Identification of Rare High-Avidity, Tumor-Reactive CD8+ T Cells by Monomeric TCR-Ligand Off-Rates Measurements on Living Cells.

The avidity of the T-cell receptor (TCR) for antigenic peptides presented by the peptide-MHC (pMHC) on cells is a key parameter for cell-mediated immunity. Yet a fundamental feature of most tumor antigen-specific CD8(+) T cells is that this avidity is low. In this study, we addressed the need to identify and select tumor-specific CD8(+) T cells of highest avidity, which are of the greatest interest for adoptive cell therapy in patients with cancer. To identify these rare cells, we developed a peptide-MHC multimer technology, which uses reversible Ni(2+)-nitrilotriacetic acid histidine tags (NTAmers). NTAmers are highly stable but upon imidazole addition, they decay rapidly to pMHC monomers, allowing flow-cytometric-based measurements of monomeric TCR-pMHC dissociation rates of living CD8(+) T cells on a wide avidity spectrum. We documented strong correlations between NTAmer kinetic results and those obtained by surface plasmon resonance. Using NTAmers that were deficient for CD8 binding to pMHC, we found that CD8 itself stabilized the TCR-pMHC complex, prolonging the dissociation half-life several fold. Notably, our NTAmer technology accurately predicted the function of large panels of tumor-specific T cells that were isolated prospectively from patients with cancer. Overall, our results demonstrated that NTAmers are effective tools to isolate rare high-avidity cytotoxic T cells from patients for use in adoptive therapies for cancer treatment.

Kloorifenoleja sisältävien jätevesien AOP-käsittely

Kirjallisuustyössä tutkittiin tehostetun hapetuksen menetelmiä (engl. Advanced Oxidation Processes, AOPs) kloorifenolien käsittelyssä. Tutkittava aine valittiin US EPA:n (United States Environmental Protection Agency) ympäristölle haitallisten aineiden listalta. Työssä tutkitut AOP-menetelmät olivat otsonointi kasvatetussa pH:ssa, O3/H2O2-prosessi, fotolyyttinen otsonointi (O3/UV), H2O2/UV-prosessi ja Fenton-prosessi (H2O2+Fe2+). AOP-käsittelyssä OH-radikaalien oletetaan pääosin aiheuttavan epäpuhtauksien hapettumisen. Kirjallisuustyössä tutkittiin OH-radikaaleihin vaikuttavien parametrien, kuten pH:n, lämpötilan sekä hapettimien ja hapetettavan aineen konsentraatioiden vaikutusta kloorifenolien hapetusprosessissa. Työn tarkoituksena oli selvittää tehokkain AOP-käsittely kloorifenoleja sisältävien jätevesien käsittelylle. AOP-käsittelyjen tehokkuutta verrattiin hajoamisnopeusvakioiden, puoliintumisaikojen sekä hapettimen kemikaalikulutuksen ja kustannuksen perusteella. Fenton-prosessin ja otsonoinnin pH:ssa 9 todettiin olevan tehokkaimpia menetelmiä kloorifenolien hapetuksessa. Fenton-prosessin hapetusnopeus oli tehokkaampaa 4-CP:n ja 2,4-DCP:n hapetuksessa, kun taas otsonointi pH:ssa 9 hapetti nopeammin 2,3,4,6-TeCP:n ja 2,4,6-TCP:n. Kustannustehokkuuden perusteella Fenton-prosessi oli otsonointia tehokkaampi. Parhaan menetelmän valinta kloorifenoleiden poistamiseksi oli vaikeaa, sillä useissa tutkimuksissa oli tutkittu vain yhtä menetelmää. Lisäksi eri tutkimuksissa käytetyt prosessiolosuhteet olivat erilaiset, joka hankaloitti tutkimusten vertailua. Lopullinen AOP-menetelmän valinta tulisikin suorittaa vasta laboratoriotutkimusten jälkeen.

