Evaluation zellulärer Mechanismen der allergen-spezifischen Immuntherapie in einem chronischen Modell der allergischen Atemwegsentzündung

Klinische Studien haben gezeigt, dass die allergenspezifische Immuntherapie (SIT) eine effektive Therapieoption für allergische Erkrankungen ist. Obwohl dieses Therapieverfahren seit über 100 Jahren existiert, sind die zugrunde liegenden Suppressionsmechanismen jedoch nicht vollständig verstanden. Bisher wird angenommen, dass der Behandlungserfolg der SIT auf einer Blockade durch allergenspezifische Antikörper, einer Verschiebung des Th1-Th2-Gleichgewichtes und/oder auf einer Suppression durch regulatorische T-Zellen (Tregs) basiert. Um die Effekte der SIT in einer chronischen Erkrankung in vivo untersuchen zu können, wurde in dieser Doktorarbeit ein Mausmodell für chronisches Asthma entwickelt, das die Situation im Menschen nach einer SIT nachahmt. rnDurch eine SIT war es möglich, allergeninduzierte Asthmasymptome wie Atemwegshyperreagibilität (AHR), Eosinophilie in der Lunge, IgE-Produktion und Atemwegsentzündung im Modell zu unterdrücken. Bemerkenswert ist, dass durch OVA-spezifische Immuntherapie (OVA-IT) ebenfalls eine Verringerung der strukturellen Veränderungen im Lungengewebe im chronischen Krankheitsverlauf erreicht wurde.rnDes Weiteren wurde in diesem Modell nach den Prozessen gesucht, die für die toleranzinduzierende Wirkung der SIT verantwortlich sein können. Dabei wurde im Vergleich zur Placebo-behandelten Gruppe eine erhöhte Antwort spezifischer IgG1-Antikörper, eine verstärkte Th1-Antwort, sowie eine erhöhte Frequenz von FoxP3+ Tregs und von IL-10-produzierenden T-Zellen (Tr1-Zellen) nach OVA-IT festge-stellt. Zur weiteren Untersuchung der von SIT-induzierten T-Zellantworten wurden Mausmodelle des allergischen Asthmas mit einem akuten Verlauf gewählt.rnDie Bedeutung der Th1-Zellen für die SIT wurde in T-bet-/- Mäusen untersucht, welche aufgrund des Fehlens des Transkriptionsfaktors T-bet keine stabile Th1-Antwort induzieren können. Durch SIT war es möglich, allergeninduzierte Asthmasymptome wie AHR, eosinophile Granulozyten in der Lunge, IgE-Produktion und Atemwegsentzündung in den T-bet-/- Tieren im gleichen Maße wie in den Wildtyptieren zu unterdrücken. Diese Untersuchung zeigte, dass die SIT auch ohne funktionelle Th1-Zellen die allergische Entzündung unterdrücken kann. rnDie Rolle der Tregs für die SIT wurde in DO11.10 Mäusen und DO11.10 RAG-/- Mäusen untersucht. In beiden Stämmen konnte nach SIT eine Induktion OVA-spezifischer Tregs nachgewiesen werden. In DO11.10 RAG-/- Mäusen können durch den Knockout im rag2-Gen keine natürlichen, d.h. im Thymus gereiften, Tregs entstehen. Im Blut von DO11.10 RAG-/- Mäusen war direkt nach Durchführung der OVA-IT eine FoxP3+ Treg-Population detektierbar. Demnach wird durch die OVA-IT eine de-novo-Induktion von FoxP3+ Tregs in Gang gesetzt. In Abwesenheit der natürlichen Tregs zeigte sich weiterhin, dass diese Zellen zur Produktion von IL-10 in T-Zellen und somit zum Erfolg der SIT beitragen.rnDie Rolle der FoxP3+ Tregs bei der SIT wurde in DEREG Mäusen untersucht. Eine Depletion der FoxP3+ Tregs in DEREG Mäusen während der Durchführung der OVA-IT hob die protektiven Effekte der Therapie jedoch nur teilweise auf. rnUm die Rolle des regulatorischen Zytokins IL-10 bei der SIT zu untersuchen, wurde ein blockierender Antikörper gegen den IL-10-Rezeptor (anti-IL-10R) im chronischen Modell des allergischen Asthmas mit SIT angewendet. Anti-IL-10R hob die protektive Wirkung der SIT auf die AHR, die Atemwegsentzündung und die strukturellen Veränderungen im Lungengewebe auf. Somit ist die protektive Wirkung der SIT abhängig vom IL-10-Signalweg.rnZusammenfassend stellt diese Arbeit die Bedeutung der SIT für allergische Erkrankungen heraus. SIT kann durch die positive Beeinflussung der allergiebedingten, strukturellen Veränderungen in der Lunge auch für Asthmapatienten große Vorteile bringen. Die aus Studien bekannten Mechanismen konnten im Modell bestätigt werden und wurden im weiteren Verlauf untersucht. Die Arbeit stellt im Besonderen die Bedeutung der IL-10-produzierenden und FoxP3+ Tregs für die Effektivität der SIT in den Vordergrund. Zudem ist durch die Etablierung eines neuen Mausmodells der SIT für chronisches allergisches Asthma ein Mittel zur weiteren Erforschung der zugrunde liegenden Prozesse dieser erfolgreichen Therapie geschaffen worden. rn

