Comparative analysis of the pathological events involved in immune and non-immune TRALI models

Background and Objectives Transfusion-related acute lung injury (TRALI) is characterized by leukocyte transmigration and alveolar capillary leakage shortly after transfusion. TRALI pathogenesis has not been fully elucidated. In some cases, the infusion of alloantibodies (immune model), whereas in others the combination of neutrophil priming by proinflammatory molecules with the subsequent infusion of biological response modifiers (BRMs) in the hemocomponent (non-immune model) have been implicated. Our aim was to compare the pathological events involved in TRALI induced by antibodies or BRMs using murine models. Materials and Methods In the immune model, human HNA-2+ neutrophils were incubated in vitro with a monoclonal antibody (anti-CD177, clone 7D8) directed against the HNA-2 antigen and injected i.v. in NOD/SCID mice. In the non-immune model, BALB/c mice were treated with low doses of lipopolysaccharide (LPS) followed by platelet-activating factor (PAF) infusion 2 h later. Forty minutes after PAF administration, or 6 h after neutrophil injection, lungs were isolated and histological analysis, determination of a variety of cytokines and chemokines including keratinocyte-derived chemokine (KC), MIP-2, the interleukins IL-1 beta, IL-6, IL-8 as well as TNFa, cell influx and alveolar capillary leakage were performed. Results In both models, characteristic histological findings of TRALI and an increase in KC and MIP-2 levels were detected. In contrast to the immune model, in the non-immune model, there was a dramatic increase in IL-1 beta and TNFa. However, capillary leakage was only detected if PAF was administrated. Conclusions Regardless of the triggering event(s), KC, MIP-2 and integrins participate in TRALI pathogenesis, whereas PAF is essential for capillary leakage when two events are involved.

Nosocomial outbreak of Pantoea agglomerans bacteraemia associated with contaminated anticoagulant citrate dextrose solution: new name, old bug?

We describe an outbreak investigation of Pantoea agglomerans bacteraemia associated with anticoagulant citrate-dextrose 46% (ACD) solution prepared in-house. A healthy man presented with septic shock during plasmapheresis for granulocyte donation. The solution used for priming and blood samples were sent for culture. Identification of the isolate to species level was performed by gyrB sequencing. Typing was performed by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). In total, eight cases were identified during a three-week period. P. agglomerans was also cultured from six ACD solution bags. Isolates from patients and ACD bags were identical by PFGE. All isolates were susceptible to ampicillin, cephazolin, gentamicin, ciprofloxacin, cefepime and imipenem. (C) 2011 The Healthcare Infection Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Intracellular mechanisms of hydroquinone toxicity on endotoxin-activated neutrophils

Circulating neutrophils promptly react to different substances in the blood and orchestrate the beginning of the innate inflammatory response. We have shown that in vivo exposure to hydroquinone (HQ), the most oxidative compound of cigarette smoke and a toxic benzene metabolite, affects circulating neutrophils, making them unresponsive to a subsequent bacterial infection. In order to understand the action of toxic molecular mechanisms on neutrophil functions, in vitro HQ actions on pro-inflammatory mediator secretions evoked by Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS) were investigated. Neutrophils from male Wistar rats were cultured with vehicle or HQ (5 or 10 mu M; 2 h) and subsequently incubated with LPS (5 mu g/ml; 18 h). Hydroquinone treatment impaired LPS-induced nitric oxide (NO), tumour necrosis factor alpha (TNF-alpha), interleukin (IL)-1 beta and IL-6 secretions by neutrophils. The toxic effect was not dependent on cell death, reduced expression of the LPS receptor or toll-like receptor-4 (TLR-4) or cell priming, as HQ did not induce reactive oxygen species generation or beta(2)integrin membrane expression. The action of toxic mechanisms on cytokine secretion was dependent on reduced gene synthesis, which may be due to decreased nuclear factor kappa B (NF-kappa B) nuclear translocation. Conversely, this intracellular pathway was not involved in impaired NO production because HQ treatments only affected inducible nitric oxide synthase protein expression and activity, suggesting posttranscriptional and/or posttranslational mechanisms of action. Altogether, our data show that HQ alters the action of different LPS-activated pathways on neutrophils, which may contribute to the impaired triggering of the host innate immune reaction detected during in vivo HQ exposure.