A simple HPLC-fluorescence method for the measurement of R,S-sotalol in the plasma of patients with life-threatening cardiac arrhythmias

R,S-sotalol, a ß-blocker drug with class III antiarrhythmic properties, is prescribed to patients with ventricular, atrial and supraventricular arrhythmias. A simple and sensitive method based on HPLC-fluorescence is described for the quantification of R,S-sotalol racemate in 500 µl of plasma. R,S-sotalol and its internal standard (atenolol) were eluted after 5.9 and 8.5 min, respectively, from a 4-micron C18 reverse-phase column using a mobile phase consisting of 80 mM KH2PO4, pH 4.6, and acetonitrile (95:5, v/v) at a flow rate of 0.5 ml/min with detection at lex = 235 nm and lem = 310 nm, respectively. This method, validated on the basis of R,S-sotalol measurements in spiked blank plasma, presented 20 ng/ml sensitivity, 20-10,000 ng/ml linearity, and 2.9 and 4.8% intra- and interassay precision, respectively. Plasma sotalol concentrations were determined by applying this method to investigate five high-risk patients with atrial fibrillation admitted to the Emergency Service of the Medical School Hospital, who received sotalol, 160 mg po, as loading dose. Blood samples were collected from a peripheral vein at zero, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0, 6.0, 8.0, 12.0 and 24.0 h after drug administration. A two-compartment open model was applied. Data obtained, expressed as mean, were: CMAX = 1230 ng/ml, TMAX = 1.8 h, AUCT = 10645 ng h-1 ml-1, Kab = 1.23 h-1, a = 0.95 h-1, ß = 0.09 h-1, t(1/2)ß = 7.8 h, ClT/F = 3.94 ml min-1 kg-1, and Vd/F = 2.53 l/kg. A good systemic availability and a fast absorption were obtained. Drug distribution was reduced to the same extent in terms of total body clearance when patients and healthy volunteers were compared, and consequently elimination half-life remained unchanged. Thus, the method described in the present study is useful for therapeutic drug monitoring purposes, pharmacokinetic investigation and pharmacokinetic-pharmacodynamic sotalol studies in patients with tachyarrhythmias.

Pharmacokinetic and parasitological evaluation of the bone marrow of dogs with visceral leishmaniasis submitted to multiple dose treatment with liposome-encapsulated meglumine antimoniate

The aim of the present study was to evaluate the impact of a multiple dose regimen of a liposomal formulation of meglumine antimoniate (LMA) on the pharmacokinetics of antimony in the bone marrow of dogs with visceral leishmaniasis and on the ability of LMA to eliminate parasites from this tissue. Dogs naturally infected with Leishmania chagasi received 4 intravenous doses of either LMA (6.5 mg antimony/kg body weight, N = 9), or empty liposomes (at the same lipid dose as LMA, N = 9) at 4-day intervals. A third group of animals was untreated (N = 8). Before each administration and at different times after treatment, bone marrow was obtained and analyzed for antimony level (LMA group) by electrothermal atomic absorption spectrometry, and for the presence of Leishmania parasites (all groups). There was a significant increase of antimony concentration from 0.76 µg/kg wet organ (4 days after the first dose) to 2.07 µg/kg (4 days after the fourth dose) and a half-life of 4 days for antimony elimination from the bone marrow. Treatment with LMA significantly reduced the number of dogs positive for parasites (with at least one amastigote per 1000 host cells) compared to controls (positive dogs 30 days after treatment: 0 of 9 in the LMA group, 3 of 9 in the group treated with empty liposomes and 3 of 8 in the untreated group). However, complete elimination of parasites was not achieved. In conclusion, the present study showed that multiple dose treatment with LMA was effective in improving antimony levels in the bone marrow of dogs with visceral leishmaniasis and in reducing the number of positive animals, even though it was not sufficient to achieve complete elimination of parasites.

