo methods to investigate this issue are limited. Here, we report an analysis of the cell specificity of expression of fluorescent reporter genes driven by six neuronal promoters, with the ubiquitous phosphoglycerate kinase 1 (PGK) promoter used as a reference. Quantitative analysis of AcGFPnuc expression in the striatum and hippocampus of rodents showed that all lentiviral vectors (LV) exhibited a neuronal tropism; however, there was substantial diversity of transcriptional activity and cell-type specificity of expression. The promoters with the highest activity were those of the 67 kDa glutamic acid decarboxylase (GAD67), homeobox Dlx5/6, glutamate receptor 1 (GluR1), and preprotachykinin 1 (Tac1) genes. Neuron-specific enolase (NSE) and dopaminergic receptor 1 (Drd1a) promoters showed weak activity, but the integration of an amplification system into the LV overcame this limitation. In the striatum, the expression profiles of Tac1 and Drd1a were not limited to the striatonigral pathway, whereas in the hippocampus, Drd1a and Dlx5/6 showed the expected restricted pattern of expression. Regulation of the Dlx5/6 promoter was observed in a disease condition, whereas Tac1 activity was unaffected. These vectors provide safe tools that are more selective than others available, for the administration of therapeutic molecules in the central nervous system (CNS). Nevertheless, additional characterization of regulatory elements in neuronal promoters is still required.

Genetic selection system allowing monitoring of myofibrillogenesis in living cardiomyocytes derived from mouse embryonic stem cells

Embryonic stem (ES) cell-derived cardiomyocytes recapitulate cardiomyogenesis in vitro and are a potential source of cells for cardiac repair. However, this requires enrichment of mixed populations of differentiating ES cells into cardiomyocytes. Toward this goal, we have generated bicistronic vectors that express both the blasticidin S deaminase (bsd) gene and a fusion protein consisting of either myosin light chain (MLC)-3f or human alpha-actinin 2A and enhanced green fluorescent protein (EGFP) under the transcriptional control of the alpha-cardiac myosin heavy chain (alpha-MHC) promoter. Insertion of the DNase I-hypersensitive site (HS)-2 element from the beta-globin locus control region, which has been shown to reduce transgene silencing in other cell systems, upstream of the transgene promoter enhanced MLC3f-EGFP gene expression levels in mouse ES cell lines. The alpha-MHC-alpha-actinin-EGFP, but not the alpha-MHC-MLC3f-EGFP, construct resulted in the correct incorporation of the newly synthesized fusion protein at the Z-band of the sarcomeres in ES cell-derived cardiomyocytes. Exposure of embryoid bodies to blasticidin S selected for a relatively pure population of cardiomyocytes within 3 days. Myofibrillogenesis could be monitored by fluorescence microscopy in living cells due to sarcomeric epitope tagging. Therefore, this genetic system permits the rapid selection of a relatively pure population of developing cardiomyocytes from a heterogeneous population of differentiating ES cells, simultaneously allowing monitoring of early myofibrillogenesis in the selected myocytes

Definition of key variables for the induction of optimal NY-ESO-1-specific T cells in HLA transgene mice.

An attractive treatment of cancer consists in inducing tumor-eradicating CD8(+) CTL specific for tumor-associated Ags, such as NY-ESO-1 (ESO), a strongly immunogenic cancer germ line gene-encoded tumor-associated Ag, widely expressed on diverse tumors. To establish optimal priming of ESO-specific CTL and to define critical vaccine variables and mechanisms, we used HLA-A2/DR1 H-2(-/-) transgenic mice and sequential immunization with immunodominant DR1- and A2-restricted ESO peptides. Immunization of mice first with the DR1-restricted ESO(123-137) peptide and subsequently with mature dendritic cells (DCs) presenting this and the A2-restriced ESO(157-165) epitope generated abundant, circulating, high-avidity primary and memory CD8(+) T cells that efficiently killed A2/ESO(157-165)(+) tumor cells. This prime boost regimen was superior to other vaccine regimes and required strong Th1 cell responses, copresentation of MHC class I and MHC class II peptides by the same DC, and resulted in upregulation of sphingosine 1-phosphate receptor 1, and thus egress of freshly primed CD8(+) T cells from the draining lymph nodes into circulation. This well-defined system allowed detailed mechanistic analysis, which revealed that 1) the Th1 cytokines IFN-gamma and IL-2 played key roles in CTL priming, namely by upregulating on naive CD8(+) T cells the chemokine receptor CCR5; 2) the inflammatory chemokines CCL4 (MIP-1beta) and CCL3 (MIP-1alpha) chemoattracted primed CD4(+) T cells to mature DCs and activated, naive CD8(+) T cells to DC-CD4 conjugates, respectively; and 3) blockade of these chemokines or their common receptor CCR5 ablated priming of CD8(+) T cells and upregulation of sphingosine 1-phosphate receptor 1. These findings provide new opportunities for improving T cell cancer vaccines.