CD8(+) T-cell-mediated immunity against malaria: a novel heterologous prime-boost strategy

Evaluation of: Rodriguez D, Gonzalez-Aseguinolaza G, Rodriguez JR et al. Vaccine efficacy against malaria by the combination of porcine parvovirus-like particles and vaccinia virus vectors expressing CS of Plasmodium. PLoS ONE 7(4), e34445 (2012). Recently, a vaccine against malaria was successfully tested in a human Phase III trial. The efficacy of this vaccine formulation, based on the Plasmodium falciparum circumsporozoite protein, was approximately 50% and correlated with the presence of antibodies specific to the infective stages of the malaria parasites. Different strategies are being pursued to improve vaccine efficacy levels. One such strategy is the induction of specific cytotoxic T cells that can destroy the intracellular hepatocyte stages of the malaria parasite. In this study, a novel vaccination protocol was developed to elicit strong immune responses mediated by CD8(+) cytotoxic cells specific to the circumsporozoite protein. As proof-of-concept, the authors used the rodent malaria Plasmodium yoelii parasite. The vaccination strategy consisted of a heterologous prime-boost vaccination regimen involving porcine parvovirus-like particles for priming and the modified vaccinia virus Ankara for the booster immunization, both of which expressed the immunodominant CD8 epitope of the P. yoelii circumsporozoite protein. Results from this experimental model were extremely meaningful. This vaccination strategy led to a significant T-cell immune response mediated by CD8(+) multifunctional T effector and effector-memory cells. However, most importantly for the malaria vaccine development was the fact that following a sporozoite challenge, immunized mice eliminated more than 97% of the malaria parasites during the hepatocyte stages. These results confirm and extend a vast body of knowledge showing that a heterologous prime-boost vaccination strategy can elicit strong CD8(+) T-cell-mediated protective immunity and may increase the efficacy of malaria vaccines.

Genetic vaccine for tuberculosis (pVAXhsp65) primes neonate mice for a strong immune response at the adult stage

Abstract Background Vaccination of neonates is generally difficult due to the immaturity of the immune system and consequent higher susceptibility to tolerance induction. Genetic immunization has been described as an alternative to trigger a stronger immune response in neonates, including significant Th1 polarization. In this investigation we analysed the potential use of a genetic vaccine containing the heat shock protein (hsp65) from Mycobacterium leprae (pVAXhsp65) against tuberculosis (TB) in neonate mice. Aspects as antigen production, genomic integration and immunogenicity were evaluated. Methods Hsp65 message and genomic integration were evaluated by RT-PCR and Southern blot, respectively. Immunogenicity of pVAXhsp65 alone or combined with BCG was analysed by specific induction of antibodies and cytokines, both quantified by ELISA. Results This DNA vaccine was transcribed by muscular cells of neonate mice without integration into the cellular genome. Even though this vaccine was not strongly immunogenic when entirely administered (three doses) during early animal's life, it was not tolerogenic. In addition, pVAXhsp65 and BCG were equally able to prime newborn mice for a strong and mixed immune response (Th1 + Th2) to pVAXhsp65 boosters administered later, at the adult life. Conclusion These results suggest that pVAXhsp65 can be safely used as a priming stimulus in neonate animals in prime-boost similar strategies to control TB. However, priming with BCG or pVAXhsp65, directed the ensuing immune response triggered by an heterologous or homologous booster, to a mixed Th1/Th2 pattern of response. Measures as introduction of IL-12 or GM-CSF genes in the vaccine construct or even IL-4 neutralization, are probably required to increase the priming towards Th1 polarization to ensure control of tuberculosis infection.

