Human papillomavirus genotypes distribution in 175 invasive cervical cancer cases from Brazil

Abstract Background Invasive cervical cancer is the second most common malignant tumor affecting Brazilian women. Knowledge on Human Papillomavirus (HPV) genotypes in invasive cervical cancer cases is crucial to guide the introduction and further evaluate the impact of new preventive strategies based on HPV. We aimed to provide updated comprehensive data about the HPV types’ distribution in patients with invasive cervical cancer. Methods Fresh tumor tissue samples of histologically confirmed invasive cervical cancer were collected from 175 women attending two cancer reference hospitals from São Paulo State: ICESP and Hospital de Câncer de Barretos. HPV detection and genotyping were performed by the Linear Array HPV Genotyping Test (Roche Molecular Diagnostics, Pleasanton,USA). Results 170 out of 172 valid samples (99%) were HPV DNA positive. The most frequent types were HPV16 (77.6%), HPV18 (12.3%), HPV31 (8.8%), HPV33 (7.1%) and HPV35 (5.9%). Most infections (75%) were caused by individual HPV types. Women with adenocarcinoma were not younger than those with squamous cell carcinoma, as well, as women infected with HPV33 were older than those infected by other HPV types. Some differences between results obtained in the two hospitals were observed: higher overall prevalence of HPV16, absence of single infection by HPV31 and HPV45 was verified in HC-Barretos in comparison to ICESP patients. Conclusions To our knowledge, this is one of the largest studies made with fresh tumor tissues of invasive cervical cancer cases in Brazil. This study depicted a distinct HPV genotype distribution between two centers that may reflect the local epidemiology of HPV transmission among these populations. Due to the impact of these findings on cervical cancer preventive strategies, extension of this investigation to routine screening populations is warranted.

Ageing exacerbates damage of systemic and salivary neutrophils from patients presenting Candida-related denture stomatitis

Abstract Background Ageing leads to a decline in the function of the immune system, increasing the body's susceptibility to infections through the impairment of T-cells, macrophages, neutrophils and dendritic cells Denture stomatitis is a primary oral disease affecting elderly denture wearers. The major etiologic factor involved in this pathology is the infection by Candida albicans, an opportunistic pathogen that causes local and disseminated diseases in immunosuppressed humans. Neutrophils play a critical role in the immune response against C. albicans and are continually present in the salivary fluid and in the blood. The aim of this study was to determine ageing-related changes in salivary and blood neutrophils and their potential implications in Candida-related denture stomatitis. Results Our results showed a lower number of neutrophils in the saliva from patients presenting Candida-related denture stomatitis in comparison to their matched controls. Furthermore, fewer neutrophils were isolated from the saliva of aged control individuals in comparison to matched younger subjects. CXCR1, CD62L and CD11b expression were significantly greater on systemic neutrophils from younger control individuals. Elderly individuals showed more apoptotic salivary neutrophils and lower GM-CSF levels than younger ones, regardless of the occurrence of Candida infection. On the other hand, CXCL-8 concentrations were higher in the saliva from elderly individuals. Besides, TNF-α was detected at elevated levels in the saliva from infected elderly subjects. Salivary neutrophils from elderly and young patients presented impaired phagocytic activity against C. albicans. However, just systemic neutrophils from elderly showed decreased phagocytosis when compared to the younger ones, regardless of the occurrence of infection. In addition, neutrophils from aged individuals and young patients presented low fungicidal activity. Conclusion The data suggests that the Candida related-denture stomatitis is associated to neutrophils function deficiency, and ageing drastically appears to alter important characteristics of such cells, facilitating the establishment of this infection.

Detection of hantavirus in bats from remaining rain forest in São Paulo, Brazil

Background The significant biodiversity found in Brazil is a potential for the emergence of new zoonoses. Study in some places of the world suggest of the presence to hantavirus in tissues of bats. Researches of hantavirus in wildlife, out rodents, are very scarce in Brazil. Therefore we decided to investigate in tissues of different species of wild animals captured in the same region where rodents were detected positive for this virus. The present work analyzed ninety-one animals (64 rodents, 19 opossums, and 8 bats) from a region of the Atlantic forest in Biritiba Mirin City, São Paulo State, Brazil. Lungs and kidneys were used for RNA extraction. Findings The samples were screened for evidence of hantavirus infection by SYBR-Green-based real-time RT-PCR. Sixteen samples positive were encountered among the wild rodents, bats, and opossums. The detection of hantavirus in the lungs and kidneys of three marsupial species (Micoureus paraguayanus, Monodelphis ihering, and Didelphis aurita) as well in two species of bats (Diphylla ecaudata and Anoura caudifer) is of significance because these new hosts could represent an important virus reservoirs.