La régulation du gène CYP19A1 dans les cellules de granulosa bovine in vitro

L’oestradiol joue un rôle important dans la reproduction en général, particulièrement dans la croissance folliculaire chez la vache. La production de l’œstradiol nécessite l’expression du gène CYP19A1 suite à la stimulation des cellules de granulosa par l’hormone folliculostimulante (FSH) ou le facteur de croissance insulinique de type 1 (IGF-1). Chez la vache, il existe six promoteurs (1.1 ; 1.2 ; 1.3 ; 1.4 ; 1.5 et 2) qui dirigent la transcription du gène CYP19A1 dans les cellules de la granulosa. Le principal promoteur qui dirige la transcription au niveau de l’ovaire (cellules de granulosa) est le promoteur 2 (P2). Cependant, l’effet de la FSH et de l’IGF-1 sur l’activation de ces promoteurs d’aromatase demeure mal connu. De plus, la demi-vie du transcrit CYP19A1 est très courte avec une région 3’UTR relativement longue. L’analyse de la séquence 3’UTR montre la présence des motifs ARE (séquence riche en AU), des études antérieur montrent que ces séquences impliquent dans la régulation de la stabilité ou la dégradation de l’ARNm, ce qui est fort probable que la courte demi-vie de l’ARNm CYP19A1 est sous le contrôle post-transcriptionel. L’objectif de la thèse visait à étudier la régulation de l’expression du gène CYP19A1 chez la vache. Il y a deux thèmes soit étude de la régulation transcriptionnelle ciblant le promoteur et soit étude de la régulation post-transcriptionnelle impliquant la région 3’non traduite (3’UTR). Le premier objectif vise à étudier la régulation transcriptionnelle du gène CYP19A1. Nous avons étudié l'activité du promoteur ovarien bovin dans deux modèles de cellules de la granulosa, les cellules lutéinisées et nonlutéinisées in vitro, suite à une stimulation des cellules par la FSH ou IGF-1. Nous avons également évalué la voie de signalisation impliquée dans la régulation des différents promoteurs en utilisant un RT-PCR et un gène rapporteur (les différents promoteurs d’aromatase ont été insérés dans le vecteur pGL3promoter en amont du gène exprimant la luciférase). Les résultats de RT-PCR démontrent que la FSH et l’IGF-1 augmentent les concentrations d’ARNm provenant des deux promoteurs 2 et 1.1 dans les cellules de la granulosa non lutéinisées. Des expériences subséquentes ont montré que la FSH stimule le promoteur 2 via la voie PKA tandis que l'IGF-1 stimule le promoteur 2 via la voie PKC. La FSH et l’IGF-1 stimulent l’expression du promoteur 1.1 via la voie PI3K. L’analyse de l’activité luciférase démontre que dans les cellules de granulosa lutéinisées, la FSH stimule le promoteur 1.1 de façon dose dépendante et ne semble y avoir aucun effet significatif sur le promoteur 2. Nous avons donc comparé l’activité du promoteur PII/P2 humain, du rat, de la chèvre et de la vache dans les cellules de granulosa bovine lutéinisées. Le résultat le plus significatif est que le promoteur 2 bovine (et caprine) dépend de plusieurs facteurs de transcription (NR5A2, FOXL2) comparé au promoteur PII humain et celui du promoteur proximal du rat qui dépendent principalement de l'AMPc. En effet, nos résultats ont démontré une expression raisonnablement robuste du P2 bovine lorsque les cellules sont traitées à la forskoline, NR5A2 et FOXL2. Le facteur FOXL2 semble déterminer l'activité du promoteur 2 chez le ruminant. Le deuxième objectif vise à étudier la régulation post-transcriptionnelle du gène CYP19A1. Pour ce faire, nous avons déterminé la séquence minimale de l'ARNm CYP19A1 requise pour la régulation de sa demi-vie. Différents séquences de la région 3’UTR ont été insérés dans le vecteur pGL3promoter en aval du gène exprimant la luciférase ou soit dans le vecteur pGEMTeasy. Le vecteur pGL3promoter a été transfecté dans les cellules de granulosa lutéinisées pour évaluer l'impact de la séquence 3'UTR sur l'expression du gène rapporteur de la luciférase, alors que le vecteur pGEMTeasy a été utilisé pour la transcription in vitro afin de générer de l’ARNm. Ce dernier sera utilisé en réaction croisée au UV avec des extraits protéiques pour démontrer l’association du complexe ARNm/protéine. L’analyse de l’activité luciférase a permis d’identifier une séquence de 200 pb située entre 926 et 1134 pb de la région 3'UTR de l’ARNm CYP19A1 qui a réduit significativement l’activité de la luciférase. Selon les analyses de la réaction croisée au UV, une ou plusieurs protéines de 66 et 80 kDA se lient spécifiquement à la séquence de 200 pb qui réduit l’activité de luciférase. Cette protéine s'exprime dans les cellules de granulosa, mais n’a pas été détectée dans d'autres tissus comme le foie et le cœur. Par ailleurs, l’utilisation du gène rapporteur sensible à la FSH a suscité l’intérêt d'une compagnie pharmaceutique qui vend de l’equine chorionic gonadotropin (eCG) pour lui permettre de distinguer facilement l’eCG ayant une forte activité FSH et donc, avoir un produit commercial plus efficace et de meilleure qualité. Dans cette étude, nous avons développé un système de bioessai à la FSH basé sur la transfection des cellules avec un récepteur à la FSH et un gène rapporteur colorimètrique qui permet d’estimer l’activité de la FSH dans le sérum de la jument et qui pourrait être applicable au niveau de la ferme/industrie.