Regulation of transgene expression in genetic immunization

The use of mammalian gene expression vectors has become increasingly important for genetic immunization and gene therapy as well as basic research. Essential for the success of these vectors in genetic immunization is the proper choice of a promoter linked to the antigen of interest. Many genetic immunization vectors use promoter elements from pathogenic viruses including SV40 and CMV. Lymphokines produced by the immune response to proteins expressed by these vectors could inhibit further transcription initiation by viral promoters. Our objective was to determine the effect of IFN-g on transgene expression driven by viral SV40 or CMV promoter/enhancer and the mammalian promoter/enhancer for the major histocompatibility complex class I (MHC I) gene. We transfected the luciferase gene driven by these three promoters into 14 cell lines of many tissues and several species. Luciferase assays of transfected cells untreated or treated with IFN-g indicated that although the viral promoters could drive luciferase production in all cell lines tested to higher or lower levels than the MHC I promoter, treatment with IFN-g inhibited transgene expression in most of the cell lines and amplification of the MHC I promoter-driven transgene expression in all cell lines. These data indicate that the SV40 and CMV promoter/enhancers may not be a suitable choice for gene delivery especially for genetic immunization or cancer cytokine gene therapy. The MHC I promoter/enhancer, on the other hand, may be an ideal transgene promoter for applications involving the immune system.

The cumate gene-switch: a system for regulated expression in mammalian cells

Affiliation: Sophie Broussau, Amelie Pilotte & Bernard Massie : Départment de microbiologie et immunologie, Faculté de médecine, Université de Montréal

A simple retroelement based knock-down system in Dictyostelium

Characteristics of DIRS-1 Mediated Knock-Downs __ We have previously shown that the most abundant Dictyostelium discoideum retroelement DIRS-1 is suppressed by RNAi mechanisms. Here we provide evidence that both inverted terminal repeats have strong promoter activity and that bidirectional expression apparently generates a substrate for Dicer. A cassette containing the inverted terminal repeats and a fragment of a gene of interest was sufficient to activate the RNAi response, resulting in the generation of ~21 nt siRNAs, a reduction of mRNA and protein expression of the respective endogene. Surprisingly, no transitivity was observed on the endogene. This was in contrast to previous observations, where endogenous siRNAs caused spreading on an artificial transgene. Knock-down was successful on seven target genes that we examined. In three cases a phenotypic analysis proved the efficiency of the approach. One of the target genes was apparently essential because no knock-out could be obtained; the RNAi mediated knock-down, however, resulted in a very slow growing culture indicating a still viable reduction of gene expression.