Screening bacterial metabolites for inhibitory effects against Batrachochytrium dendrobatidis using a spectrophotometric assay

Certain bacteria present on frog skin can prevent infection by the pathogenic fungus Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), conferring disease resistance. Previous studies have used agar-based in vitro challenge assays to screen bacteria for Bd-inhibitory activity and to identify candidates for bacterial supplementation trials. However, agar-based assays can be difficult to set up and to replicate reliably. To overcome these difficulties, we developed a semi-quantitative spectrophotometric challenge assay technique. Cell-free supernatants were prepared from filtered bacterial cultures and added to 96-well plates in replicated wells containing Bd zoospores suspended in tryptone-gelatin hydrolysate-lactose (TGhL) broth medium. Plates were then read daily on a spectrophotometer until positive controls reached maximum growth in order to determine growth curves for Bd. We tested the technique by screening skin bacteria from the Australian green-eyed tree frog Litoria serrata. Of bacteria tested, 31% showed some degree of Bd inhibition, while some may have promoted Bd growth, a previously unknown effect. Our cell-free supernatant challenge assay technique is an effective in vitro method for screening bacterial isolates for strong Bd-inhibitory activity. It contributes to the expanding field of bioaugmentation research, which could play a significant role in mitigating the effects of chytridiomycosis on amphibians around the world.

The cytolethal distending toxin of Aggregatibacter actinomycetemcomitans inhibits macrophage phagocytosis and subverts cytokine production

Aggregatibacter actinomycetemcomitans is an important periodontal pathogen that can participate in periodontitis and other non-oral infections. The cytolethal distending toxin (Cdt) is among the virulence factors produced by this bacterium. The Cdt is also secreted by several mucosa-associated Gram-negative pathogens and may play a role in perpetuating the infection by modulating the immune response. Although the toxin targets a wide range of eukaryotic cell types little is known about its activity on macrophages which play a key part in alerting the rest of the immune system to the presence of pathogens and their virulence factors. In view of this, we tested the hypothesis that the A. actinomycetemcomitans Cdt (AaCdt) disrupts macrophage function by inhibiting phagocytic activity as well as affecting the production of cytokines. Murine macrophages were co-cultured with either wild-type A. actinomycetemcomitans or a Cdt(-) mutant. Viable counts and qPCR showed that phagocytosis of the wild-type strain was significantly reduced relative to that of the Cdt(-) mutant. Addition of recombinant Aa(r)Cdt to co-cultures along with the Cdt(-) mutant diminished the phagocytic activity similar to that observed with the wild type strain. High concentrations of Aa(r)Cdt resulted in decreased phagocytosis of fluorescent bioparticles. Nitric oxide production was modulated by the presence of Cdt and the levels of IL-1β, IL-12 and IL-10 were increased. Production of TNF-α did not differ in the co-culture assays but was increased by the presence of Aa(r)Cdt. These data suggest that the Cdt may modulate macrophage function in A. actinomycetemcomitans infected sites by impairing phagocytosis and modifying the pro-inflammatory/anti-inflammatory cytokine balance.