Effect of fluid mechanical stresses and plasma constituents on aggregation of LDL

LDL aggregates when exposed to even moderate fluid mechanical stresses in the laboratory, yet its half-life in the circulation is 2-3 days, implying that little aggregation occurs. LDL may be protected from aggregation in vivo by components of plasma, or by a qualitative difference in flows. Previous studies have shown that HDL and albumin inhibit the aggregation induced by vortexing. Using a more reproducible method of inducing aggregation and assessing aggregation both spectrophotometrically and by sedimentation techniques, we showed that at physiological concentrations, albumin is the more effective inhibitor, and that aggregation is substantially but not completely inhibited in plasma. Heat denatured and fatty-acid-stripped albumin were more effective inhibitors than normal albumin, supporting the idea that hydrophobic interactions are involved. Aggregation of LDL in a model reproducing several aspects of flow in the circulation was 200-fold slower, but was still inhibited by HDL and albumin, suggesting similar mechanisms are involved. Within the sensitivity of our technique, LDL aggregation did not occur in plasma exposed to these flows.jlr Thus, as a result of the characteristics of blood flow and the inhibitory effects of plasma components, particularly albumin, LDL aggregation is unlikely to occur within the circulation.

Differential response of the luteal phase and fertility in cattle following ovulation of the first-wave follicle with human chorionic gonadotropin or an agonist of gonadotropin-releasing hormone

A series of experiments with Holstein heifers was conducted to develop the capability of inducing accessory corpus luteum (CL) with a GnRH agonist (Buserelin, 8 mu g; GnRHa) or hCG; (3,000 IU) to increase plasma progesterone concentrations (Exp. 1, 2, and 3) and to test whether induction of accessory CL with hCG will increase conception rates in heifers (Exp. 4) and lactating cows (Exp. 5). In Exp. 1, heifers were treated on d 5 after estrus with GnRHa (n = 8) or saline (n = 7); heifers in Exp. 2 received hCG (n = 5) or saline (n = 4) on d 5. Experiment 3 allowed a contemporary evaluation of heifers treated on d 5 with GnRHa (n = 6), hCG (n = 6), saline (n = 6), or GnRHa at d 5 and hCG at the time of the induced ovulation (n = 5). The GnRHa and hCG were equally effective in inducing an accessory CL (93% induction rate), but the subsequent increase in progesterone concentrations was greater in hCG-treated heifers. A greater half life of hCG may provide longer LH-like stimulation of the first-wave follicle and subsequent developing accessory CL or a greater luteotropic effect on the original CL. Induction of an accessory CL with hCG on d 5 or 6 after insemination did not increase pregnancy rates in fertile heifers (Exp. 4: hCG = 64.8% vs control = 62.9%; n = 243) or lactating dairy cows during summer heat stress (Exp. 5: hCG = 24.2% vs control = 23.5%; n = 201).

