Identifizierung und Charakterisierung T-zellerkannter tumorassoziierter Antigene im Melanommodell D41

In der vorliegenden Arbeit wurden Zielstrukturen autologer, tumorreaktiver CD8+ T-Zellen im Modell des Melanompatienten D41 charakterisiert, der im metastasierten Stadium nach Vakzinierung mit autologen dendritischen Zellen und bestrahlten Tumorzellen eine dauerhafte komplette Remission erreichte (O´Rourke et al., Melanoma Res. 17:316, 2007). Aus kryokonservierten Blutlymphozyten verschiedener Zeitpunkte wurden durch Stimulation mit autologen Tumorzellen (D41-MEL) in unabhängigen gemischten Lymphozyten-/Tumorzell-Kulturen (MLTCs) tumorreaktive CD8+ T-Zellen angereichert. Als Erstes wurde überprüft, ob sie gegen bekannte Melanomantigene in Assoziation mit den HLA-Klasse I-Allelen des Patienten gerichtet waren. Dabei zeigten sich Reaktivitäten gegen das melanosomale Differenzierungsantigen Melan-A mit HLA-A*0201 und darüber hinaus gegen die Cancer/Testis-Antigene (CTA) MAGE-A3 und MAGE-A6 mit HLA-A*0101, sowie NY-ESO-1, MAGE-A4 und MAGE-A10 mit HLA-A*0201. In einem zweiten Schritt wurde mit T-Zell-Klonen aus D41-MLTC 2, die keines dieser Antigene erkannten, eine cDNA-Expressionsbank von D41-MEL gescreent. Dies führte zur Klonierung einer für TSPY 1 (testis-specific protein Y-encoded 1) kodierenden cDNA mit einem der T-Zell-Klone. Er erkannte mit hoher Affinität die synthetischen TSPY 1-Peptide LLDDIMAEV (Aminosäurepositionen 66-73) und LLLDDIMAEV (Aminosäurepositionen 65-73) in Assoziation mit HLA-A*0201. Serologische Immunantworten gegen das als CTA einzustufende TSPY 1 sind bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals eine T-Zell-Antwort gegen TSPY 1 nachgewiesen. TSPY 1 trägt mutmaßlich zu Entstehung des Gonadoblastoms bei, seine Expression wurde jedoch z.B. auch in Seminomen, Leberzellkarzinomen und Melanomen nachgewiesen. Die Expression von TSPY 1 in der Zelllinie D41-MEL-Zellen war sehr heterogen. Einzelne Klone der Linie exprimierten TSPY 1 auf stabil hohem, andere Klone auf ebenso stabil intermediärem bzw. nicht detektierbarem Niveau. Die Expression und die Erkennung durch TSPY 1-reaktive T-Zell-Klone wurde durch die demethylierende Substanz 5-Aza-2´-deoxycytidine gesteigert. Dies spricht für eine Promotor-Hypermethylierung als Ursache fehlender bzw. niedriger Expression, wie dies für verschiedene CTA zutrifft. Die im Blut des Patienten D41 detektierbare antitumorale T-Zell-Reaktivität war bereits vor der Vakzinierung mit Tumorzellen nachweisbar und hatte sich somit spontan entwickelt. Ihre Individualität war vorgegeben durch das Antigenexpressionsmuster der D41-Tumorzellen, sowie durch den HLA-Phänotyp und mutmaßlich auch das T-Zellrepertoire des Patienten. Die detaillierte Analyse komplexer antitumoraler T-Zellantworten legt den Grundstein für eine Immuntherapie, die sich auf das tatsächliche Potential des individuellen T-Zellsystems stützen kann.

Untersuchung von T-Zell-vermittelten Immunantworten in der murinen und humanen kutanen Leishmaniasis