Facilitatory effects of an auditory warning stimulus in a visual location identification task and a visual shape identification task

The occurrence of a weak auditory warning stimulus increases the speed of the response to a subsequent visual target stimulus that must be identified. This facilitatory effect has been attributed to the temporal expectancy automatically induced by the warning stimulus. It has not been determined whether this results from a modulation of the stimulus identification process, the response selection process or both. The present study examined these possibilities. A group of 12 young adults performed a reaction time location identification task and another group of 12 young adults performed a reaction time shape identification task. A visual target stimulus was presented 1850 to 2350 ms plus a fixed interval (50, 100, 200, 400, 800, or 1600 ms, depending on the block) after the appearance of a fixation point, on its left or right side, above or below a virtual horizontal line passing through it. In half of the trials, a weak auditory warning stimulus (S1) appeared 50, 100, 200, 400, 800, or 1600 ms (according to the block) before the target stimulus (S2). Twelve trials were run for each condition. The S1 produced a facilitatory effect for the 200, 400, 800, and 1600 ms stimulus onset asynchronies (SOA) in the case of the side stimulus-response (S-R) corresponding condition, and for the 100 and 400 ms SOA in the case of the side S-R non-corresponding condition. Since these two conditions differ mainly by their response selection requirements, it is reasonable to conclude that automatic temporal expectancy influences the response selection process.

Physiological quality of osmoprimed eggplant seeds

Eggplant seeds germination can be slow and uneven, justifying the use of pre-germinative treatments to improve the performance of seed lots. One option of treatment is the controlled hydration of seeds by priming. In this way, this study aimed to evaluate the performance of eggplant seeds cv. Embu submitted to different methodologies of priming. The seeds used in the experiment were stored in cold chamber (15º C and 55% RH) in paper bags. The research was carried out at Central Laboratory of Seeds/UFLA. The seeds were submitted to the priming in aerated solutions varying the following factors: temperature (15º C and 25º C), time (24, 48 and 72 hours) and solution (water, PEG, KNO3 and PEG+KNO3). Seeds were washed in running water and dried at 30º C, until the return to the initial moisture content, around 10%. The variables analyzed were percentage of germination, percentage of emergence, speed index of emergence and electrical conductivity. The treatments were arranged in a completely randomized design, according to a factorial arrangement 2x3x4+1 (control - seeds without priming). The results showed that priming improves the vigour of eggplant seeds with no effect on viability; the priming in water or KNO3 is efficient to improve the seed vigour and priming in water or KNO3 may use temperature of 15º C or 25º C for 24, 48 or 72 hours.

Ventral premammillary nucleus as a critical sensory relay to the maternal aggression network

Maternal aggression is under the control of a wide variety of factors that prime the females for aggression or trigger the aggressive event. Maternal attacks are triggered by the perception of sensory cues from the intruder, and here we have identified a site in the hypothalamus of lactating rats that is highly responsive to the male intruder—the ventral premammillary nucleus (PMv). The PMv is heavily targeted by the medial amygdalar nucleus, and we used lesion and immediate-early gene studies to test our working hypothesis that the PMv signals the presence of a male intruder and transfers this information to the network organizing maternal aggression. PMv-lesioned dams exhibit significantly reduced maternal aggression, without affecting maternal care. The Fos analysis revealed that PMv influences the activation of hypothalamic and septal sites shown to be mobilized during maternal aggression, including the medial preoptic nucleus (likely to represent an important locus to integrate priming stimuli critical for maternal aggression), the caudal two-thirds of the hypothalamic attack area (comprising the ventrolateral part of the ventromedial hypothalamic nucleus and the adjacent tuberal region of the lateral hypothalamic area, critical for the expression of maternal aggression), and the ventral part of the anterior bed nuclei of the stria terminalis (presently discussed as being involved in controlling neuroendocrine and autonomic responses accompanying maternal aggression). These findings reveal an important role for the PMv in detecting the male intruder and how this nucleus modulates the network controlling maternal aggression.