The brightening of Saturn's F ring

Image photometry reveals that the F ring is approximately twice as bright during the Cassini tour as it was during the Voyager flybys of 1980 and 1981. It is also three times as wide and has a higher integrated optical depth. We have performed photometric measurements of more than 4800 images of Saturn's F ring taken over a 5-year period with Cassini's Narrow Angle Camera. We show that the ring is not optically thin in many observing geometries and apply a photometric model based on single-scattering in the presence of shadowing and obscuration, deriving a mean effective optical depth tau approximate to 0.033. Stellar occultation data from Voyager PPS and Cassini VIMS validate both the optical depth and the width measurements. In contrast to this decades-scale change, the baseline properties of the F ring have not changed significantly from 2004 to 2009. However, we have investigated one major, bright feature that appeared in the ring in late 2006. This transient feature increased the ring's overall mean brightness by 84% and decayed with a half-life of 91 days. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

The no-tillage system and cover crops-Alternatives to increase upland rice yields

Upland rice (Oryza sativa L.) cultivation has been increasing in importance in Asia while water availability for irrigation has been decreasing because of rapid growth in industry and urban centers. Therefore, the development of technologies that increase upland rice yields under aerobic conditions, thereby saving water, would be an effective strategy to avoid a decrease in global rice grain production. The use of the no-tillage system (NTS) and cover crops that maintain soil moisture would prove advantageous in the move toward sustainable agriculture. However, upland rice develops better in plowed soil, and it has been reported that this crop does not perform well under the NTS. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of cover crops on upland rice grain yield and yield components sowed in a NTS. A field experiment was conducted during two growing seasons (2008-2009 and 2009-2010), and treatments consisted of growing rice under five cover crops in a NTS and two control treatments under the conventional tillage system (plowing once and disking twice). Treatments were carried out in a randomized block design with three replications. Our findings are as follows: On average, Brachiaria brizantha (12.32Mgha-1), Brachiaria ruziziensis (11.08Mgha-1) and Panicum maximum (11.62Mgha-1) had outstanding biomass production; however, these grasses provided the worst upland rice yields (2.30, 2.04, and 2.67Mgha-1, respectively) and are not recommended as cover crops before upland rice. Millet and fallow exhibited the fastest straw degradation (half-lives of 52 and 54 days, respectively), and millet exhibited the fastest nitrogen release (N half-life of 28 days). The use of a NTS was promising when millet was used as a cover crop; this allowed the highest upland rice yield (3.94Mgha-1) and did not statistically differ from plowed fallow (3.52Mgha-1). © 2012 Elsevier B.V.

Atributos químicos em solos tratados com lodo biológico de indústria de gelatina

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mineralização do lodo biológico de indústria de gelatina, atributos químicos de solo e uso fertilizante para produção de milho

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bioprocess and biotecnology: effect of xylanase from Aspergillus niger and Aspergillus flavus on pulp biobleaching and enzyme production using agroindustrial residues as substract

This study compares two xylanases produced by filamentous fungi such as A. niger and A. flavus using agroindustrial residues as substract and evaluated the effect of these enzymes on cellulose pulp biobleaching process. Wheat bran was the best carbon source for xylanase production by A. niger and A. flavus. The production of xylanase was 18 and 21% higher on wheat bran when we compare the xylanase production with xylan. At 50°C, the xylanase of A. niger retained over 85% activity with 2 h of incubation, and A. flavus had a half-life of more than 75 minutes. At 55°C, the xylanase produced by A. niger showed more stable than from A. flavus showing a half-life of more than 45 minutes. The xylanase activity of A. niger and A. flavus were somehow protected in the presence of glycerol 5% when compared to the control (without additives). On the biobleaching assay it was observed that the xylanase from A. flavus was more effective in comparison to A. niger. The kappa efficiency corresponded to 36.32 and 25.93, respectively. That is important to emphasize that the cellulase activity was either analyzed and significant levels were not detected, which explain why the viscosity was not significantly modified.

