Differential Gene Expression Profiles May Differentiate Responder and Nonresponder Patients with Rheumatoid Arthritis for Methotrexate (MTX) Monotherapy and MTX plus Tumor Necrosis Factor Inhibitor Combined Therapy

Objective. We aimed to evaluate whether the differential gene expression profiles of patients with rheumatoid arthritis (RA) could distinguish responders from nonresponders to methotrexate (MTX) and, in the case of MTX nonresponders, responsiveness to MTX plus anti-tumor necrosis factor-alpha (anti-TNF) combined therapy. Methods. We evaluated 25 patients with RA taking MTX 15-20 mg/week as a monotherapy (8 responders and 17 nonresponders). All MTX nonresponders received intliximab and were reassessed after 20 weeks to evaluate their anti-TNF responsiveness using the European League Against Rheumatism response criteria. A differential gene expression analysis from peripheral blood mononuclear cells was performed in terms of hierarchical gene clustering, and an evaluation of differentially expressed genes was performed using the significance analysis of microarrays program. Results. Hierarchical gene expression clustering discriminated MTX responders from nonresponders, and MTX plus anti-TNF responders from nonresponders. The evaluation of only highly modulated genes (fold change > 1.3 or < 0.7) yielded 5 induced (4 antiapoptotic and CCL4) and 4 repressed (4 proapoptotic) genes in MTX nonresponders compared to responders. In MTX plus anti-TNF nonresponders, the CCL4, CD83, and BCL2A1 genes were induced in relation to responders. Conclusion. Study of the gene expression profiles of RA peripheral blood cells permitted differentiation of responders from nonresponders to MTX and anti-TNF. Several candidate genes in MTX non-responders (CCL4, HTRA2, PRKCD, BCL2A1, CAV1, TNIP1 CASP8AP2, MXD1, and BTG2) and 3 genes in MTX plus anti-TNF nonresponders (CCL4, CD83, and BCL2A1) were identified for further study. (First Release July 1 2012; J Rheumatol 2012;39:1524-32; doi:10.3899/jrheum.120092)

Annexin A1 protein attenuates cyclosporine-induced renal hemodynamics changes and macrophage infiltration in rats

Cyclosporine (CsA) remains an important immunosuppressant for transplantation and for treatment of autoimmune diseases. The most troublesome side effect of CsA is renal injury. Acute CsA-induced nephrotoxicity is characterized by reduced renal blood flow (RBF) and glomerular filtration rate (GFR) due to afferent arteriole vasoconstriction. Annexin A1 (ANXA1) is a potent anti-inflammatory protein with protective effect in renal ischemia/reperfusion injury. Here we study the effects of ANXA1 treatment in an experimental model of acute CsA nephrotoxicity. Salt-depleted rats were randomized to treatment with VH (vehicles 1 mL/kg body weight/day), ANXA1 (Ac2-26 peptide 1 mg/kg body weight/day intraperitoneally), CsA (20 mg/kg body weight/day subcutaneously) and CsA + ANXA1 (combination) for seven days. We compared renal function and hemodynamics, renal histopathology, renal tissue macrophage infiltration and renal ANXA1 expression between the four groups. CsA significantly impaired GFR and RBF, caused tubular dilation and macrophage infiltration and increased ANXA1 renal tissue expression. Treatment with ANXA1 attenuated CSA-induced hemodynamic changes, tubular injury and macrophage infiltration. ANXA1 treatment attenuated renal hemodynamic injury and inflammation in an acute CsA nephrotoxicity model.

Interleukin-10 production by tumor infiltrating macrophages plays a role in Human Papillomavirus 16 tumor growth

Abstract Background Human Papillomavirus, HPV, is the main etiological factor for cervical cancer. Different studies show that in women infected with HPV there is a positive correlation between lesion grade and number of infiltrating macrophages, as well as with IL-10 higher expression. Using a HPV16 associated tumor model in mice, TC-1, our laboratory has demonstrated that tumor infiltrating macrophages are M2-like, induce T cell regulatory phenotype and play an important role in tumor growth. M2 macrophages secrete several cytokines, among them IL-10, which has been shown to play a role in T cell suppression by tumor macrophages in other tumor models. In this work, we sought to establish if IL-10 is part of the mechanism by which HPV tumor associated macrophages induce T cell regulatory phenotype, inhibiting anti-tumor activity and facilitating tumor growth. Results TC-1 tumor cells do not express or respond to IL-10, but recruit leukocytes which, within the tumor environment, produce this cytokine. Using IL-10 deficient mice or blocking IL-10 signaling with neutralizing antibodies, we observed a significant reduction in tumor growth, an increase in tumor infiltration by HPV16 E7 specific CD8 lymphocytes, including a population positive for Granzyme B and Perforin expression, and a decrease in the percentage of HPV specific regulatory T cells in the lymph nodes. Conclusions Our data shows that in the HPV16 TC-1 tumor mouse model, IL-10 produced by tumor macrophages induce regulatory phenotype on T cells, an immune escape mechanism that facilitates tumor growth. Our results point to a possible mechanism behind the epidemiologic data that correlates higher IL-10 expression with risk of cervical cancer development in HPV infected women.

