Analyse der Beteiligung von Toll-like-Rezeptoren an der DC-Aktivierung nach Parvovirus-H-1-Infektion

Ziel dieser Dissertation war es die funktionelle Rolle der Toll-like Rezeptoren (TLRs) und ihrer Signalwege bei der Aktivierung von dendritischen Zellen (DC) durch Parvovirus H-1- rn(H-1PV) induzierte Tumorzelllysate (TCL) zu untersuchen. rnDas angeborene Immunsystem bekämpft die Bildung und das Wachstum von Tumoren, insbesondere durch Interaktion von Effektor-Immunzellen mit Tumorzellen. Die Aktivierung dieser Immunreaktionen in der Antitumortherapie ist wünschenswert, aber in vielen Situationen nicht zufriedenstellend, da sie durch klassische systemische Therapie allein nicht immer erreicht werden kann. Die therapeutische Anwendung von onkolytischen Viren bei Patienten mit malignen Erkrankungen (Virotherapie) ist ein vielversprechendes Gebiet der Forschung. Die onkosuppressive und immunstimulierende Wirkung von H-1PV auf humane Tumor- und Immunzellen spricht für eine Verwendung in der Krebstherapie. Ein Aktivierung des Immunsystems durch H-1PV konnte bereits in unserer Arbeitsgruppe gezeigt werden.rnIn dieser Arbeit wurden wichtige Aspekte bezüglich der Aktivierung von Toll-like Rezeptoren bei einer H-1PV Infektion untersucht. Zunächst wurde die Rolle von TLRs nach der H-1PV Infektion untersucht. Humane embryonale Nierenzellen (HEK293) wurden stabil mit humanen TLRs transfiziert, um die Rolle spezifischer TLRs während der Aktivierung des Immunsystems zu untersuchen. TLR3 und TLR9 wurden durch eine H-1PV Infektion, die mit der NFκB-Translokation in den Zellkern korreliert, aktiviert. Mit Hilfe eines Reporterplasmides (pNiFty-Luc), wurde durch erhöhte Expression eines NFκB-induzierbaren Reportergens die NFκB-Aktivität im Anschluss an eine H-1PV Infektion nachgewiesen. Zudem wurde die immunologische Wirkung von H-1PV-induzierten Tumorzelllysaten (TCL) auf die humane antitumor-gerichtete Immunantworten analysiert. Ein humanes ex vivo-Modell, bestehend aus einer HLA-A2-positiven humanen Melanom-Zelllinie (SK29Mel) wurde verwendet, um Immunreaktionen mit entsprechenden HLA-restringierten humanen DCs zu untersuchen. DCs die mit H-1PV-infizierten SK29Mel Zellen koinkubiert wurden, zeigten eine erhöhte TLR3- und TLR9-Expression. Diese Daten deuten darauf hin, dass H-1PV-induzierte TCLs humane DCs stimulieren und dies zumindest teilweise durch TLR-abhängige Signalwege geschieht. Demnach wird eine DC-Reifung durch Kokultur mit H-1PV-induzierten TCLs über den TLR-Signalweg erreicht und führte u.a. zu einer NFκB-abhängigen Aktivierung des adaptiven Immunsystems. Die onkolytischen Virotherapie mit H-1PV erhöht so durch unterschiedliche Auswirkungen auf DCs die Immunreaktion und verstärkt die Anti-Tumor-Immunität. Diese Ergebnisse zeigen einen neuen potenziellen Ansatz für den Einsatz onkolytischer Viren für TLR-zielgerichtete Therapieoptionen und stellen eine ideale Möglichkeit zur Erweiterung der Krebsbehandlung dar.rn