Molecular plating of thin lanthanide layers with improved material properties for nuclear applications

In der vorliegenden Arbeit werden Experimente beschrieben, die zu einem vertieften Verständnis fundamentaler Prozesse bei der elektrochemischen Herstellung von Dünnschichten, sog. Targets, für kernphysikalische und -chemische Studien führten. Targets wurden mittels 'Molecular Plating' (MP) hergestellt, indem eine Elektrodeposition aus organischem Medium in der Regel bei konstantem Strom in Zwei-Elektroden-Zellen. Die Resultate erlaubten, optimierte Herstellungs-bedingungen zu ermitteln, welche die Produktion deutlich verbesserter Targets erlaubten. MP bei konstantem Strom ist ein massentransportkontrollierter Prozess. Der angelegte Strom wird durch einen konstanten Fluss elektroaktiver Spezies zur Kathode – auf der die Schicht wächst – und Anode aufrechterhalten. Die Untersuchungen zeigten, dass das Zellenpotential des Elektrodepositionsystems immer durch den Ohm'schen Spannungsabfall auf Grund des Widerstandes der verwendeten Lösung dominiert wurde. Dies erlaubte die Herleitung einer Beziehung zwischen dem Zellenpotential und der Konzentration der elektroaktiven Spezies. Die Beziehung erlaubt die Erklärung des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Zellenpotentials während der Abscheidung als Funktion der Elektrolytkonzentration. Dies dient als Basis, auf der nun ein umfassenderes Bild der Prozesse, die für die charakteristischen Minima im Potentialverlauf einer Abscheidung verantwortlich sind, gewonnen werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Minima mit der fast vollständigen Entfernung (durch Abscheidung) der aus einem gelösten Salz erzeugten Nd-Ionen korrespondieren. Die abgeschiedene Spezies wurde als Nd3+ identifiziert, vermutlich als Carboxylat, Oxid oder Hydroxid, was auf Grund der hohen negative Werte des Standardredoxpotentials der Lanthanide verständlich erscheint. Von den vorliegenden elektroaktiven Spezies tragen die Nd3+ Ionen nur zu knapp 20% zum Gesamtstrom bei. Durch Elektrolyse tragen auch die Lösungsmittelkomponenten zu diese Strom bei. Die Gegenwart von elektrolysiertem Lösungsmittel wurde in Analysen der Dünnschichten bestätigt. Diese waren immer mit chemi- und physisorbierten Lösungsmittelmolekülen bedeckt. Die Analyse der Dünnschichten zeigte, dass die Oberflächen von einem furchenartiges Netz durchzogen waren, und dass diese während des Trocknen der Schichten nach dem MP entstanden. Ob die Schichten an Luft oder in inerter Atmosphäre trockneten, hatte keinen Einfluss. Es wurden Experimente mit mehreren Lösungsmitteln durchgeführt, die sich deutlich in ihren physikalischen Eigenschaften, v.a. dem Siedepunkt, unterschieden. Furchenfreie Dünnschichten konnten insbesondere bei MP in N,N-dimethylformamide (DMF) erzeugt werden. Die Verwendung von DMF in Kombination mit einer Abscheidung auf sehr glatten Substraten erlaubte die Produktion von sehr homogenen, glatten und defektfreien Schichten. Diese waren vermutlich geringeren inneren Spannungen während des Trocknens ausgesetzt, als Schichten auf raueren Substraten oder solche, die aus flüchtigeren Lösungsmitteln hergestellt wurden. Die Oberflächenrauigkeit des Substrats und das gewählte Lösungsmittel wurden so als Schlüsselfaktoren für die Produktion hochqualitativer Schichten identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass mit MP eine sehr effiziente Methode zur Herstellung homogener Schichten mit exzellenter Ausbeute ist. In weiteren Experimenten mit dem primordialen Alpha-Emitter 147Sm als Modellisotop wurde die Eignung solcher Schichten als Alpha-Quelle untersucht. Sowohl die Energieauflösung als auch der Anteil der Alpha-Teilchen, die den Detektor erreichten, waren von den Quelleneigenschaften abhängig. Die Effekte wurden verschiedenen Variablen der Dünnschicht zugeordnet, welche die Alpha-Spektren beeinflussten. Dominant war die Wahl des Lösungsmittels und die Rauigkeit des Substrats. Dies beeinflusste Schichtdicke und -morphologie sowie die Art des Schichtwachstums und veränderte die Detektionseffizienz in Alpha-Messungen bis zu 15%. Nur homogene, ebene Schichten, die aus DMF auf glatten Substraten abgeschieden wurden, eignen sich optimal als Alpha-Quelle. Die gewonnenen Ergebnisse erlauben die optimierte Herstellung nuklearer Targets durch MP. Künftige Anwendungen beinhalten insbesondere die Herstellung von Targets für neutroneninduzierte Spaltexperimente und untergrundarmeAlpha-Messungen sehr kleiner Aktivitäten.