Sorveglianza dell'influenza aviare: studio di un sistema di rilevazione precoce della circolazione virale in popolazioni di volatili selvatici

The emergency of infection by highly pathogenic avian influenza virus (HPAI) subtype H5N1 has focused the attention of the world scientific community, requiring the prompt provision of effective control systems for early detection of the circulation of low pathogenic influenza H5 viruses (LPAI) in populations of wild birds to prevent outbreaks of highly pathogenic (HPAI) in populations of domestic birds with possible transmission to humans. The project stems from the aim to provide, through a preliminary analysis of data obtained from surveillance in Italy and Europe, a preliminary study about the virus detection rates and the development of mathematical models, an objective assessment of the effectiveness of avian influenza surveillance systems in wild bird populations, and to point out guidelines to support the planning process of the sampling activities. The results obtained from the statistical processing quantify the sampling effort in terms of time and sample size required, and simulating different epidemiological scenarios identify active surveillance as the most suitable for endemic LPAI infection monitoring in wild waterfowl, and passive surveillance as the only really effective tool in early detecting HPAI H5N1 circulation in wild populations. Given the lack of relevant information on H5N1 epidemiology, and the actual finantial and logistic constraints, an approach that makes use of statistical tools to evaluate and predict monitoring activities effectiveness proves to be of primary importance to direct decision-making and make the best use of available resources.

Genetic and environmental factors associated with the risk of cognitive decline and dementia

AD is the most common age related neurodegenerative disease in the industrialized world. Clinically AD is defined as a progressing decline of cognitive functions. Neuropathologically, AD is characterized by the aggregation of b-amyloid (Ab) peptide in the form of extracellular senile plaques, and hyperphosphorlylated tau protein in the form of intracellular neurofibrillary tangles. These neuropathological hallmarks are often accompanied by abundant microvascular damage and pronounced inflammation of the affected brain regions. In this thesis we investigated several aspects of AD focusing on the genetic aspect. We confirmed that Alpha 1 antichymotrypsin (ACT), an acute phase protein, was associated to AD subjects, being plasma levels higher in AD cases than controls. In addition, in a GWA study we demonstrated that two different gene, Clusterin and CR1 were strongly associated to AD. A single gene association not explain such a complex disease like AD. The goal should be to created a network of genetic, phenotypic and clinical data associated to AD. We used a new algorithm, the ANNs, aimed to map variables and search for connectivity among variables. We found specific variables associated to AD like cholesterol levels, the presence of variation in HMGCR enzyme and the age. Other factors such as the BMI, the amount of HDL and blood folate levels were also associated with AD. Pathogen infections, above all viral infections, have been previously associated to AD. The hypothesis suggests that virus and in particular herpes virus could enter the brain when an individual becomes older, perhaps because of a decline in the immune system. Our new hypothesis is that the presence of SNPs in our GWA gene study results in a genetic signature that might affect individual brain susceptibility to infection by herpes virus family during aging.

Analyse genomischer Imbalancen in hepatozellulären Karzinomen und präneoplastischen Leberläsionen

Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist mit ungefähr 1,000,000 neuen Fällen pro Jahr einer der häufigsten malignen Tumore weltweit. Es ist hauptsächlich in Südost-Asien und im südlichen Afrika verbreitet. Risikofaktoren sind chronische Infektionen mit Hepatitis Viren (HBV, HCV), Aflatoxin B1-Belastung und chronischer Alkoholkonsum. Um Veränderungen auf genomischer Ebene in HCCs zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Untersuchung Frischgewebeproben von 21 Patienten mit HCCs und formalin-fixiertes, paraffineingebettetes Material von 6 Dysplastischen Knoten mittels Comparativer genomischer Hybridisierung (CGH) analysiert. In den untersuchten HCCs konnte Zugewinne auf 1q (12/21), 6p ( 6/21), 8q (11/21), 17q (6/21), 20q (6/21), sowie Verluste auf 4q (7/21), 6q (4/21), 10q (3/21), 13q (4/21), 16q (3/21) identifiziert werden. Die Validität der mit diesem Ansatz erzielten Ergebnisse konnte anhand von unabhängigen Kontrollexperimenten mit Interphase-FISH-Analyse nachgewiesen werden. Die in Dysplastische Knoten identifizierten Veränderungen sind Gewinne auf 1q (50% ) sowie Verluste auf 8p und 17p. Daher stellt 1q eine Kandidatenregion für die Identifizierung jener Gene dar, die bereits im frühem Stadium der Hepatokarzinogenese aktiviert sind. Die Gen-Expressionsanalyse eines HCCs mit Gewinnen auf 1q, 8q, und Xq zeigte die Überexpression von einigen Genen, die in den amplifizierten Regionen liegen. Daher kann spekuliert werden, dass die DNA-Amplifikation in der Hepatokarzinogenese bei einigen Genen ein Mechanismus der Aktivierung sein kann. Zusammengefasst konnte somit durch CGH-Analyse charakteristische, genomische Imbalances des HCC ermittelt werden. Der Vergleich mit Veränderungen bei prämalignen Läsionen erlaubt die Unterscheidung früher (prämaligner) und später (progressionsassoziierter) Veränderungen