Detrimental effects of exuberant and restrained immune responses against the central nervous system in the context of multiple sclerosis and glioblastoma multiforme

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and most aggressive astrocytic tumor of the central nervous system (CNS) in adults. The standard treatment consisting of surgery, followed by a combinatorial radio- and chemotherapy, is only palliative and prolongs patient median survival to 12 to 15 months. The tumor subpopulation of stem cell-like glioma-initiating cells (GICs) shows resistance against radiation as well as chemotherapy, and has been suggested to be responsible for relapses of more aggressive tumors after therapy. The efficacy of immunotherapies, which exploit the immune system to specifically recognize and eliminate malignant cells, is limited due to strong immunosuppressive activities of the GICs and the generation of a specialized protective microenvironment. The molecular mechanisms underlying the therapy resistance of GICs are largely unknown. rnThe first aim of this study was to identify immune evasion mechanisms in GICs triggered by radiation. A model was used in which patient-derived GICs were treated in vitro with fractionated ionizing radiation (2.5 Gy in 7 consecutive passages) to select for a more radio-resistant phenotype. In the model cell line 1080, this selection process resulted in increased proliferative but diminished migratory capacities in comparison to untreated control GICs. Furthermore, radio-selected GICs downregulated various proteins involved in antigen processing and presentation, resulting in decreased expression of MHC class I molecules on the cellular surface and diminished recognition potential by cytotoxic CD8+ T cells. Thus, sub-lethal fractionated radiation can promote immune evasion and hamper the success of adjuvant immunotherapy. Among several immune-associated proteins, interferon-induced transmembrane protein 3 (IFITM3) was found to be upregulated in radio-selected GICs. While high expression of IFITM3 was associated with a worse overall survival of GBM patients (TCGA database) and increased proliferation and migration of differentiated glioma cell lines, a strong contribution of IFITM3 to proliferation in vitro as well as tumor growth and invasiveness in a xenograft model could not be observed. rnMultiple sclerosis (MS) is the most common autoimmune disease of the CNS in young adults of the Western World, which leads to progressive disability in genetically susceptible individuals, possibly triggered by environmental factors. It is assumed that self-reactive, myelin-specific T helper cell 1 (Th1) and Th17 cells, which have escaped the control mechanisms of the immune system, are critical in the pathogenesis of the human disease and its animal model experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). It was observed that in vitro differentiated interleukin 17 (IL-17) producing Th17 cells co-expressed the Th1-phenotypic cytokine Interferon-gamma (IFN-γ) in combination with the two respective lineage-associated transcription factors RORγt and T-bet after re-isolation from the CNS of diseased mice. Pathogenic molecular mechanisms that render a CD4+ T cell encephalitogenic have scarcely been investigated up to date. rnIn the second part of the thesis, whole transcriptional changes occurring in in vitro differentiated Th17 cells in the course of EAE were analyzed. Evaluation of signaling networks revealed an overrepresentation of genes involved in communication between the innate and adaptive immune system and metabolic alterations including cholesterol biosynthesis. The transcription factors Cebpa, Fos, Klf4, Nfatc1 and Spi1, associated with thymocyte development and naïve T cells were upregulated in encephalitogenic CNS-isolated CD4+ T cells, proposing a contribution to T cell plasticity. Correlation of the murine T-cell gene expression dataset to putative MS risk genes, which were selected based on their proximity (± 500 kb; ensembl database, release 75) to the MS risk single nucleotide polymorphisms (SNPs) proposed by the most recent multiple sclerosis GWAS in 2011, revealed that 67.3% of the MS risk genes were differentially expressed in EAE. Expression patterns of Bach2, Il2ra, Irf8, Mertk, Odf3b, Plek, Rgs1, Slc30a7, and Thada were confirmed in independent experiments, suggesting a contribution to T cell pathogenicity. Functional analysis of Nfatc1 revealed that Nfatc1-deficient CD4+ T cells were restrained in their ability to induce clinical signs of EAE. Nfatc1-deficiency allowed proper T cell activation, but diminished their potential to fully differentiate into Th17 cells and to express high amounts of lineage cytokines. As the inducible Nfatc1/αA transcript is distinct from the other family members, it could represent an interesting target for therapeutic intervention in MS.rn