Maturation of humoral immune responses : Studies on the effects of antigen type, apoptosis and age

The humoral immune response is dependent on the formation of antibodies. Antibodies are produced by terminally differentiated B cells, plasma cells. Plasma cells are generated either directly from antigen challenged B cells, memory cells or from cells that have undergone the germinal center (GC) reaction. The GC is the main site for class switch, somatic hypermutation and generation of memory cells. Different factors, both internal and external, shape the outcome of the immune response. In this thesis, we have studied a few factors that influence the maturation of the humoral response. We have studied how age affects the response, and we show that responses against thymus dependent antigens (TD) are more affected than responses to thymus independent (TI) antigens, in concordance with the view that the T cell compartment is more affected by age than the B cell compartment. Furthermore, we demonstrate that priming early in life have a big influence on the immune response in the aged individual. Priming with a TI form of the carbohydrate dextran B512 (Dx) induces a reduction of IgG levels in later TD responses against Dx. We have evaluated possible mechanisms for this reduction. The reduction does not seem to be caused by clonal exhaustion or antibody mediated mechanisms. We also showed that the reduced TD response after TI priming can be induced against another molecule than Dx. With the hypothesis that TI antigens induce a plasma cell biased maturation of the responding B cells, we examined the presence of Blimp-1, a master regulator of plasma cell differentiation, in GCs induced by TD and TI antigen. Blimp-1 was found earlier in GCs induced by TI antigen and the staining intensity in these GCs was stronger than in TD antigen induced GCs, indicating that plasma cells might be continuously recruited from these GCs. B cells undergoing the GC reaction are thought to be under a strict selection pressure that removes cells with low affinity for the antigen and also cells that have acquired self-reactivity. We investigated the effect of apoptotic deficiencies on the accumulation of somatic mutations in GC B cells. In mice lacking the death receptor Fas, lpr mice, the frequency of mutations was increased but the pattern of the mutations did not differ from wild type mice. In contrast, mice over-expressing the anti-apoptotic protein Bcl-2, had a lowered frequency of mutations and the mutations introduced had other characteristics.

Skeletal muscle myofibrillar and sarcoplasmic protein synthesis rates are affected differently by altitude-induced hypoxia in native lowlanders

[EN] As a consequence to hypobaric hypoxic exposure skeletal muscle atrophy is often reported. The underlying mechanism has been suggested to involve a decrease in protein synthesis in order to conserve O(2). With the aim to challenge this hypothesis, we applied a primed, constant infusion of 1-(13)C-leucine in nine healthy male subjects at sea level and subsequently at high-altitude (4559 m) after 7-9 days of acclimatization. Physical activity levels and food and energy intake were controlled prior to the two experimental conditions with the aim to standardize these confounding factors. Blood samples and expired breath samples were collected hourly during the 4 hour trial and vastus lateralis muscle biopsies obtained at 1 and 4 hours after tracer priming in the overnight fasted state. Myofibrillar protein synthesis rate was doubled; 0.041+/-0.018 at sea-level to 0.080+/-0.018%hr(-1) (p<0.05) when acclimatized to high altitude. The sarcoplasmic protein synthesis rate was in contrast unaffected by altitude exposure; 0.052+/-0.019 at sea-level to 0.059+/-0.010%hr(-1) (p>0.05). Trends to increments in whole body protein kinetics were seen: Degradation rate elevated from 2.51+/-0.21 at sea level to 2.73+/-0.13 micromolkg(-1)min(-1) (p = 0.05) at high altitude and synthesis rate similar; 2.24+/-0.20 at sea level and 2.43+/-0.13 micromolkg(-1)min(-1) (p>0.05) at altitude. We conclude that whole body amino acid flux is increased due to an elevated protein turnover rate. Resting skeletal muscle myocontractile protein synthesis rate was concomitantly elevated by high-altitude induced hypoxia, whereas the sarcoplasmic protein synthesis rate was unaffected by hypoxia. These changed responses may lead to divergent adaptation over the course of prolonged exposure.