Transgene Mausmodelle zur Untersuchung von Nervenzellwanderungen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden transgene Mausmodelle hergestellt, die eine weitere Aufklärung der Rolle des Transkriptionsfaktors Pax6 bei der Wanderung von Nervenzellen ermöglichen, sowie ein Kultursystem zur Darstellung embryonaler Wanderungen außerhalb des Mutterleibs entwickelt.Bei der YAC-transgenen Mäuselinie PhPax6-taulacZ wird das Reportergen taulacZ unter der Kontrolle des Pax6-Promotors exprimiert. Dadurch ist dort, wo Pax6 im Zellkern vorliegt, der Rest der Zelle über seine gesamte Ausdehnung mit der vom taulacZ-Transgen kodierten tau-b-Galactosidase markiert. Das räumlich-zeitliche Expressionsmuster von Pax6 und dem Transgen taulacZ wurde detailliert untersucht. Dabei wurde eine hohe Übereinstimmung festgestellt. Basierend auf der Darstellung der Zellen in ihrer gesamten Ausdehnung, die durch das taulacZ-Transgen erstmals möglich ist, wurde eine Klassifizierung Pax6-positiver Zelltypen vorgenommen. Zunächst wird Pax6 in Neuroepithelzellen, später in radialen Gliazellen exprimiert.Mit der zweiten transgenen Mäuselinie, PhPax6-tTA, wurde ein Werkzeug hergestellt, das die gezielte und hoch spezifische Expression von beliebigen Transgenen in Pax6-exprimierenden Zellen ermöglicht. In Pax6-positive Zellen der Medulla wurde das Grün Fluoreszierende Protein (GFP) eingeführt und das Wanderungsverhalten in vitro über mehrere Tage dargestellt. Erstmals können mit dieser Linie beliebige Expressionskonstrukte gezielt, hocheffizient und schnell in wandernde Neurone eingebracht werden, ohne störende Hinter-grundexpression in anderen Zellen.

Analyse der Mechanismen zur Regulation der Zellzyklus-abhängigen Stabilität der MARCKS-mRNA

Die Expression des PKC-Hauptsubstrates MARCKS (myristoylated alanine-rich C kinase substrate) wird in Swiss 3T3-Fibroblasten in Abhängigkeit des Zellzyklus durch Variation der mRNA-Stabilität reguliert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Beteiligung der 3' nichttranslatierten Region (3'UTR) der MARCKS-mRNA an der Stabilitätskontrolle analysiert. Durch Einsatz der RNase/EMSA-Technik konnten zwei cis-Elemente der MARCKS 3'UTR identifiziert und lokalisiert werden, die mit RNA-bindenden Swiss 3T3-Proteinen (trans-Faktoren) interagieren. Diese neu identifizierten cis-Elemente sind AU-reiche Elemente (ARE) der Klasse III, da sie sehr große Sequenzhomologie zu ARE dieser Klasse aufweisen und der MARCKS 3'UTR, wie für ARE typisch, Instabilität vermitteln.Durch UV-crosslinking wurden vier Proteine mit Molekülmassen von 55, 40, 36 und 30 kDa nachgewiesen, die spezifisch an das 52nt lange Haupt-ARE (MARCKS 52nt) mit unterschiedlicher Affinität binden konnten. Mit Hilfe von rekombinant hergestellten ELAV/Hu-Proteinen und einem ELAV/Hu-spezifischen, affinitätsgereinigten Antiserum konnte eines der vier Proteine (p36) als das ELAV/Hu-Protein HuR identifiziert werden. Die Funktion der ELAV/Hu-Proteine für die Stabilitätskontrolle der MARCKS-mRNA ließ sich durch transiente und stabile Transfektion von HuR und neuronenspezifischem HuD mit dem Tetracyclin induzierbaren Expressionssystem (Tetoff) in Swiss 3T3- bzw. MEF/3T3-Tetoff-Zellen verdeutlichen: Durch Überexpression von HuR und HuD wurde die wachstumsinduzierte Destabilisierung der MARCKS-mRNA bei Wiedereintritt der Zellen in den Zellzyklus unterbunden.