Funktionelle HPMA-Copolymere zur möglichen Anwendung in der Tumor-Immuntherapie

Der Fokus dieser Arbeit lag in der Synthese von funktionellen HPMA-Copolymeren, sowohl für die Darstellung definierter Polymer-Antikörper Konjugate, als auch zum effizienten Transport von p-DNA in Polymer-DNA Komplexen (Polyplexe). Nach ausführlicher physikalischer und chemischer Charakterisierung wurden gezielt ihre Wechselwirkungen mit (Immun)-Zellen untersucht und so ihr Potential für die Verwendung in der Tumor-Immuntherapie aufgezeigt.rnFür das gezielte Ansprechen von bestimmten Immunzellen mit Schlüsselfunktionen besitzen monoklonale Antikörper ein großes Potential. Im Rahmen dieser Arbeit gelang die Darstellung definierter Polymer-Antikörper Konjugate über das gezielte Einführen von Thiol-Gruppen an Antikörper und die Synthese eng verteilter, Maleinimid funktionalisierter HPMA-Copolymere. Diese sehr gut definierten, funktionellen HPMA-Copolymere konnten über die Kombination der RAFT-Polymerisation und Reaktivester Polymeren gewonnen werden. Unterschiedliche Polymerstrukturen ermöglichten die Synthese verschiedener Arten von Polymer-Antikörper Konjugaten. Speziell die Untersuchung der verschiedenen Konjugate aus dem für dendritische Zellen spezifischen aDEC-205 Antikörper an Immunzellen aus dem Knochenmark von Mäusen lieferten wertvolle Erkenntnisse über Struktur-Wirkungsbeziehungen und zeigten die Möglichkeit der gezielten Adressierung von Immunzellen mit Schlüsselfunktionen bei der Aktivierung einer (Tumor)-Immunabwehr am Beispiel von dendritischen Zellen. Gleichzeitig erlaubt der Syntheseweg sowohl die gleichzeitige und kontrollierte Einführung auch komplexerer Stimuli am Polymerrückgrat als auch die Verwendung verschiedener Antikörper.rnÜber die Kombination der RAFT-Polymerisation und polymeren Reaktivestern wurde ebenso die Synthese von neuartigen kationisch-hydrophilen Polylysin-b-poly(HPMA) Blockcopolymeren als effiziente Transporter für den komplexen aber wirkungsvollen Wirkstoff p-DNA in Form von Polymer-DNA Komplexen (Polyplexe) realisiert. Da diese Polyplexe gleichzeitig eine Abschirmung der sensitiven p-DNA über eine poly(HPMA)-Korona vermitteln, stellen sie allgemein ein geeignetes Transportmittel für einen therapeutischen Transport von p-DNA dar. Diese Polyplexe sind in der Lage, humane Nierenkarzinomzellen (HEK-293T Zelllinie) zu transfizieren ohne signifikante Zytotoxizität zu zeigen. Darüber hinaus gelang eine große Steigerung der Transfektionseffizienz, ohne eine gleichzeitige Erhöhung der Zytotoxizität, durch die gezielte Einführung von Redox-stimuliresponsiven Disulfid-Gruppen zwischen den einzelnen Blöcken. Diese Polyplexe stellen einen polymeren Vektor zur transkriptionellen Regulierung von Zellen dar, zum Beispiel für die transkriptionelle Aktivierung von dendritischen Zellen, durch die Verwendung speziell dafür modifizierter p-DNA-Konstrukte. rnDurch die Verknüpfung einer ortsspezifischen enzymatischen Kopplung und kupferfreien Cyclooctin-Azid Kupplung gelang die kontrollierte und kovalente Modifizierung von polymeren Mizellen mit aDEC-205 Antikörpern an der hydrophilen poly(HPMA)-Korona. Diese Methode bietet die Möglichkeit der Anbindung der effektiven aber anspruchsvollen Erkennungsstruktur Antikörper an komplexere Polymerstrukturen und andere nano-partikulären Systeme, zum Beispiel an die zuvor genannten Polyplexe, um eine zellspezifische und verbesserte Aufnahme und Prozessierung zu erreichen.rnDiese Studien zeigen somit, sowohl die Möglichkeit der selektiven Addressierung von Immunzellen mit Schlüsselfunktionen wie dendritischer Zellen, als auch die Möglichkeit der transkriptionellen Regulation von Zellen durch Polyplexe. Sie stellen somit einen ersten Schritt zur Herstellung funktioneller, nanopartikulärer Systeme zur Verwendung in der Tumor-Immuntherapie dar. rn