Für die Ausheilung von L. major-Infektionen ist eine effektive Th1-/Tc1-Antwort unerlässlich. Dennoch sind bis heute nicht alle Mechanismen der schützenden Immunabwehr beim Menschen und in der Maus endgültig geklärt. Deshalb bestand das Ziel der vorliegenden Arbeit darin, Th1-/Tc1-Antworten und damit die Schnittstelle zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem eingehender zu untersuchen. Für diesen Ansatz wurde zunächst der Einfluss des genetischen Hintergrundes auf den Verlauf der Infektion anhand von BALB/c- und C57BL/6-Zellen analysiert. Als entscheidender Faktor für Heilung und Suszeptibilität wurde mit Hilfe von Knochenmarkschimären die Herkunft der T und/oder B Zellen identifiziert. Erst die Aktivierung durch Th1-/Tc1-Zellen versetzt L. major-infizierte Makrophagen in die Lage, die intrazellulären Parasiten abzutöten. In diesem Aktivierungsprozess spielt die TNF-induzierte Signalweiterleitung über den TNF-Rezeptor 1 (TNF-R1) eine wichtige Rolle. TNF-R1 ist mit dem Signalmolekül FAN assoziiert. In dieser Arbeit konnte anhand von Mäusen, denen FAN fehlt, die Involvierung dieses Moleküls in der Induktion eines Th1-Zytokinsprofils und in der Kontrolle der Parasitenzahl sowie der lokalen Begrenzung der Infektion gezeigt werden. Weiterhin wurde unter Verwendung immundefizienter Mäuse die Realisierbarkeit eines PBMC-Transfermodells geprüft. Ein solches wird zur Validierung an Mäusen gewonnener Erkenntnisse und als präklinisches Testsystem der humanen kutanen Leishmaniasis dringend benötigt. In allen getesteten Stämmen ließ sich durch den Transfer humaner PBMC die L. major-Infektion beeinflussen. Humane CD4+ und CD8+ T-Zellen waren an den Infektionsstellen präsent und es konnten antigenspezifische Immunreaktionen nnachgewiesen werden. Das PBMC-Transfermodell konnte durch die Transplantation humaner Haut auf immundefiziente Mäuse zusätzlich entscheidend verbessert werden. In diesen Transplantaten ließen sich L. major-Infektionen etablieren und durch zusätzlichen Transfer von PBMC die Zahl humaner CD45+ Zellen an der Infektionsstelle deutlich steigern. In ihrer Gesamtheit trägt die vorliegende Arbeit wesentlich zum Verständnis der Determinanten von Heilung und Suszeptibilität der kutanen Leishmaniasis bei und zeigt neue Ansatzpunkte für eine Beeinflussung des Krankheitsverlaufes auf. Die Etablierung eines präklinischen Testmodells der humanen Leishmaniasis ist entscheidend, um das Wissen über die murine Leishmaniasis auf die humane Erkrankung zu übertragen. So kann dem dauerhaften Problem der Entwicklung von Vakzinen an Mäusen, die keine Wirksamkeit gegen die humane Erkrankung zeigen, begegnet werden. Ein vollständig etabliertes Modell wird es ermöglichen, der humanen Erkrankung zugrundeliegende Mechanismen zu untersuchen und Patienten-spezifisch aber auch allgemeingültig Vakzinierungs-Ansätze und Therapien unter experimentellen Bedingungen zu testen.