The immunogenicity of chemically derived zwitterionic polysaccharides

Bacterial capsular polysaccharides (PS) which naturally contain zwitterionic charge motifs (ZPS) possess specific immunostimulatory activity, leading to direct activation of antigen-presenting cells (APCs) through Toll-like receptor 2 (TLR2) and of T cells in co-culture systems. When administered intraperitoneally, ZPS and bacteria expressing them are involved in the induction or regulation of T-cell dependent inflammatory processes such as intra-abdominal abscess formation. Moreover it has been published that ZPSs are processed to low molecular weight carbohydrates and presented to T cells through a pathway similar to that used for protein antigens. These findings were in contrast with the paradigm according to which polysaccharides are T-independent antigens unable to be presented in association with MHC class II molecules and unable to induce a protective immune response. For this reason in glycoconjugate vaccines polysaccharides often need to be conjugated to a carrier protein to induce protection. The aim of our work was to generate vaccine candidates with antigen and adjuvant properties in one molecule by the chemical introduction of a positive charge into naturally anionic PS from group B streptococcus (GBS). The resulting zwitterionic PS (ZPS) has the ability to activate human and mouse APCs, and in mixed co-cultures of monocytes and T cells, ZPS induce MHC II-dependent T-cell proliferation and up-regulation of activation markers. TLR2 transfectants show reporter gene transcription upon incubation with ZPS and these stimulatory qualities can be blocked by anti-TLR2 mAbs or by the destruction of the zwitterionic motif. However, in vivo, ZPS used alone as vaccine antigen failed to induce protection against GBS challenge, a result which does not confirm the above mentioned postulate that ZPS are T-cell dependent Ags by virtue of their charge motif. Thus to make ZPS visible to the immune system we have conjugated ZPS with a carrier protein. ZPS-glycoconjugates induce higher T cell and Ab responses to carrier and PS, respectively, compared to control PS-glycoconjugates made with the native polysaccharide form. Moreover, protection of mothers or neonate offspring from lethal GBS challenge is better when mothers are immunized with ZPS-conjugates compared to immunization with PS-conjugates. In TLR2 knockout mice, ZPS-conjugates lose both their increased immunogenicity and protective effect after vaccination. When ZPS are co-administered as adjuvants with unconjugated tetanus toxoid (TT), they have the ability to increase the TT-specific antibody titer. In conclusion, glycoconjugates containing ZPS are potent vaccines. They target Ag to TLR2-expressing APCs and activate these APCs, leading to better T cell priming and ultimately to higher protective Ab titers. Thus, rational chemical design can generate potent novel PS-adjuvants with wide application, including glycoconjugates and co-administration with unrelated protein Ags.

Generierung und Charakterisierung von rekombinanten Cytomegaloviren mit Punktmutationen in antigenen Peptiden

Die Kontrolle der produktiven Cytomegalovirus- (CMV) Infektion ist von der effizienten Rekonstitution antiviraler CD8 T-Zellen abhängig. Dies führt jedoch nicht zur vollständigen Eliminierung des viralen Genoms aus den Zielorganen, sondern das Virus verbleibt in einem nicht-replikativen Zustand: der Latenz. Es ist bekannt, dass während der Latenz nur ein geringer Anteil latenter mCMV-Genome in der Lunge die Major Immediate Early (MIE) Gene ie1 und ie2 exprimiert, die Latenz aber dennoch bestehen bleibt, weil das differentielle Splicing des primären IE1/3-Transkripts zum Transaktivator-Transkript IE3 nicht erfolgt. Damit war neben der Initiation der IE-Genexpression am MIE-Promotor-Enhancer das IE1/3-Splicing als zweiter molekularer Latenz-Kontrollpunkt identifiziert. Parallel zur Latenz-assoziierten IE1-Genexpression sind in der Lunge aktivierte CD62L-low CD8 T-Zellen mit Spezifität für das immundominante IE1-Peptid 168-YPHFMPTNL-176 angereichert. Dies legte die Hypothese nahe, dass neben der molekularen Kontrolle der Latenz auch eine immunologische Kontrolle, beispielsweise durch IE1-Epitop-spezifische CD8 T-Zellen besteht. Zur Evaluierung dieser Hypothese wurde in der vorliegenden Arbeit mittels BAC-Mutagenese erstmals ein rekombinantes mCMV generiert, in dem das IE1-Peptid durch Punktmutation der C-terminalen MHC-Ankeraminosäure L176A zerstört ist. Dazu musste zunächst die Technik der BAC-Mutagenese herpesviraler Genome (in Anlehnung an die publizierten Arbeiten von Messerle et al., 1997; Borst et al., 1999, 2004; Wagner et al., 1999) in der Arbeitsgruppe etabliert werden. Neben der Funktionsverlust-Mutante (mCMV-IE1-L176A) wurden zur Kontrolle zwei Revertanten (mCMV-IE1-A176L und mCMV-IE1-A176L*) generiert. In letzterer, als Wobble-Revertante bezeichnet, wird wieder die authentische MHC-Ankeraminosäure L eingesetzt, es verbleibt aber ein singulärer Nukleotidaustausch A->T in der Wobble-Position des Codons als Marker zur Unterscheidung zum WT-mCMV zurück. Der immunologische Phänotyp der Funktionsverlust-Mutante, also die funktionelle Auslöschung des antigenen IE1-Peptids im Priming einer CD8 T-Zell-Antwort, entsprach der Erwartung. Entsprechend konnte nach Infektion mit der Funktionsverlust-Mutante keine Reaktivität gegen das IE1-Peptid nachgewiesen werden. In den Revertanten hingegen war die Erkennung des IE1-Peptids wieder hergestellt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen weiter, dass die Funktionsverlust-Mutante sowie die Revertanten ohne signifikante Beeinflussung in vitro in permissiven Fibroblasten und in vivo in verschiedenen Geweben replizieren. Wie aktuelle Daten nach Knochenmarktransplantation und Infektion mit der Funktionsverlust-Mutante im Vergleich zu den Revertanten zeigen, ist die Frequenz Latenz-assoziierter IE1-Transkriptionsereignisse bei der Funktionsverlust-Mutante signifikant erhöht. Damit konnte erstmalig der Beweis für eine Kontrolle der Latenz-assoziierten IE1-Genexpression durch IE1-Epitop-spezifische CD8 T-Zellen und damit für eine Präsentation des IE1-Peptids während der Latenz erbracht werden.