Induktion tolerogener dendritischer Zellen zur Suppression von experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis und Kontaktallergie

Dendritische Zellen (DC) spielen als professionelle antigenpräsentierende Zellen (APC) eine zentrale Rolle in der Aktivierung und Regulierung antigenspezifischer Immunantworten. Aus diesem Grund wird der therapeutische Einsatz von DC zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Allergien sowie zur Tumorbekämpfung erforscht. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit untersuchten wir das Potenzial einer biolistischen DNA-Vakzinierung zur Induktion tolerogener DC in vivo. Im Tiermodell der Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein Peptid 35-55 (MOGp35-55) induzierten experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) sollte mittels präventiver biolistischer Kovakzinierung von Plasmid-DNA kodierend für MOG und die immunregulatorischen Zytokine TGFβ oder IL-10 eine protektive Immunität induziert werden. Die MOG-Expression stand dabei entweder unter der Kontrolle des ubiquitär aktiven CMV-Promotors oder des murinen Fascin-Promotors, um eine ektopische MOG-Expression spezifisch in dermalen DC und Langerhanszellen zu erreichen. Dass MOGp35-55-präsentierende DC nach biolistischer DNA-Vakzinierung von der Haut in die drainierenden Lymphknoten migrieren und dort T-Zellen aktivieren, konnte im Vorfeld anhand einer substanziellen Proliferation von MOGp35-55-reaktiven 2D2 T-Zellen nachgewiesen werden. Im präventiven Ansatz der MOGp35-55-induzierten EAE zeigten Mäuse, die mit MOG-kodierenden Plasmiden biolistisch transfiziert wurden, eine leicht reduzierte EAE-Symptomatik. Die Kotransfektion von MOG und TGFβ führte zu einer Verstärkung der EAE-Suppression – unabhängig davon, ob die MOG-Expression unter der Kontrolle des CMV- oder des Fascin-Promotors stand. Interessanterweise resultierte die Koapplikation von MOG- und IL-10-kodierender Plasmid-DNA nur bei DC-fokussierter MOG-Expression zu reduzierter EAE-Symptomatik. Für biolistische DNA-Vakzinierungen stellt somit der Fascin-Promotor eine potente Alternative zu viralen Promotoren dar. Entsprechend der milderen EAE-Symptome beobachteten wir bei behandelten EAE-Mäusen einen geringeren Grad an Demyelinisierung sowie eine reduzierte Infiltration des ZNS mit IFNγ-produzierenden CD4+ Th1- und IL-17-produzierenden CD4+ Th17-Zellen. Desweiteren zeigten Milzzellen ex vivo nach MOGp35-55-Restimulation eine inhibierte Proliferation und eine signifikant reduzierte IFNγ- und IL-17-Zytokinproduktion. Überraschenderweise ging die antigenspezifische Immunsuppression nicht mit der Expansion von Foxp3+ regulatorischen T-Zellen einher. Da die Milzen aber erhöhte Mengen an CD8+IFNγ+ T-Zellen aufweisen, könnte ein zytotoxisch-suppressiver Mechanismus für die Inhibition der Th1- und Th17-Immunantwort verantwortlich sein. Nachfolgende Untersuchungen sind notwendig, um die induzierten immunologischen Mechansimen mittels biolistischer DNA-Vakzinierung aufzuklären. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Generierung von tolerogenen DC in vitro. Dafür wurden murine Knochenmarkszellen unter DC-differenzierenden Bedingungen in Gegenwart des synthetischen Glucocorticoids Dexamethason (DEX) kultiviert. Die DEX-Zugabe führte zur Differenzierung von APC mit geringer CD11c-Expression. DEX-APC waren in vitro weitestgehend gegen LPS stimulierungsresistent und zeigten eine reduzierte Expression von MHC-II und den kostimulatorischen Molekülen CD80, CD86 und CD40. Ihrem tolerogenen Phänotyp entsprechend besaßen DEX-APC ein geringeres syngenes T-Zellstimulierungspotenzial als unbehandelte BM-DC. Anhand der erhöhten Oberflächenexpression von CD11b, GR1 und F4/80 besteht eine phänotypische Ähnlichkeit zu myeloiden Suppressorzellen. Die Fähigkeit von DEX-APC in vivo antigenspezifische Toleranz zu induzieren, wurde durch einen therapeutischen Ansatz im murinen Krankheitsmodell der Kontaktallergie überprüft. Die therapeutische Applikation von DEX-APC führte hierbei im Vergleich zur Applikation von PBS oder unbehandelten BM-DC zu einer signifikant reduzierten Ohrschwellungsreaktion. Zusammenfassend demonstrieren die Ergebnisse dieser Arbeit, dass potente tolerogene DC sowohl in vivo als auch in vitro induziert werden können. Dass diese Zellpopulation effektiv antigenspezifische Immunreaktionen supprimieren kann, macht sie zu einem vielversprechenden Werkzeug in der Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Allergien.rn