Cytotoxicity and P-glycoprotein inhibition by cardiotonic steroids

Herzwirksame Glykoside sind in der Natur sowohl im Tier- als auch im Pflanzenreich zu finden und werden regelmäßig zur Therpaie von Herzinsuffizienz eingesetzt. In letzter Zeit belegten viele Studien, dass herzwirksame Glykoside vielversprechende Substanzen für die Behandlung von Krebs darstellen. Ihr Wirkmechanismus basiert auf der Hemmung der Na+/K+-ATPase. Die Na+/K+-ATPase spielt neuerdings eine wichtige Rolle in der Krebsbiologie, da sie viele relevante Signalwege beeinflusst. Multiresistenzen gegen Arzneimittel sind oftmals verantwortlich für das Scheitern einer Chemotherapie. Bei multi-drug-resistenten Tumoren erfolgt ein Transport der Chemotherapeutika aus der Krebszelle hinaus durch das Membranprotein P-Glykoprotein. In der vorliegenden Arbeit wurde die Zytotoxizität von 66 herzwirksamen Glykosiden und ihren Derivaten in sensitiven und resistenten Leukämie-Zellen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Naturstoffe die Zell-Linien in verschiedenen molaren Bereichen abtöten. Allerdings waren die Resistenz-Indizes niedrig (d. h. die IC50 Werte waren in beiden Zell-Linien ähnlich). Die untersuchten 66 Substanzen besitzen eine große Vielfalt an chemischen Substituenten. Die Wirkung dieser Substituenten auf die Zytotoxizität wurde daher durch Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAR) erforscht. Des Weiteren wiesen quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung (QSAR) und molekulares Docking darauf hin, dass die Na+/K+-ATPase in sensitiven und resistenten Zellen unterschiedlich stark exprimiert wird. Eine Herunterregulation der Na+/K+-ATPase in multi-drug-resistenten Zellen wurde durch Western Blot bestätigt und die Wirkung dieser auf relevante Signalwege durch Next-Generation-Sequenzierung weiter verfolgt. Dadurch konnte eine Verbindung zwischen der Überexpression von P-Glykoprotein und der Herunterregulation der Na+/K+-ATPase hergestellt werden. Der zweite Aspekt der Arbeit war die Hemmung von P-Glykoprotein durch herzwirksame Glykoside, welche durch Hochdurchsatz-Durchflusszytometrie getestet wurde. Sechs wirksame Glykoside konnten den P-Glykoprotein-vermittelten Transport von Doxorubicin inhibieren. Zudem konnte die Zytotoxität von Doxorubicin in multi-drug-resistenten Zellen teilweise wieder zurück erlangt werden. Unabhängig von herzwirksamen Glykosiden war die Bewertung der Anwendung von molekularem Docking in der P-Glykoprotein Forschung ein weiterer Aspekt der Arbeit. Es ließ sich schlussfolgern, dass molekulares Docking fähig ist, zwischen den verschiedenen Molekülen zu unterscheiden, die mit P-Glykoprotein interagieren. Die Anwendbarkeit von molekularem Docking in Bezug auf die Bestimmung der Bindestelle einer Substanz wurde ebenfalls untersucht.

[Therapy-resistant pneumonia]

We report the case of a 72 year old patient with B-symptoms and a persistent pulmonary infiltrate despite an antibiotic therapy. Buds of granulation tissue were found by transbronchial biopsy proving an organizing pneumonia. B-Symptoms and pulmonary infiltrate were improved immediately by a therapy with steroids. Even though there were reasons for a secondary organizing pneumonia due to a known chronic lymphocytic leukemia and a pneumonia treated four months before, we consider a cryptogenic organizing pneumonia as most probable.

Papillomavirus virus-like particles can deliver defined CTL epitopes to the MHC class I pathway

To evaluate an antigen delivery system in which exogenous antigen can target the major histocompatibility complex (MHC) class I pathway, a single human papillomavirus (HPV) 16 E7 cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitope and a single HIV gp160 CTL epitope were separately fused to the C-terminus or bovine papillomavirus 1 (BPV1) L1 sequence to form hybrid BPV1L1 VLPs. Mice immunized with these hybrid VLPs mounted strong CTL responses against the relevant target cells in the absence of any adjuvants. In addition, the CTL responses induced by immunization with BPV1L1/HPV16E7CTL VLPs protected mice against challenge with E7-transformed tumor cells. Furthermore, a high titer-specific antibody response against BPV1L1 VLPs was also induced, and this antiserum could inhibit papillomavirus-induced agglutination of mouse erythrocytes, suggesting that the antibody may recognize conformational determinates relevant to virus neutralization. These data demonstrate that hybrid BPV1L1 VLPs can be used as carriers to target antigenic epitopes to both the MHC class I and class II pathways, providing a promising strategy for the design of vaccines to prevent virus infection, with the potential to elicit therapeutic virus-specific CTL responses. (C) 1998 Academic Press.

Th2-type CD4(+) cells neither enhance nor suppress antitumor CTL activity in a mouse tumor model

Many cervical cancers express the E7 protein of human papillomavirus 16 as a tumor-specific Ag (TSA). To establish the role of E7-specific T cell help in CD8(+) CTL-mediated tumor regression, C57BL/6J mice were immunized with E7 protein or with a peptide (GF001) comprising a minimal CTL epitope of E7, together with different adjuvants, Immunized mice were challenged with an E7-expressing tumor cell line, EL4.E7. Growth of EL4.E7 was reduced following immunization with E7 and Quil-A (an adjuvant that induced a Th1-type response to E7) or with GF001 and Quil-A, Depletion of CD8(+) cells, but not CD4(+) cells, from an immunized animal abrogated protection, confirming that E7-specific CTL are necessary and sufficient for TSA-specific protection in this model. Immunization with E7 and Algammulin (an alum-based adjuvant) induced a Th2-like response and provided; no tumor protection. To investigate whether a Th2 T helper response to E7 could prevent the development of an E7-specific CTL-mediated protection, mice were simultaneously immunized with E7/Algammulin and GF001/Quil-A or, alternatively, were immunized with GF011/Quil-A 8 wk after immunization with E7/Algammulin, Tumor protection was observed in each case. We conclude that an established Th2 response to a TSA does not prevent the development of TSA-specific tumor protective CTL.