RNA-basierte Impfstoffe zur Induktion optimaler Immunantworten

Antigen-kodierende RNA wird als eine sichere und effiziente Alternative zu traditionellen Impfstoff-Formulierungen, wie Peptid-, Protein-, rekombinanten viralen oder DNA basierten Impfstoffen betrachtet. Der endgültige klinische Nutzen RNA-basierter Impfstoffe wird von der Optimierung verschiedener Parameter abhängig sein, die zur Induktion und effizienten Expansion der humoralen und zellvermittelten Immunantwort beitragen. Vor diesem Hintergrund war die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, die Etablierung pharmakologischer und immunologischer Parameter für die Generierung effektiver Immunantworten durch RNA-Impfstoffe sowie deren Wirksamkeit in vitro und im Mausmodell unter Nutzung von Modellantigenen zu testen. Zur Untersuchung und Optimierung der RNA-Pharmakokinetik, als einem Schlüsselaspekt der klinischen Medikamentenentwicklung, wurde der Einfluss von strukturellen Modifikationen auf die Transkriptstabilität und Translationseffizienz von Reporter-Proteinen in einer zeitabhängigen Kinetik evaluiert. Es wurde gezeigt, dass ein poly(A) Schwanz von 120 Adenosinen, verglichen mit einem kürzeren, ein freies 3´ poly(A) Ende, verglichen mit einem verdeckten und eine doppelte β-globin 3´ UTR, unabhängig voneinander zu einer Erhöhung der IVT-RNA Stabilität und zu einer Verbesserung der Translationseffizienz beitrugen und dadurch insgesamt zu einer erhöhten Proteinexpression führten. Antigen-kodierende IVT-RNA mit diesen molekularen Merkmalen in Kombination führte, im Vergleich zur Standard IVT-RNA, zu einer erhöhten Dichte und Stabilität von Peptid/MHC-Komplexen auf der Zelloberfläche transfizierter DCs und dadurch zu einer verbesserten Stimulation von CD4+ und CD8+ T-Zellen im murinen und humanen System. Mit dem Ziel, die RNA kodierte Antigenform für die Induktion einer verstärkten Antikörperantwort zu modifizieren, wurde im zweiten Teil der Arbeit ein Antigen-IgM Fusionskonstrukt hergestellt und hinsichtlich seiner Eignung als neues Impfstoff-Format untersucht. Die Ausgangshypothese, dass die RNA kodierten Antigen-IgM Fusionsproteine polymerisieren, von transfizierten Zellen sezerniert werden und aufgrund der repetitiven Antigenstruktur im Vergleich mit dem monomeren Antigen zu einer Verstärkung der Antikörperantwort führen, wurde in vitro und in vivo im Mausmodell bestätigt. Die Entwicklung und Evaluierung von Zytokinfusionsproteinen zur selektiven Verstärkung der antigenspezifischen Immunantworten bildeten den dritten Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Zur weiteren Verstärkung der Antikörperantwort wurde basierend auf den Resultaten aus dem zweiten Teil ein IL2-IgM Fusionskonstrukt hergestellt. Die Ko-Transfektion von Antigen-IgM und IL2-IgM kodierender IVT-RNA führte zu einer signifikant stärkeren Antikörperantwort als die Ko-Transfektion von Antigen-IgM und IL2. Für die Initiierung einer erfolgreichen anti-Tumor-Immunantwort ist das Priming antigenspezifischer T-Zellen essentiell. Um die Effizienz dieses Prozesses zu steigern, wurde ein bifunktionelles IL2-mCD40L Fusionskonstrukt hergestellt und sein Einfluss auf die Effektorfunktion von DCs in vitro und in vivo untersucht. Es wurde gezeigt, dass ein RNA kodiertes IL2-mCD40L Fusionsprotein als genetisches Adjuvanz zu einer Effizienzsteigerung des Priming zytotoxischer T-Zellen führt. Somit wurden in dieser Arbeit durch die Optimierung der Pharmakokinetik, die Modifikation der Antigenform und die Herstellung und Evaluierung von Zytokinfusionskonstrukten als genetische Adjuvantien, RNA-basierte Impfstoffe für eine optimierte Induktion von antigenspezifischen Immunantworten weiter verbessert.