Immune escape durch Überexpression von HER-2/neu

In Tumoren und Onkogen-transformierten Zellen finden sich häufig Defizienzen in der Expression von Komponenten der MHC Klasse I-Antigenprozessierung, die mit einer verminderten MHC Klasse I-Oberflächenexpression und einer reduzierten Sensitivität der Zellen gegenüber einer ZTL-vermittelten Lyse gekoppelt sein können. Da in den meisten Fällen die reduzierten Expressionsmuster über Zytokine revertiert werden können, werden verschiedene Regulationsmechanismen als Ursache für die Defizienzen postuliert. Auch in Zellen, die den „human epidermal growth factor receptor 2“ (HER-2/neu) überexprimieren, wurden derartige „Immune escape“-Mechanismen identifiziert. Aufgrund der Amplifikation und/oder Überexpression dieses Onkogens in Tumoren, die mit einer schnellen Progression der Erkrankung und einer schlechten Heilungsprognose assoziiert ist, wurden zahlreiche Therapien entwickelt, die auf einer Mobilisierung des Immunsystems gegenüber HER-2/neu oder dessen Blockade durch spezifische Antikörper abzielen. Die bisher jedoch nur unzureichenden Erfolge dieser Therapien könnten ihre Ursache in einer verminderten Immunogenität der HER-2/neu+-Zellen aufgrund von Defizienzen in der MHC Klasse I-Antigenprozessierung haben, weshalb die Untersuchung der molekularen Ursachen dieser Suppression für die Therapie von HER-2/neu+-Tumoren von besonderer Bedeutung ist. In dieser Arbeit wurde anhand eines in vitro-Systems ein HER-2/neu-vermittelter „Immune escape“-Phänotyp charakterisiert und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen untersucht. Hierzu wurden murine, HER-2/neu--NIH3T3-Zellen mit HER-2/neu-transfizierten NIH3T3-Zellen verglichen. Die Untersuchung zeigte, dass die Oberflächenexpression von MHC Klasse I-Antigenen bei einer HER-2/neu-Überexpression vermindert ist. Dies ist assoziiert mit reduzierten Expressionen von LMP2, LMP10, PA28a, PA28b, ERAAP, TAP1, TAP2, und Tapasin, einem blockiertem TAP-Transport und einer fehlenden Sensitivität gegenüber einer ZTL-vermittelten Lyse. Da die analysierten Defekte durch eine Stimulation mit IFN‑g wieder revertiert werden können, wird eine transkriptionelle oder translationelle Regulation der betroffenen Gene durch HER-2/neu postuliert. Aufgrund dieser Ergebnisse ist eine T-Zell-vermittelte Therapie von HER-2/neu+-Tumoren als kritisch anzusehen. Die Untersuchung der Promotoren von TAP1/LMP2, TAP2 und Tapasin ergab geringere und durch IFN‑g-induzierbare Promotoraktivitäten in den HER-2/neu+-Zellen im Vergleich zu den HER-2/neu—-Zellen. Mittels Mutagenese-PCR und Gelretardationsanalysen konnte die Bindung eines Komplexes an zwei E2F- und einer P300-Bindungsstelle im Tapasin-Promotor identifiziert werden, die für die HER-2/neu-vermittelte Hemmung der Tapasin-Promotor­aktivität essentiell ist. Eine Inaktivierung der E2F- und P300-Motve in den TAP1/LMP2- und TAP2-Promotoren hatte dagegen keinen Einfluss auf die HER-2/neu-vermittelte Blockade der Promotoraktivität. Ein Vergleich der Promotoraktivitäten der HER-2/neu+- mit Ras-transformierten Zellen ergab, dass die TAP1/LMP2- und TAP2-Promotoren in beiden Zellen supprimiert werden, während der Tapasin-Promotor bei Ras-Transformation nicht beein­trächtigt ist. Der Einsatz von Inhibitoren zeigte, dass die Suppression des Tapasin-Promotors vermutlich über die PLC-g-PKC-Kaskade erfolgt. Dagegen konnte mit Inhibitoren gegen MAPK und PI3Kinase kein vergleichbarer Effekt erzielt werden. Aufgrund dieser Daten wird postuliert, dass HER-2/neu über die Signalkaskade PLC-g–PKC–E2F/P300 die Tapasin-Promotoraktivität supprimiert, wohingegen noch bisher unbekannte Signalkaskaden von HER-2/neu und Ras zu einer Hemmung der TAP1/LMP2- und TAP2-Promotoraktivität führen. Da die Komplexbildung von E2F und P300 auch im Zellzyklus eine Rolle spielt, wird eine negative Korrelation zwischen Zell-Proliferation und MHC Klasse I-Antigenpräsentation postuliert, die Gegenstand künftiger Studien sein wird.