Human herpes virus and Alzheimer’s disease

Alzheimer’s disease (AD) is a chronic and progressive neurodegenerative disorder and according to the WHO it is estimated that 36 millions of people worldwide currently suffer from AD. Genetic and environmental factors interact in a complex interplay that might affect pathogenic mechanisms leading to age-related neurodegeneration. The hypothesis is that the presence of allelic polymorphisms in selected genes affecting individual brain susceptibility to infection by the herpes virus family during aging, may contribute to neuronal loss, inflammation and amyloid deposition. Herpes virus family show features relevant to AD, since they infect a large proportion of human population, develop a latent form persisting for several years, are difficult to eliminate by immune responses especially when latency has been established and are able to infect neurons. The association between AD and herpes viruses infection has been investigated. In particular the investigation focused on CMV, EBV and HHV-6 in DNA samples from peripheral blood of a large cohort of patients with clinical diagnosis of AD and age matched CTR, from a longitudinal population study, and DNA samples from brain tissue of patients with neuropathological diagnosis of definitive AD. An association between the presence of EBV and HHV-6 DNA from PBL positivity with the cognitive deterioration and progression to AD has been focused. Moreover, IgG plasma levels in CTR and AD to these viruses were tested. CMV and EBV IgG plasma levels were higher in elderly subjects that developed clinical AD at the end of the five year follow up. Our findings support the notion that persistent cycles of latency and reactivation of herpes viruses may contribute to impair systemic immune response and induce altered inflammatory process that in turn affect cognitive decline during aging.

Human papillomavirus (HPV) and associated diseases: between applied diagnostic and basic research

Human Papillomavirus (HPV) is the cause of cervical cancers (among these, adenocarcinoma, AdCa) and is associated to a subgroup of oropharyngeal carcinomas (OPSCCs). Even if the risk for cancer development is linked to the infection by some viral genotypes, mainly HPV16 and 18, viral DNA alone seems not to be sufficient for diagnosis. Moreover, the role of the virus in OPSCCs has not been totally clarified yet. In the first part of the thesis, the performances concerning viral genotyping in clinical cervical samples of a new pyrosequencing-based test and a well-known hybridization-based assay have been compared. Similar results between the methods have been obtained. However, the former showed advantages in detecting intratype variants, higher specificity and a broader spectrum of detectable HPV types. The second part deals with the evaluation of virological markers (genotyping, viral oncoproteins expression, viral load, physical state and CpG methylation of HPV16 genome) in the diagnosis/prognosis of cervical AdCa and HPV-associated OPSCCs. HPV16 has been confirmed the most prevalent genotype in both the populations. Interestingly, the mean methylation frequency of viral DNA at the early promoter showed the tendency to be associated to invasion for cervical AdCa and to a worse prognosis for OPSCCs, suggesting a promising role as diagnostic/prognostic biomarker. The experiments of the third part were performed at the DKFZ in Heidelberg (Germany) and dealt with the analysis of the response to IFN-k transfection in HPV16-positive cervical cancer and head&neck carcinoma cell lines to evaluate its potential role as new treatment. After 24h, we observed increased IFN-b expression which lead to the up-regulation of genes involved in the antigens presentation pathway (MHC class I and immunoproteasome) and antiviral response as well, in particular in cervical cancer cell lines. This fact suggested also the presence of different HPV-mediated carcinogenic pathways between the two anatomical districts.