Synthese und Charakterisierung von Polymeren mit peptidischen Seitenketten

Die Forschung im Bereich der Drug Delivery-Systeme konzentriert sich auf biokompatible und wenig immunogene Trägermoleküle. Eine Klasse vielversprechender Trägersysteme stellen Peptid basierte Polymere dar, die neben einer hohen Biokompatibilität auch eine Sensitivität gegenüber externen Einflüssen aufweisen. Der zwitterionische Charakter von Aminosäuren und Peptiden verhindert die Adsorption von Serumproteinen und ein „antifouling“ Verhalten kann festgestellt werden, sodass diese Moleküle für den Einsatz als Wirkstoffträgersystem sehr geeignet scheinen. In Kombination mit einer bürstenartigen Struktur entstehen Systeme mit einer einzigartigen Peptidarchitektur, die sich durch eine hohe Dichte funktioneller Gruppen für Konjugationsreaktionen auszeichnen und deren formabhängige Zellaufnahme sie besonders attraktiv für die Anwendung als „Nanocarrier“ macht.rnrnDas zwitterionische Poly-(ε-N-Methacryloyl-L-Lysin) (Mw = 721,000 g∙mol 1) wurde durch freie radikalische Polymerisation dargestellt und seine Konformation in Abhängigkeit von Ionenstärke und pH-Wert untersucht. Die Biokompatibilität des Systems konnte durch Toxizitätstests und dynamische Lichtstreuung in humanem Blutserum nachgewiesen werden. Zusammen mit der vernachlässigbaren unspezifischen Aufnahme in dendritische Zellen aus Knochenmark erfüllt das System damit alle Bedingungen, die an ein polymeres Wirkstoffträgersystem gestellt werden. Darüber hinaus können Komplexe des Polymers mit DNA in Gegenwart von divalenten Metallionen für die Gentransfektion verwendet werden.rnrnDurch Kopplung von ε-N-Methacryloyl-L-Lysin mit der Elastin-ähnlichen Polypeptid Pentasequenz Valin-Prolin-Glycin-Glycin-Glycin konnte ein Hexapeptid-Makromonomer dargestellt werden, welches anschließend mittels „grafting through“ Polymerisation zur Polymerbürste umgesetzt wurde. Die wurmartige Struktur der Polymerbürsten wurde in AFM-Aufnahmen gezeigt und eine hohe Kettensteifigkeit der Polymerbürsten über dynamische und statische Lichtstreuung nachgewiesen. Zirkulardichroismus-Messungen lieferten Informationen über struktur-, salz- und temperaturabhängige Veränderungen der Konformation. Toxizitätstests und dynamische Lichtstreuung in humanem Blutserum bestätigten die erwartete Biokompatibilität.rnrnBasierend auf zwei Elastin-ähnlichen Polypeptiden mit ähnlicher Peptidsequenz wurden insgesamt vier unterschiedliche Makromonomere mit jeweils 20 Pentapeptid-Wiederholungseinheiten dargestellt. Über anschließende „grafting through“ Polymerisation entstanden molekulare Bürstenmoleküle mit variierenden externen funktionellen Gruppen, die für zukünftige Konjugationsreaktionen verwendet werden können. Der Einfluss von Ionenstärke und Temperatur auf die Konformation der Makromonomere und Polymere wurde mittels Zirkulardichroismus- und Trübungskurven-Messungen untersucht und ein starker Einfluss der hohen Seitenkettendichte auf das Verhalten der Polymerbürsten wurde festgestellt. Über dynamische Lichtstreuung konnte ein von den externen funktionellen Gruppen abhängiges Aggregationsverhalten in humanem Blutserum nachgewiesen werden.rnrnDie in dieser Arbeit synthetisierten Polymerbürsten mit peptidischen Seitenketten stellen damit biokompatible und vielversprechende Trägersysteme für die Konjugation mit Biomolekülen dar, die zukünftig als Drug Delivery-Systeme ihren Einsatz finden können.rn

The protease inhibitor alpha-2-macroglobulin-like-1 is the p170 antigen recognized by paraneoplastic pemphigus autoantibodies in human

Paraneoplastic pemphigus (PNP) is a devastating autoimmune blistering disease, involving mucocutaneous and internal organs, and associated with underlying neoplasms. PNP is characterized by the production of autoantibodies targeting proteins of the plakin and cadherin families involved in maintenance of cell architecture and tissue cohesion. Nevertheless, the identity of an antigen of Mr 170,000 (p170), thought to be critical in PNP pathogenesis, has remained unknown.

Role of Toll interleukin-1 receptor (IL-1R) 8, a negative regulator of IL-1R/Toll-like receptor signaling, in resistance to acute Pseudomonas aeruginosa lung infection

Toll interleukin-1 receptor (IL-1R) 8 (TIR8), also known as single Ig IL-1 receptor (IL-R)-related molecule, or SIGIRR, is a member of the IL-1R-like family, primarily expressed by epithelial cells. Current evidence suggests that TIR8 plays a nonredundant role as a negative regulator in vivo under different inflammatory conditions that are dependent on IL-R and Toll-like receptor (TLR) activation. In the present study, we examined the role of TIR8 in innate resistance to acute lung infections caused by Pseudomonas aeruginosa, a Gram-negative pathogen responsible for life-threatening infections in immunocompromised individuals and cystic fibrosis patients. We show that Tir8 deficiency in mice was associated with increased susceptibility to acute P. aeruginosa infection, in terms of mortality and bacterial load, and to exacerbated local and systemic production of proinflammatory cytokines (gamma interferon [IFN-γ], tumor necrosis factor alpha [TNF-α], IL-1β, and IL-6) and chemokines (CXCL1, CXCL2, and CCL2). It has been reported that host defense against P. aeruginosa acute lung infection can be improved by blocking IL-1 since exaggerated IL-1β production may be harmful for the host in this infection. In agreement with these data, IL-1RI deficiency rescues the phenotype observed in Tir8-deficient mice: in Tir8-/- IL-1RI-/- double knockout mice we observed higher survival rates, enhanced bacterial clearance, and reduced levels of local and systemic cytokine and chemokine levels than in Tir8-deficient mice. These results suggest that TIR8 has a nonredundant effect in modulating the inflammation caused by P. aeruginosa, in particular, by negatively regulating IL-1RI signaling, which plays a major role in the pathogenesis of this infectious disease.