90 Nb: potential radionuclide for application in immuno-PET : development of appropriate production strategy and first in vivo evaluation of 90 Nb-labeled monoclonal antibody

Die Nuklearmedizin ist ein modernes und effektives Werkzeug zur Erkennung und Behandlung von onkologischen Erkrankungen. Molekulare Bildgebung, die auf dem Einsatz von Radiopharmaka basiert, beinhaltet die Einzel-Photonen-Emissions-Tomographie (SPECT) und Positronenemissions¬tomographie (PET) und ermöglicht die nicht-invasive Visualisierung von Tumoren auf nano-und picomolarer Ebene.rnDerzeit werden viele neue Tracer für die genauere Lokalisierung von kleinen Tumoren und Metastasen eingeführt und hinsichtlich ihrer Eignung untersucht. Die meisten von ihnen sind Protein-basierte Biomoleküle, die die Natur selbst als Antigene für die Tumorzellen produziert. Dabei spielen Antikörper und Antikörper-Fragmente eine wichtige Rolle in der Tumor-Diagnostik und Behandlung. Die PET-Bildgebung mit Antikörpern und Antikörperfragmenten bezeichnet man als immuno-PET. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist, dass entsprechende Radiopharmaka benötigt werden, deren Halbwertszeit mit der Halbwertszeit der Biomoleküle korreliert ist.rnIn neueren Arbeiten wird 90Nb als potenzieller Kandidat für die Anwendung in der immuno-PET vorgeschlagen. Seine Halbwertszeit von 14,6 Stunden ist geeignet für die Anwendung mit Antikörperfragmenten und einige intakten Antikörpern. 90Nb hat eine relativ hohen Anteil an Positronenemission von 53% und eine optimale Energie für die β+-Emission von 0,35 MeV, die sowohl eine hohe Qualität der Bildgebung als auch eine niedrige Aktivitätsmenge des Radionuklids ermöglicht.rnErsten grundlegende Untersuchungen zeigten: i) dass 90Nb in ausreichender Menge und Reinheit durch Protonen-Bombardierung des natürlichen Zirkonium Targets produziert, ii) aus dem Targetmaterial in entsprechender radiochemischer Reinheit isoliert und iii) zur Markierung des monoklonalen Antikörpers (Rituximab) verwendet werden kann und iv) dieser 90Nb-markierte mAb eine hohe in vitro Stabilität besitzt. Desweiteren wurde eine alternative und schnelle Abtrennungsmethode entwickelt, die es erlaubt 90Nb, mit einer geeigneten radiochemischen und radionuklidischen Reinheit für eine anschließende Markierung von Biomolekülen in einer Stunde zu aufzureinigen. Schließlich wurden erstmals 90Nb-markierte Biomolekülen in vivo untersucht. Desweiteren wurden auch Experimente durchgeführt, um den optimalen bifunktionellen Chelatbildner (BFC) für 90Niob zu finden. Mehrere BFC wurden hinsichtlich Komplexbildung mit NbV untersucht. Desferrioxamin (Df) erwies sich als geeignetster Chelator für 90Nb. Der monoklonale Antikörper Bevacizumab (Avastin®) wurde mit 90Nb markiert und eine Biodistributionsstudie und eine PET-Untersuchung durchgeführt. Alle diese Ergebnisse zeigten, dass 90Nb ein vielversprechendes Radionuklid für die Immuno-PET ist, welches sogar für weitere kommerzielle Anwendungen in der klinischen Routine geeignet zu sein scheint.rn