Optimierung der Pharmakotherapie schizophrener Patienten durch objektive Symptomerfassung und Therapeutisches Drug Monitoring

Der Erfolg einer Schizophrenie-Behandlung ist zum größten Teil abhängig vom Ansprechen des Patienten auf seine antipsychotische Medikation. Welches Medikament und welche Dosis bei einem individuellen Patienten wirksam sind, kann derzeit erst nach mehrwöchiger Behandlung beurteilt werden. Ein Grund für variierendes Therapieansprechen sind variable Plasmakonzentrationen der Antipsychotika. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, in wieweit der Therapieerfolg zu einem frühen Zeitpunkt der Behandlung durch objektive Symptomerfassung vorhersagbar ist und welche Faktoren die hohe Variabilität der Antipsychotikaspiegel im Blut beeinflussen. rnEine 18-monatige naturalistische klinische Studie an schizophrenen Patienten wurde durchgeführt, um folgende Fragen zu beantworten: Kann man das Therapieansprechen prädizieren und welche Instrumente sind dafür geeignet? Die Psychopathologie wurde anhand zweier Messskalen (Brief Psychiatric Rating Scale, BPRS und Clinical Global Impressions, CGI) wöchentlich ermittelt, um die Besserung der Krankheitssymptome im Verlauf von 8 Wochen zu bewerten. Therapiebegleitend wurden noch die Serum-Konzentrationen der Antipsychotika gemessen. Objektive Symptomerfassung durch BPRS oder CGI waren als Messinstrumente geeignet, Therapieansprechen vorherzusagen. Bezogen auf den Behandlungsbeginn war eine Verminderung der Symptome hoch prädiktiv für späteres Therapieversagen oder -ansprechen. Eine Verminderung um mehr als 36,5% auf der BPRS Skala in Woche 2 wurde als signifikanter Schwellenwert für Nichtansprechen ermittelt. Patienten, deren Symptombesserung unterhalb des Schwellenwertes lag, hatten eine 11,2-fach höhere Wahrscheinlichkeit, am Ende der Studie nicht auf ihre medikamentöse Therapie anzusprechen als die Patienten, die sich um mindestens 36,5% verbesserten. Andere Faktoren, wie Alter, Geschlecht, Dauer der Erkrankung oder Anzahl der stationären Aufenthalte hatten keinen Einfluss auf die Prädiktion des Therapieansprechens. Therapeutische Antipsychotika-Spiegel übten einen positiven Einfluss auf die Ansprechrate aus. Bei Patienten mit therapeutischen Spiegeln war das Ansprechen rascher und die Ansprechrate größer als unter denjenigen deren Spiegel außerhalb der therapeutisch üblichen Bereiche lag. rnEine wichtige Voraussetzung für den Einsatz von TDM ist das Vorhandensein einer präzisen, reproduzierbaren, zeit- und kostensparenden analytischen Methode zur quantitativen Bestimmung der untersuchten Substanzen. Die Entwicklung und Validierung einer solchen geeigneten Methode wurde für den Nachweis von Haloperidol vorgenommen. Eine HPLC-Methode mit Säulenschaltung erwies sich für TDM geeignet. rnBasierend auf den Ergebnissen der eigenen klinischen Studie zur Response Prädiktion wurde untersucht, welche Faktoren die Variabilität der Pharmakokinetik von Antipsychotika beeinflussen. Die Variabilität der Pharmakokinetik ist ein Grund für fehlendes oder unzureichendes Ansprechen. Es wurde zum einen der Einfluss der galenischen Formulierung auf die Freisetzung und zum anderen der Einfluss von entzündlichen Prozessen auf die Metabolisierung eines Antipsychotikums untersucht. Dazu wurden Patientendaten retrospektiv ausgewertet.rnDie Analyse von 247 Serumspiegeln von Patienten, die mit Paliperidon in OROS®Formulierung, einer neu eingeführten Retardform, behandelt wurden, zeigte, dass die intraindividuelle Variabilität der Talspiegel (Vk) von Paliperidon 35% betrug. Er war damit vergleichbar wie für nicht retardiertes Risperidon 32% (p=n.s.). Die Retardierung hatte demnach keinen Varianz mindernden Effekt auf die Talspiegel des Antipsychotikums. Der Wirkstoff-Konzentrations-Bereich lag bei 21-55 ng/ml und entsprach ebenfalls nahezu dem therapeutischen Bereich von Risperidon (20-60 ng/ml). rnEntzündliche Prozesse können die Metabolisierung von Medikamenten verändern. Dies wurde bisher für Medikamente nachgewiesen, die über CYP1A2 abgebaut werden. Durch die eigene Analyse von 84 Patienten-Serumspiegeln konnte festgestellt werden, dass die Metabolisierung von Quetiapin während eines entzündlichen Prozesses beeinträchtigt war, wahrscheinlich durch Hemmung von CYP3A4. Dies sprach dafür, dass auch Wirkstoffe, die über CYP3A4 abgebaut werden, während eines entzündlichen Prozesses im Körper in ihrer Pharmakokinetik beeinträchtigt sein können. Aus diesem Grund sollte während einer Infektion unter der Therapie mit Quetiapin besonders auf die Nebenwirkungen geachtet werden und der Serumspiegel sollte in dieser Zeit überwacht werden, um den Patienten vor eventuellen Nebenwirkungen oder sogar Intoxikationen zu schützen. rnDie Befunde dieser Arbeit zeigen, dass bei einer Behandlung schizophrener Patienten mit Antipsychotika die Messung der Psychopathologie zur Vorhersage des Therapieansprechens und die Messung der Blutspiegel zur Identifizierung von Faktoren, die die pharmakokinetische Variabilität bedingen, geeignet sind. Objektive Symptomerfassung und Therapeutisches Drug Monitoring sind demnach Instrumente, die für die Steuerung der antipsychotischen Pharmakotherapie genutzt werden sollten.rn