Improving adoptive T cell therapies of cancer by ectopic expression of miR181a to repress inhibitory phosphatases

Adoptive T cell therapy using antigen-specific T lymphocytes is a powerful immunotherapeutic approach against cancer. Nevertheless, many T cells against tumor-antigens exhibit only weak anti-tumoral response. To overcome this barrier it is necessary to improve the potency and anti-tumoral efficacy of these T cells. Activation and activity of T cells are tightly controlled to inhibit unwanted T cell responses and to reduce the risk of autoimmunity. Both are regulated by extrinsic signals and intrinsic mechanisms which suppress T cell activation. The intrinsic mechanisms include the expression of phosphatases that counteract the activation-inducing kinases. Modifying the expression of these phosphatases allows the targeted modulation of T cell reactivity. MicroRNAs (miRNAs) are regulatory small noncoding RNA molecules that control gene expression by targeting messenger RNAs in a sequence specific manner. Gene-specific silencing plays a key role in diverse biological processes, such as development, differentiation, and functionality. miR181a has been shown to be highly expressed in immature T cells that recognize low-affinity antigens.rnThe present study successfully shows that ectopic expression of miR181a is able to enhance the sensitivity of both murine and human T cells. In CD4+ T helper cells as well as in CD8+ cytotoxic T cells the overexpression of miR181a leads to downregulation of multiple phosphatases involved in the T cell receptor signaling pathway. Overexpression of miR181a in human T cells achieves a co-stimulatory independent activation and has an anti-apoptotic effect on CD4+ T helper cells. Additionally, increasing the amount of miR181a enhances the cytolytic activity of murine CD8+ TCRtg T cells in an antigen-specific manner.rnTo test miR181a overexpressing T cells in vivo, a mouse tumor model using a B cell lymphoma cell line (A20-HA) expressing the Influenza hemagglutinin (Infl.-HA) antigen was established. The expression of model antigens in tumor cell lines enables targeted elimination of tumors using TCRtg T cells. The transfer of miR181a overexpressing Infl.-HA TCRtg CD8+ T cells alone has no positive effect neither on tumor control nor on survival of A20-HA tumor-bearing mice. In contrast, the co-transfer of miR181a overexpressing Infl.-HA TCRtg CD8+ and CD4+ T cells leads to improved tumor control and prolongs survival of A20-HA tumor-bearing mice. This effect is characterized by higher amounts of effector T cells and the expansion of Infl.-HA TCRtg CD8+ T cells.rnAll effects were achieved by changes in expression of several genes including molecules involved in T cell differentiation, activation, and regulation, cytotoxic effector molecules, and receptors important for the homing process of T cells in miR181a overexpressing T cells. The present study demonstrates that miR181a is able to enhance the anti-tumoral response of antigen-specific T cells and is a promising candidate for improving adoptive cell therapy.