Induction of an antigen-specific CTL response by a conformationally biased agonist of human C5a anaphylatoxin as a molecular adjuvant

A conformationally biased decapeptide agonist of human C5a anaphylatoxin (YSPKPMPLaR) was used as a molecular adjuvant in stimulating an Ag-specific CTL response against murine P815S target cells expressing an Ld-restricted CTL epitope of the hepatitis B surface Ag (HBsAg), Groups of BALB/c mice (H-2(d)) were immunized with aqueous solutions of the HBsAg CTL epitopes (IPQSLDSWWTSL and IPQSLDSTaVTSLRR); the C5a agonist (YSFKPMPLaR); the C5a agonist and HBsAg CTL epitopes admired (IPQSLDSWWTSL and IPQSLDSWWTSLRR + YSFKPMPLaR); the C5a-active, HBsAg CTL epitope-C5a agonist constructs (IPQSLDSWWTSLYSFKPMPLaR, IPQSLDSWWTSLRRYSFKPMPLaR, and IPQSLDSWWTSLRVRRYSFPMPLaR); a C5a-inactive, reverse-moiety construct (YSFKPMPLaRRRIPQSLDSWWTSL); and a C5a-attenuated, carboxyl-terminal-blocked construct (IPQSLDSWWTSLRRYSFKPMPLaRG). Ag-specific CD8(+) CTL responses were observed after the secondary boost in the absence of any added adjuvant only in mice that were immunized with C5a-active contructs, IPQSLDSWWTSLRRYSFKPMPLaR and IPQSLDSWWTSLRVRRYSFKPMPLaR. These two C5a-active immunogens contained potential subtilisin-sensitive linker sequences between the HBsAg CTL epitope and the C5a agonist; i.e., a double-Arg (RR) and a furin protease sensitive sequence (RVRR), The introduction of these potentially cleavable sequences may be a method of increasing the likelihood of liberating the CTL epitope from the C5a agonist by intracellular proteases, thereby facilitating entry of the epitope into Ag-processing pathways via an exogenous route.

A novel approach to antigen-specific deletion of CTL with minimal cellular activation using alpha 3 domain mutants of MHC class I/peptide complex

In this study, we have compared the effector functions and fate of a number of human CTL clones in vitro or ex vivo following contact with variant peptides presented either on the cell surface or in a soluble multimeric format. In the presence of CD8 coreceptor binding, there is a good correlation between TCR signaling, killing of the targets, and Fast-mediated CTL apoptosis. Blocking CD8 binding using (alpha3 domain mutants of MHC class I results in much reduced signaling and reduced killing of the targets. Surprisingly, however, Fast expression is induced to a similar degree on these CTLs, and apoptosis of CTL is unaffected. The ability to divorce these events may allow the deletion of antigen-specific and pathological CTL populations without the deleterious effects induced by full CTL activation.

Design of a polyepitope construct for the induction of HLA-A0201-restricted HIV 1-specific CTL responses using HLA-A*0201 transgenic, H-2 class IKO mice

HLA-A*0201 transgenic, H-2D(b)/mouse beta2-microglobulin double-knockout mice were used to compare and optimize the immunogenic potential of 17HIV 1-derived, HLA-A0201-restricted epitopic peptides. A tyrosine substitution in position 1 of the epitopic peptides, which increases both their affinity for and their HLA-A0201 molecule stabilizing capacity, was introduced in a significant proportion, having verified that such modifications enhance their immunogenicity in respect of their natural antigenicity. Based on these results, a 13-polyepitope construct was inserted in the pre-S2 segment of the hepatitis B middle glycoprotein and used for DNA immunization. Long-lasting CTL responses against most of the inserted epitopes could be elicited simultaneously in a single animal with cross-recognition in several cases of their most common natural variants.