Toxoplasma gondii in animals and the environment

Toxoplasma gondii is an obligate intracellular parasite capable of infecting virtually all warm-blooded species, including humans, but cats are the only definitive hosts. Humans or animals acquire T. gondii infection by ingesting food or water contaminated with sporulated oocysts or by ingesting tissue cysts containing bradyzoites. Toxoplasmosis has the highest human incidence among zoonotic parasitic diseases, but it is still considered an underreported zoonosis. The importance of T. gondii primary infection in livestock is related to the ability of the parasite to produce tissue cysts in infected animals, which may represent important sources of infection for humans. Consumption of undercooked mutton and pork are considered important sources of human Toxoplasma gondii. The first aim of this thesis was to develop a rapid and sensitive in- house indirect ELISA for the detection of antibodies against T. gondii in sheep sera. ROC-curve analysis showed high discriminatory power (AUC=0.999) and high sensitivity (99.4%) and specificity (99.8%) of the method. The ELISA was used to test a batch of sheep sera (375) collected in the Forli-Cesena district. The overall prevalence was estimated at 41.9% demonstrating that T. gondii infection is widely distributed in sheep reared in Forli-Cesena district. Since the epidemiological impact of waterborne transmission route of T.gondii to humans is now thought to be more significant than previously believed, the second aim of the thesis was to evaluate PCR based methods for detecting T. gondii DNA in raw and finished drinking water samples collected in Scotland. Samples were tested using a quantitative PCR on 529 bp repetitive elements. Only one raw water sample (0.3%), out of the 358 examined, tested T. gondii positive demonstrating that there is no evidence that tap water is a source of Toxoplasma infection in Scotland.

Evaluation of 3D cell culture systems for host-pathogen interaction studies

Traditional cell culture models have limitations in extrapolating functional mechanisms that underlie strategies of microbial virulence. Indeed during the infection the pathogens adapt to different tissue-specific environmental factors. The development of in vitro models resembling human tissue physiology might allow the replacement of inaccurate or aberrant animal models. Three-dimensional (3D) cell culture systems are more reliable and more predictive models that can be used for the meaningful dissection of host–pathogen interactions. The lung and gut mucosae often represent the first site of exposure to pathogens and provide a physical barrier against their entry. Within this context, the tracheobronchial and small intestine tract were modelled by tissue engineering approach. The main work was focused on the development and the extensive characterization of a human organotypic airway model, based on a mechanically supported co-culture of normal primary cells. The regained morphological features, the retrieved environmental factors and the presence of specific epithelial subsets resembled the native tissue organization. In addition, the respiratory model enabled the modular insertion of interesting cell types, such as innate immune cells or multipotent stromal cells, showing a functional ability to release pertinent cytokines differentially. Furthermore this model responded imitating known events occurring during the infection by Non-typeable H. influenzae. Epithelial organoid models, mimicking the small intestine tract, were used for a different explorative analysis of tissue-toxicity. Further experiments led to detection of a cell population targeted by C. difficile Toxin A and suggested a role in the impairment of the epithelial homeostasis by the bacterial virulence machinery. The described cell-centered strategy can afford critical insights in the evaluation of the host defence and pathogenic mechanisms. The application of these two models may provide an informing step that more coherently defines relevant molecular interactions happening during the infection.