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

Bifidobacterium lactis attenuates onset of inflammation in a murine model of colitis

To assess the anti-inflammatory effect of the probiotic Bifidobacterium lactis (B. lactis) in an adoptive transfer model of colitis.

Decreased tumor surveillance after adoptive T-cell therapy

The effect of cancer immunotherapy on the endogenous immune response against tumors is largely unknown. Therefore, we studied immune responses against murine tumors expressing the glycoprotein (GP) and/or nucleoprotein of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) with or without adoptive T-cell therapy. In nontreated animals, CTLs specific for different epitopes as well as LCMV-GP-specific antibodies contributed to tumor surveillance. Adoptive immunotherapy with monoclonal CTLs specific for LCMV-gp33 impaired the endogenous tumor-specific antibody and CTL response by targeting antigen cross-presenting cells. As a consequence and in contrast to expectations, immunotherapy enhanced tumor growth. Thus, for certain immunogenic tumors, a reduction of tumor-specific B- and T-cell responses and enhanced tumor growth may be an unwanted consequence of adoptive immunotherapy.

Promotion of liver regeneration by natural killer cells in a murine model is dependent on extracellular adenosine triphosphate phosphohydrolysis

Nucleotides, such as adenosine triphosphate (ATP), are released by cellular injury, bind to purinergic receptors expressed on hepatic parenchymal and nonparenchymal cells, and modulate cellular crosstalk. Liver resection and resulting cellular stress initiate such purinergic signaling responses between hepatocytes and innate immune cells, which regulate and ultimately drive liver regeneration. We studied a murine model of partial hepatectomy using immunodeficient mice to determine the effects of natural killer (NK) cell-mediated purinergic signaling on liver regeneration. We noted first that liver NK cells undergo phenotypic changes post-partial hepatectomy (PH) in vivo, including increased cytotoxicity and more immature phenotype manifested by alterations in the expression of CD107a, CD27, CD11b, and CD16. Hepatocellular proliferation is significantly decreased in Rag2/common gamma-null mice (lacking T, B, and NK cells) when compared to wildtype and Rag1-null mice (lacking T and B cells but retaining NK cells). Extracellular ATP levels are elevated post-PH and NK cell cytotoxicity is substantively increased in vivo in response to hydrolysis of extracellular ATP levels by apyrase (soluble NTPDase). Moreover, liver regeneration is significantly increased by the scavenging of extracellular ATP in wildtype mice and in Rag2/common gamma-null mice after adoptive transfer of NK cells. Blockade of NKG2D-dependent interactions significantly decreased hepatocellular proliferation. In vitro, NK cell cytotoxicity is inhibited by extracellular ATP in a manner dependent on P2Y1, P2Y2, and P2X3 receptor activation. Conclusion: We propose that hepatic NK cells are activated and cytotoxic post-PH and support hepatocellular proliferation. NK cell cytotoxicity is, however, attenuated by hepatic release of extracellular ATP by way of the activation of specific P2 receptors. Clearance of extracellular ATP elevates NK cell cytotoxicity and boosts liver regeneration.

Combination therapy for multidrug-resistant cytomegalovirus disease

Multidrug-resistant (MDR) cytomegalovirus (CMV) emerged after transient responses to ganciclovir, foscarnet, and cidofovir in a CMV-seropositive recipient who underwent allogeneic hematopoietic stem cell transplantation from a CMV-seronegative donor. Experimental treatments using leflunomide and artesunate failed. Re-transplantation from a CMV-seropositive donor supported by adoptive transfer of pp65-specific T cells and maribavir was followed by lasting suppression. This case illustrates that successful MDR CMV therapy may require individualized multidisciplinary approaches. © 2015 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.