Generation of CTL responses using Kunjin replicon RNA

The Kunjin replicon was used to express a polytope that consisted of seven hepatitis C virus cytotoxic T lymphocyte epitopes and one influenza cytotoxic T lymphocyte epitope for vaccination studies. The self-replicating nature of, and expression from, the ribonucleic acid was confirmed in vitro . Initial vaccinations with one dose of Kun-Poly ribonucleic acid showed that an influenza-specific cytotoxic T lymphocyte response was elicited more efficiently by intradermal inoculation compared with intramuscular delivery. Two micrograms of ribonucleic acid delivered in the ear pinnae of mice was sufficient to elicit a detectable cytotoxic T lymphocyte response 10 days post-vaccination. Further vaccination studies showed that four of the seven hepatitis C virus cytotoxic T lymphocyte epitopes were able to elicit weak cytotoxic T lymphocyte responses whereas the influenza epitope was able to elicit strong, specific cytotoxic T lymphocyte responses following three doses of Kun-Poly ribonucleic acid. These studies vindicate the use of the Kunjin replicon as a vector to deliver encoded proteins for the development of cell-mediated immune responses.

Promiscuous CTL recognition of viral epitopes on multiple human leukocyte antigens: Biological validation of the proposed HLA A24 supertype

Multiple HLA class I alleles can bind peptides with common sequence motifs due to structural similarities in the peptide binding cleft, and these groups of alleles have been classified into supertypes. Nine major HLA supertypes have been proposed, including an A24 supertype that includes A*2301, A*2402, and A*3001. Evidence for this A24 supertype is limited to HLA sequence homology and/or similarity in peptide binding motifs for the alleles. To investigate the immunological relevance of this proposed supertype, we have examined two viral epitopes (from EBV and CMV) initially defined as HLA-A*2301-binding peptides. The data clearly demonstrate that each peptide could be recognized by CTL clones in the context of A*2301 or A*2402; thus validating the inclusion of these three alleles within an A24 supertype. Furthermore, CTL responses to the EBV epitope were detectable in both A*2301(+) and A*2402(+) individuals who had been previously exposed to this virus. These data substantiate the biological relevance of the A24 supertype, and the identification of viral epitopes with the capacity to bind promiscuously across this supertype could aid efforts to develop CTL-based vaccines or immunotherapy. The degeneracy in HLA restriction displayed by some T cells in this study also suggests that the dogma of self-MHC restriction needs some refinement to accommodate foreign peptide recognition in the context of multiple supertype alleles.

Provision of 4-1BB ligand enhances effector and memory CTL responses generated by immunization with dendritic cells expressing a human tumor-associated antigen

Up-regulation of receptor-ligand pairs during interaction of an MHC-presented epitope on dendritic cells (DCs) with cognate TCR may amplify, sustain, and drive diversity in the ensuing T cell immune response. Members of the TNF ligand superfamily and the TNFR superfamily contribute to this costimulatory molecule signaling. In this study, we used replication deficient adenoviruses to introduce a model tumor-associated Ag (the E7 oncoprotein of human papillomavirus 16) and the T cell costimulatory molecule 4-IBBL into murine DCs, and monitored the ability of these recombinant DO to elicit E7-directed T cell responses following immunization. Splenocytes from mice immunized with DCs expressing E7 alone elicited E7-directed effector and memory CTL responses. Coexpression of 4-1BBL in these E7-expressing DO increased effector and memory CTL responses when they were used for immunization. 4-1BBL expression up-regulated CD80 and CD86 second signaling molecules in DO. We also report an additive effect of 4-IBBL and receptor activator of NF-kappaB/receptor activator of NF-kappaB ligand coexpression in E7-transduced DC inummogens on E7-directed effector and memory CTL responses and on MHC class II and CD80/86 expression in DCs. Additionally, expression of 4-1BBL in E7-transduced DCs reduced nonspecific T cell activation characteristic of adenovirus vector-associated immunization. The results have generic implications for improved or tumor Ag-expressing DC vaccines by incorporation of exogenous 4-1BBL. There are also specific implications for an improved DC-based vaccine for human papillomavirus 16-associated cervical carcinoma.