Induktion und Analyse spezifischer Immunantworten nach intranodaler Immunisierung mit RNA im murinen Modell

Die Wirksamkeit einer Vakzine ist von vielen Parametern abhängig. Dazu gehören unter anderen: das ausgewählte Antigen, die Formulation in der das Antigen benutzt wird sowie die Applikationsroute. Antigen-kodierende Ribonukleinsäuren (RNA) gilt heutzutage als eine sichere und effiziente Alternative zu traditionellen Impfstoff-Formulierungen, wie Peptiden, rekombinanten Proteinen, viralen Systemen oder DNA basierten Impfstoffen. Bezüglich des Applikationsortes repräsentiert der Lymphknoten ein optimales Milieu für die Interaktion zwischen antigenpräsentierenden Zellen und T-Zellen. Vor diesem Hintergrund war die Zielsetzung dieser Arbeit, ein auf direktem in vivo Transfer von Antigen-kodierender in vitro transkribierter RNA (IVT-RNA) basierendes Impfverfahren zu entwickeln, zu charakterisieren und auf seine anti-tumorale Wirksamkeit zu testen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass dendritische Zellen (DCs) in vitro hocheffizient mit IVT-RNA transfiziert werden können und eine hohe stimulatorische Kapazität besitzen. Durch Sequenzmodifikation der IVT-RNA konnten wir die Transkriptstabilität und Translationseffizienz erhöhen was zu einer Steigerung der stimulatorischen Kapazität in vivo führte. Darüber hinaus untersuchten wir die Auswirkung der Insertion eines Signalpeptides 5’ sowie einer C-terminalen transmembran- und zytosolischen-Domäne eines MHC-Klasse-I-Moleküls am 3’ der Antigen-kodierenden Sequenz auf die Effizienz der MHC-Klasse-I und -II Präsentation. Wir konnten in vitro und in vivo nachweisen, dass diese Modifikation zu einer gesteigerten, simultanen Stimulation von antigenspezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen führt. Auf der Basis der optimierten Vektorkassetten etablierten wir die intranodale (i.n.) Transfektion von antigenpräsentierenden Zellen in der Maus. Dazu nutzten wir verschiedene Reportersysteme (eGFP-RNA, fluoreszensmarkierte RNA) und konnten zeigen, dass die intranodale Applikation von IVT-RNA zu selektiven Transfektion und Maturation lymphknotenresidenter DCs führt. Zur Untersuchung der immunologischen Effekte wurden in erster Linie auf Influenza-Hemagglutinin-A und Ovalbumin basierende Modellantigensysteme verwendet. Beide Antigene wurden als Antigen-MHC-Fusionskonstrukte genutzt. Als Responderzellen wurden TCR-transgene Lymphozyten verwendet, die MHC-Klasse-I oder -Klasse-II restringierte Epitope des Influenza-Hemagglutinin-A bzw. des Ovalbumin-Proteins erkennen. Wir konnten in vivo zeigen, dass die intranodale Immunisierung mit IVT-RNA zu einer effizienten Stimulation und Expansion von antigenspezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen in einer dosisabhängigen Weise führt. Funktionell konnte gezeigt werden, dass diese T-Zellen Zytokine sezernieren und zur Zytolyse befähigt sind. Wir waren in der Lage durch repetitive i.n. RNA Immunisierung ein ‚Priming’ CD8+ T-Zellen in naiven Mäusen sowohl gegen virale als auch gegen Tumor assoziierte Antigene zu erreichen. Die geprimten T-Zellen waren befähigt eine zytolytische Aktivität gegen mit spezifischem Peptid beladene Targetzellen zu generieren. Darüber hinaus waren wir in der Lage Gedächtnisszellen expandieren zu können. Abschließend konnten wir in Tumormodellen sowohl in prophylaktischen als auch in therapeutischen Experimenten zeigen dass die i.n. RNA Vakzination die Potenz zur Induktion einer anti-tumoralen Immunität besitzt.