Mechanismen der Antigenpräsentation bei der Induktion der CD8-T-Zellantwort gegen das murine Cytomegalovirus

Die Kontrolle der Cytomegalovirus(CMV)-Infektion durch CD8 T-Zellen ist abhängig von der effizienten MHC-Klasse-I-Präsentation viraler Peptide auf der Zelloberfläche. Um die Erkennung infizierter Zellen zu unterdrücken, interferieren während der Early (E)-Phase der murinen CMV (mCMV)-Infektion virale Immunevasine mit dem intrazellulären Transport von Peptid-MHC-I (pMHC-I) Komplexen. Den Immunevasinen gelingt es allerdings nicht, ein Priming mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen zu verhindern. Daher wurde angenommen, dass die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort primär auf der Cross-Präsentation viraler Peptide auf nicht-infizierten, professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (profAPC) beruht und damit unabhängig von viralen Immunevasionsmechanismen ist.rnIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mittels BAC-Mutagenese eine mCMV-Rekombinante generiert, um die direkte Präsentation viraler Peptide durch die zusätzliche Expression des zentralen Immunevasins m152 bereits in der Immediate Early (IE)-Phase verstärkt zu unterdrücken. Wie erwartet reduzierte die verstärkte m152-Expression sowohl in der IE- als auch in der E-Phase die pMHC-I-Präsentation in vitro. Dies führte überraschenderweise nach Infektion immunkompetenter BALB/c-Mäuse (Haplotyp H-2d) zu einer verminderten CD8 T-Zellantwort und damit zur Verschlechterung der Kontrolle der Infektion im drainierenden Lymphknoten. Diese Beobachtungen weisen erstmals auf einen wichtigen Beitrag der direkten Antigenpräsentation bei der Initiation der mCMV-spezifischen CD8 T-Zellantwort im immunkompetenten Wirt hin. Zusätzlich konnte auch nach mCMV-Infektion von Cross-Präsentations-defizienten Mäusen (Haplotyp H-2b) eine antivirale CD8 T-Zellantwort initiiert werden. Diese Beobachtung bestätigt, dass durch direkte Antigenpräsentation auf infizierten profAPC trotz viraler Immunevasionsmechanismen eine CD8 T-Zellantwort induziert werden kann. Allerdings wurde weder die antivirale CD8 T-Zellantwort noch die Kontrolle der Infektion im Haplotyp H-2b durch die verstärkte m152-Expression moduliert.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit konnte im klinisch relevanten Modellsystem der mCMV-Infektion von Knochenmarktransplantations (KMT)-Rezipienten (Haplotyp H-2d) gezeigt werden, dass die verstärkte m152-Expression die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die infizierte Lunge unterdrückt. Dies konnte sowohl früh nach Infektion, als auch während der viralen Latenz nachgewiesen werden. Zusätzlich war die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die Lunge deutlich vermindert in Ld--Rezipienten von Ld+-hämatopoetischen Zellen, die das IE1-präsentierende MHC-I-Molekül Ld nicht auf den nicht-hämatopoetischen Gewebszellen exprimieren. Diese Beobachtungen zeigen, dass die Rekrutierung antiviraler CD8 T-Zellen in ein peripheres Organ von der direkten Antigenpräsentation auf nicht-hämatopoetischen, infizierten Gewebszellen bestimmt wird.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte somit erstmals gezeigt werden, dass trotz viraler Immunevasionsmechanismen nach mCMV-Infektion des immunkompetenten Wirtes und des KMT-Rezipienten die antivirale CD8 T-Zellantwort von der direkten Antigenpräsentation bestimmt wird.