Targeting the insulin-like growth factor-1 receptor in human cancer

The insulin-like growth factor (IGF) signaling system plays a crucial role in human cancer and the IGF-1 receptor (IGF-1R) is an attractive drug target against which a variety of novel anti-tumor agents are being developed. Deregulation of the IGF signaling pathway frequently occurs in human cancer and involves the establishment of autocrine loops comprising IGF-1 or IGF-2 and/or IGF-1R over-expression. Epidemiologic studies have documented a link between elevated IGF levels and the development of solid tumors, such as breast, colon, and prostate cancer. Anti-cancer strategies targeting the IGF signaling system involve two main approaches, namely neutralizing antibodies and small molecule inhibitors of the IGF-1R kinase activity. There are numerous reports describing anti-tumor activity of these agents in pre-clinical models of major human cancers. In addition, multiple clinical trials have started to evaluate the safety and efficacy of selected IGF-1R inhibitors, in combination with standard chemotherapeutic regimens or other targeted agents in cancer patients. In this mini review, I will discuss the role of the IGF signaling system in human cancer and the main strategies which have been so far evaluated to target the IGF-1R.

Angiopoietin-1 and angiopoietin-2 share the same binding domains in the Tie-2 receptor involving the first Ig-like loop and the epidermal growth factor-like repeats

Angiopoietin-1 (Ang-1) and angiopoietin-2 (Ang-2) have been identified as ligands with different effector functions of the vascular assembly and maturation-mediating receptor tyrosine kinase Tie-2. To understand the molecular interactions of the angiopoietins with their receptor, we have studied the binding of Ang-1 and Ang-2 to the Tie-2 receptor. Enzyme-linked immunosorbent assay-based competition assays and co-immunoprecipitation experiments analyzing the binding of Ang-1 and Ang-2 to truncation mutants of the extracellular domain of Tie-2 showed that the first Ig-like loop of Tie-2 in combination with the epidermal growth factor (EGF)-like repeats (amino acids 1-360) is required for angiopoietin binding. The first Ig-like domain or the EGF-like repeats alone are not capable of binding Ang-1 and Ang-2. Concomitantly, we made the surprising finding that Tie-2 exon-2 knockout mice do express a mutated Tie-2 protein that lacks 104 amino acids of the first Ig-like domain. This mutant Tie-2 receptor is functionally inactive as shown by the lack of ligand binding and receptor phosphorylation. Collectively, the data show that the first 104 amino acids of the Tie-2 receptor are essential but not sufficient for angiopoietin binding. Conversely, the first 360 amino acids (Ig-like domain plus EGF-like repeats) of the Tie-2 receptor are necessary and sufficient to bind both Ang-1 and Ang-2, which suggests that differential receptor binding is not likely to be responsible for the different functions of Ang-1 and Ang-2.

Regulation of endothelial monocyte-activating polypeptide II release by apoptosis

Endothelial monocyte-activating polypeptide II (EMAP II) is a proinflammatory cytokine and a chemoattractant for monocytes. We show here that, in the mouse embryo, EMAP II mRNA was most abundant at sites of tissue remodeling where many apoptotic cells could be detected by terminal deoxynucleotidyltransferase-mediated dUTP end labeling. Removal of dead cells is known to require macrophages, and these were found to colocalize with areas of EMAP II mRNA expression and programmed cell death. In cultured cells, post-translational processing of pro-EMAP II protein to the mature released EMAP II form (23 kDa) occurred coincidentally with apoptosis. Cleavage of pro-EMAP II could be abrogated in cultured cells by using a peptide-based inhibitor, which competes with the ASTD cleavage site of pro-EMAP II. Our results suggest that the coordinate program of cell death includes activation of a caspase-like activity that initiates the processing of a cytokine responsible for macrophage attraction to the sites of apoptosis.