Immunologic characteristics of immunogenic variants generated by {\it in vitro\/} treatment of a methylcholanthrene-induced murine fibrosarcoma MCA-F with 1 methyl-3-nitro-1-nitrosoguanidine, 5 -aza-2$\sp\prime$-deoxycytidine, or ultraviolet radiation

This study addresses the questions of whether the frequency of generation and in vivo cross-reactivity of highly immunogenic tumor clones induced in a single parental murine fibrosarcoma cell line MCA-F is more closely related to the agent used to induce the Imm$\sp{+}$ clone or whether these characteristics are independent of the agents used. These questions were addressed by treating the parental tumor cell line MCA-F with UV-B radiation (UV-B), 1-methyl-3-nitro-1-nitrosoguanidine (MNNG), or 5-aza-2$\sp\prime$-deoxycytidine (5-azaCdR). The frequency of Imm$\sp{+}$ variant generation was similarly high for the three different agents, suggesting that the frequency of Imm$\sp{+}$ generation was related more closely to the cell line than to the inducing agent used. Cross-reactivity was tested with two Imm$\sp{+}$ clones from each treatment group in a modified immunoprotection assay that selectively engendered antivariant, but not antiparental immunity. Under these conditions each clone, except one, immunized against itself. The MNNG-induced clones engendered stronger antivariant immunity but a weaker variant cross-reactive immunity could also be detected.^ This study also characterized the lymphocyte populations responsible for antivariant and antiparental immunity in vivo. Using the local adoptive transfer assay (LATA) and antibody plus complement depletion of T-cell subsets, we showed that immunity induced by the Imm$\sp{+}$ variants against the parent MCA-F was transferred by the Thy1.2$\sp{+}$, L3T4a$\sp{+}$, Lyt2.1$\sp{-}$ (CD4$\sp{+}$) population, without an apparent contribution by Thy1.2$\sp{+}$, L3T4a$\sp{-}$, Lyt2.1$\sp{+}$ (CD8$\sp{+}$) cells. A role for Lyt2.1$\sp{+}$T lymphocytes in antivariant, but not antiparent immunity was supported by the results of LATA and CTL assays. Immunization with low numbers of viable Imm$\sp{+}$ cells, or with high numbers of non viable Imm$\sp{+}$ cells engendered only antivariant immunity without parental cross-protection. The associative recognition of parental antigens and variant neoantigens resulting in strong antiparent immunity was investigated using somatic cells hybrids of Imm$\sp{+}$ variants of MCA-F and an antigenically distinct tumor MCA-D. An unexpected result of these latter experiments was the expression of a unique tumor-specific antigen by the hybrid cells. These studies demonstrate that the parental tumor-specific antigen and the variant neoantigen must be coexpressed on the cell surface to engender parental cross-protective immunity. (Abstract shortened with permission of author.) ^

T1/ST2 is preferentially expressed on murine Th2 cells, independent of interleukin 4, interleukin 5, and interleukin 10, and important for Th2 effector function

T helper (Th) cells can be categorized according to their cytokine expression. The differential induction of Th cells expressing Th1 and/or Th2 cytokines is key to the regulation of both protective and pathological immune responses. Cytokines are expressed transiently and there is a lack of stably expressed surface molecules, significant for functionally different types of Th cells. Such molecules are of utmost importance for the analysis and selective functional modulation of Th subsets and will provide new therapeutic strategies for the treatment of allergic or autoimmune diseases. To this end, we have identified potential target genes preferentially expressed in Th2 cells, expressing interleukin (IL)-4, IL-5, and/or IL-10, but not interferon-γ. One such gene, T1/ST2, is expressed stably on both Th2 clones and Th2-polarized cells activated in vivo or in vitro. T1/ST2 expression is independent of induction by IL-4, IL-5, or IL-10. T1/ST2 plays a critical role in Th2 effector function. Administration of either a mAb against T1/ST2 or recombinant T1/ST2 fusion protein attenuates eosinophilic inflammation of the airways and suppresses IL-4 and IL-5 production in vivo following adoptive transfer of Th2 cells.