The role of EBI-3 in a murine model of lung metastases of melanoma

In dieser Arbeit wurde die Rolle des Epstein-Barr Virus induzierten Gens 3 in einem Mausmodel des durch B16-F10 Zellen hervorgerufenen metastasierenden Melanoms untersucht. Das von aktivierten antigenpräsentierenden Zellen exprimierte EBI-3 gehört zur Familie der löslichen Typ 1 Zytokinrezeptoren, weist eine hohe Homologie zur p40 Untereinheit des IL-12 auf und bildet zusammen mit p28 das IL-27. Die intravenöse Injektion der B16-F10 Zelllinie führte zu einer signifikanten Erniedrigung der Tumormetastasen in den EBI-3 defizienten Lungen sowie zu einer höheren Lebenserwartung dieser Mäuse im Vergleich zu den B6 Wildtypen. Darüber hinaus habe ich in den EBI-3 defizienten Mäusen eine verminderte VCAM-1 Expression auf den Endothelzellen der Lunge gefunden während Änderungen in der VEGF Expression nicht detektiert wurden. Der immunologische Hintergrund, der diesen therapeutischen Effekt hervorrief, konnte durch die T-Zellaktivierung durch die kürzlich neu beschriebene DC Population, welche Interferon-produzierende Killer Dendritische Zellen genannt werden (IK-DC), die zusätzlich von aktivierten und maturierten klassischen DCs unterstützt wurden, erklärt werden. IK-DCs von EBI-3 defizienten Mäusen produzierten höhere Mengen an IFN-g während die klassischen DCs MHC und co-stimulatorische Moleküle exprimierten, welche die Sekretion von IL-12 initiierten. Das Zusammenspiel der genannten Faktoren induzierte eine verstärkte CD4 und CD8 T-Zellantwort in den Lungen dieser Mäuse. Dies wiederum resultierte im TNF- und TRAIL abhängigen programmierten Zelltod der B16-F10 Melanomzellen in den Lungen der EBI-3 defizienten Mäuse, wohingegen sowohl weitere anti-apoptotische Mechanismen als auch T regulatorische Zellen keinen Einfluss auf die in den EBI-3 defizienten Mäusen beobachtete Tumorabwehr zu spielen scheint. Schlussendlich konnten EBI-3 defiziente CD8+ T-Zellen, welche zuvor mit Tumorantigen geprimed wurden, adoptiv in B6 Wildtypmäuse transferiert werden, was zeigte, dass diese Zellen in der Lage sind, die Tumormasse in den Empfängermäusen signifikant zu verringern. Zusammengefasst, demonstrieren diese Daten, dass das Blockieren von EBI-3 im metastasierenden Melanom ein vielversprechender Angriffspunkt in der Tumortherapie darstellt.