Optimierte biologische Aktivität allo- und tumorreaktiver CD8-+-T-Lymphozyten im humanisierten Mausmodell durch IL-15-Superagonisten

Interleukin 15 (IL-15) gilt als eines der vielversprechendsten zukünftigen Medikamente für die Krebstherapie. Es fördert die Proliferation, Persistenz und Funktion von CD8+ T-Zellen und vermittelt zahlreiche Effekte, die es als überlegene Alternative für das derzeit in der Klinik verwendete IL-2 erscheinen lassen. Für den Einsatz von IL-15 in der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein Protokoll zur Herstellung von rekombinantem IL-15 in E. coli etabliert. Das hergestellte Protein hatte eine zu kommerziellen Produkten vergleichbare Bioaktivität und begünstigte die Persistenz und Aktivität antigenspezifischer, humaner CD8+ T Zellen nach adoptivem Transfer in NSG-Mäuse, wobei unter anderem ein verstärkter Effekt auf T Zellen mit TSCM-Phänotyp beobachtet wurde. Um die Bioaktivität von IL-15 zu steigern, wurden super-agonistische IL-15-Fusions¬proteine entworfen und im Expi293-System hergestellt. Dabei wurde IL 15 kovalent mit der Sushi-Domäne, der IL-15Rα-Kette und einer IgG1-Fc-Domäne verbunden, was zu einer gesteigerten Affinität der IL 15-Superagonisten zum physiologischen, niederaffinen IL 15Rβγ und zu einer stark erhöhten Halbwertszeit in Mausserum führte. Die gesteigerte Affinität der IL-15-Super¬agonisten wurde durch die IL 15Rα-Sushi-Domäne vermittelt. Eine um 13 Amino¬säuren verlängerte Sushi-Domäne zeigte im Vergleich zur normalen Form eine nochmals ge¬steigerte Affinität. Die längere Halbwertszeit wurde von der Sushi- und der IgG1-Fc-Domäne vermittelt. Die IgG1-Fc-Domäne verstärkte die Wirkung der Fusionsproteine zusätzlich über einen Mechanismus, der wahrscheinlich mit der Transpräsentation durch Fc Re¬ze¬ptoren zusammen–hängt. Die gesteigerte Bioaktivität der IL-15-Superagonisten wurde im Tiermodell mit humanen und murinen T-Zellen bestätigt und ILR13+-Fc wurde als das Fusionsprotein mit der höchsten Bioaktivität identifiziert. Im Vergleich zu anderen IL-15-Superagonisten vereint es alle derzeit bekannten Eigenschaften zur Bioaktivitätssteigerung in einem einzigen Protein. In therapeutischen Versuchen mit adoptivem Transfer tumorreaktiver T-Zellen konnte der Antitumoreffekt durch ILR13+-Fc maßgeblich verstärkt werden. Als Modellsysteme wurden NSG-Mäuse, die mit humanen AML-Blasten oder einem soliden Ovarialkarzinom engraftet wurden, verwendet. Dabei wurden sowohl antigenspezifische als auch unspezifische Effekte beobachtet. Die unspezifischen Effekte wurden wahrscheinlich durch eine ILR13+-Fc-vermittelte Überexpression von NKG2D, einem Rezeptor der angeborenen Immunantwort, auf den adoptiv transferierten T Zellen vermittelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass IL-15 und die IL-15-Superagonisten die Proliferation und Reaktivität von CD8+ T-Zellen im Rahmen der Immuntherapie fördern können. Aufgrund der hohen Bioaktivität und potenzierten Wirksamkeit, könnten vor allem die IL 15-Superagonisten in Zukunft bei der Entwicklung effizienter Therapiemethoden eingesetzt werden und dadurch einen wichtigen Beitrag zu Behandlung von Krebs leisten. rnrn