Sustained secretion of human alpha-1-antitrypsin from murine muscle transduced with adeno-associated virus vectors

Recombinant adeno-associated virus (AAV) vectors have been used to transduce murine skeletal muscle as a platform for secretion of therapeutic proteins. The utility of this approach for treating alpha-1-antitrypsin (AAT) deficiency was tested in murine myocytes in vitro and in vivo. AAV vectors expressing the human AAT gene from either the cytomegalovirus (CMV) promoter (AAV-C-AT) or the human elongation factor 1-α promoter (AAV-E-AT) were examined. In vitro in C2C12 murine myoblasts, the expression levels in transient transfections were similar between the two vectors. One month after transduction, however, the human elongation factor 1 promoter mediated 10-fold higher stable human AAT expression than the CMV promoter. In vivo transduction was performed by injecting doses of up to 1.4 × 1013 particles into skeletal muscles of several mouse strains (C57BL/6, BALB/c, and SCID). In vivo, the CMV vector mediated higher levels of expression, with sustained serum levels over 800 μg/ml in SCID and over 400 μg/ml in C57BL/6 mice. These serum concentrations are 100,000-fold higher than those previously observed with AAV vectors in muscle and are at levels which would be therapeutic if achieved in humans. High level expression was delayed for several weeks but was sustained for over 15 wk. Immune responses were dependent upon the mouse strain and the vector dosage. These data suggest that recombinant AAV vector transduction of skeletal muscle could provide a means for replacing AAT or other essential serum proteins but that immune responses may be elicited under certain conditions.

Critical contribution of liver natural killer T cells to a murine model of hepatitis

Natural killer T (NKT) cells constitute a distinct subpopulation of T cells with a unique antigen specificity, prompt effector functions, and an unusual tissue distribution. NKT cells are especially abundant in the liver, but their physiological function in this organ remains unclear. In the present study, we examined the possible contribution of NKT cells to a murine model of hepatitis induced by i.v. injection of Con A. CD1-deficient mice lacking NKT cells were highly resistant to Con A-induced hepatitis. Adoptive transfer of hepatic NKT cells isolated from wild-type mice, but not from FasL-deficient gld mice, sensitized CD1-deficient mice to Con A-induced hepatitis. Furthermore, adoptive transfer of hepatic mononuclear cells from wild-type mice, but not from CD1-deficient mice, sensitized gld mice to Con A-induced hepatitis. Upon Con A administration, hepatic NKT cells rapidly up-regulated cell surface FasL expression and FasL-mediated cytotoxicity. At the same time, NKT cells underwent apoptosis leading to their rapid disappearance in the liver. These results implicated FasL expression on liver NKT cells in the pathogenesis of Con A-induced hepatitis, suggesting a similar pathogenic role in human liver diseases such as autoimmune hepatitis.

The immunodominant major histocompatibility complex class I-restricted antigen of a murine colon tumor derives from an endogenous retroviral gene product.

Tumors express peptide antigens capable of being recognized by tumor-specific cytotoxic T lymphocytes (CTL). Immunization of mice with a carcinogen-induced colorectal tumor, CT26, engineered to secrete granulocyte/macrophage colony-stimulating factor, routinely generated both short-term and long-term CTL lines that not only lysed the parental tumor in vitro, but also cured mice of established tumor following adoptive transfer in vivo. When either short-term or long-term CTL lines were used to screen peptides isolated from CT26, one reverse-phase high performance liquid chromatography peptide fraction consistently sensitized a surrogate target for specific lysis. The bioactivity remained localized within one fraction following multiple purification procedures, indicating that virtually all of the CT26-specific CTL recognized a single peptide. This result contrasts with other tumor systems, where multiple bioactive peptide fractions have been detected. The bioactive peptide was identified as a nonmutated nonamer derived from the envelope protein (gp70) of an endogenous ecotropic murine leukemia provirus. Adoptive transfer with CTL lines specific for this antigen demonstrated that this epitope represents a potent tumor rejection antigen. The selective expression of this antigen in multiple non-viral-induced tumors provides evidence for a unique class of shared immunodominant tumor associated antigens as targets for antitumor immunity.