Molekulare Grundlagen der Immunkontrolle des murinen Cytomegalovirus in Gegenwart viruskodierter Immunevasine

Die Kontrolle der Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) wird primär durch antivirale CD8 T-Zellen vermittelt. Während der Koevolution zwischen Virus und Wirt wurden Immunevasionsmechanismen entwickelt, die direkt die Expression der Peptid-MHC-Klasse-I-Komplexe an der Zelloberfläche beeinflussen und es dem Virus ermöglichen, der Immunkontrolle des Wirtes zu entkommen. Da HCMV und das murine CMV (mCMV) zum Teil analoge Strategien zur Modulation des MHC-Klasse-I-Antigen-Präsentationswegs entwickelt haben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf das experimentelle Modell mit mCMV zurückgegriffen. Die für die Immunevasion verantwortlichen Genprodukte m04/gp34, m06/gp48 und m152/gp40 werden aufgrund ihres regulatorischen Einflusses auf die Antigenpräsentation als vRAPs (viral regulators of antigen presentation) bezeichnet. Diese interferieren mit dem Transport Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Moleküle und reduzieren in ihrer konzertierten Wirkung die Präsentation viraler Peptide an der Zelloberfläche.rnDie Transplantation hämatopoietischer Zellen nach Immunoablation stellt eine etablierte Therapieform bei malignen hämatologischen Erkrankungen dar. Zwischen Immunoablation und der Rekonstitution des Immunsystems sind die Empfänger der transferierten Zellen stark immunsupprimiert und anfällig für eine CMV-Erkrankung bei Reaktivierung des Virus. Neben der Gabe antiviraler Medikamente ist der adoptive Transfer antiviraler CD8 T-Zellen eine vielversprechende Therapiemöglichkeit, um reaktivierende CMV zu kontrollieren, bis das körpereigene Immunsystem wieder funktionsfähig ist. Obwohl im murinen Modell sehr wohl etabliert, stellen im humanen System die eingeschränkte Wirkung und die Notwendigkeit der konsequenten Gabe hoher Zellzahlen gewisse logistische Schwierigkeiten dar, welche die Methode bisher von der klinischen Routine ausschließen.rnDas murine Modell sagte eine Rolle von IFN-γ voraus, da Depletion dieses Zytokins zu einer verminderten Schutzwirkung gegen die mCMV-Infektion führt.rnIm ersten Teil dieser Arbeit sollte ein möglicher inhibitorischer Effekt von m04 auf m152 untersucht werden, der bei der Rekombinanten Δm06W beobachtet wurde. Mit neu generierten Viren (Δm06L1+2) konnte dieser Effekt allerdings nicht bestätigt werden. Bei Δm06W fehlte jedoch eine höher N-glykosylierte Isoform des m152-Proteins. Um zu untersuchen, ob die N-Glykosylierung von m152 für seine Funktion notwendig ist, wurde ein rekombinantes Virus generiert, das in Folge einer Deletion aller 3 N-Glykosylierungssequenzen nur eine nicht-glykosylierte Isoform des m152-Proteins bilden kann. In Übereinstimmung mit der zwischenzeitlich publizierten Kristallstruktur das Komplexes von m152 und dem Liganden RAE-1 des aktivierenden NK-Zellrezeptors NKG2D konnte erstmals gezeigt werden, dass die Funktionen von m152 in der adaptiven und in der angeborenen Immunität auch von der nicht N-glykosylierten Isoform wahrgenommen werden können.rnIm zweiten Teil der Arbeit sollte mit Hilfe eines Sets an vRAP Deletionsmutanten der Einfluss von IFN γ auf die einzeln oder in Kombination exprimierten vRAPs untersucht werden. Es zeigte sich, dass Vorbehandlung der Zellen mit IFN-γ die Antigenprozessierung nach Infektion stark erhöht und die vRAPs dann nicht mehr in der Lage sind, die Präsentation aller Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Komplexe zu verhindern. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass vorher nicht-schützende CD8 T-Zellen Schutz vermitteln können, wenn das Gewebe der Rezipienten konstitutiv mit IFN-γ versorgt wird. Die zusätzliche Gabe von IFN-γ stellt daher eine vielversprechende Möglichkeit dar, den adoptiven Transfer als Therapie in der klinischen Routine einzusetzen.