HOXB7 mRNA is overexpressed in pancreatic ductal adenocarcinomas and its knockdown induces cell cycle arrest and apoptosis

Background Human homeobox genes encode nuclear proteins that act as transcription factors involved in the control of differentiation and proliferation. Currently, the role of these genes in development and tumor progression has been extensively studied. Recently, increased expression of HOXB7 homeobox gene (HOXB7) in pancreatic ductal adenocarcinomas (PDAC) was shown to correlate with an invasive phenotype, lymph node metastasis and worse survival outcomes, but no influence on cell proliferation or viability was detected. In the present study, the effects arising from the knockdown of HOXB7 in PDAC cell lines was investigated. Methods Real time quantitative PCR (qRT-PCR) (Taqman) was employed to assess HOXB7 mRNA expression in 29 PDAC, 6 metastatic tissues, 24 peritumoral tissues and two PDAC cell lines. siRNA was used to knockdown HOXB7 mRNA in the cell lines and its consequences on apoptosis rate and cell proliferation were measured by flow cytometry and MTT assay respectively. Results Overexpression of HOXB7 mRNA was observed in the tumoral tissues and in the cell lines MIA PaCa-2 and Capan-1. HOXB7 knockdown elicited (1) an increase in the expression of the pro-apoptotic proteins BAX and BAD in both cell lines; (2) a decrease in the expression of the anti-apoptotic protein BCL-2 and in cyclin D1 and an increase in the number of apoptotic cells in the MIA PaCa-2 cell line; (3) accumulation of cell in sub-G1 phase in both cell lines; (4) the modulation of several biological processes, especially in MIA PaCa-2, such as proteasomal ubiquitin-dependent catabolic process and cell cycle. Conclusion The present study confirms the overexpression of HOXB7 mRNA expression in PDAC and demonstrates that decreasing its protein level by siRNA could significantly increase apoptosis and modulate several biological processes. HOXB7 might be a promising target for future therapies.

Valutazione preclinica di nuovi potenziali bersagli terapeutici per la cura del medulloblastoma.

Il medulloblastoma (MB) è il tumore più comune del sistema nervoso centrale. Attualmente si riesce a curare solo il 50-60% dei pazienti che tuttavia presentano gravi effetti collaterali dovuti alle cure molto aggressive. Una recente classificazione molecolare ha ridistribuito le varianti più comuni di MB in quattro distinti gruppi. In particolare, il gruppo SHH e D sono caratterizzati da un’ alta espressione di MYCN ed associati a prognosi sfavorevole. MYCN è coinvolto nella regolazione della proliferazione cellulare, differenziazione, apoptosi, angiogenesi e metastasi. L’obiettivo di questo lavoro è la valutazione dell’attività antitumorale di oligonucleotidi diretti contro MYCN, sia in vitro su diverse linee cellulari di MB che in vivo in modelli murini xenograft ortotopici di MB. I risultati hanno dimostrato un’ottima inibizione della crescita in linee cellulari di MB, accompagnata da una riduzione della trascrizione genica e dei livelli proteici di MYCN. Inoltre, sono stati confermati tramite RT-PCR alcuni dei geni trovati significativamente variati nell’esperimento di microarray , dopo il trattamento. Molto interessanti sono stati geni quali BIRC5, che risulta down regolato mentre il gene p21 risulta up regolato in tutte le linee cellulari di MB utilizzate. Inoltre, sono stati generati modelli murini di MB utilizzando cellule precedentemente trasfettate per esprimere il gene della luciferasi e valutarne così la crescita tumorale tramite imaging bioluminescente in vivo (BLI), al fine di poter testare l’attività antitumorale data dagli oligonucleotidi. I risultati hanno dimostrato una buona risposta al trattamento come rilevato dalla tecnica di BLI. I dati preliminari prodotti, dimostrano che MYCN potrebbe esser un buon target per la terapia del MB nei casi in cui è overespresso. In particolare, una sua inibizione potrebbe presentare effetti indesiderati moderati in quanto è poco espresso dopo la nascita.

RNA-basierte Impfstoffe zur Induktion optimaler Immunantworten

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

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

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

Functional characterization of modified vaccinia virus Ankara-encoded anti-apoptotic proteins

Candidate vaccines based on the highly attenuated orthopoxvirus strain MVA are tested against various infectious and cancer diseases and, more profound, vaccines based on wildtype and recombinant viruses have been found safe and immunogenic in clinical trials. Compared to conventional vaccine strains, MVA lacks many functional genes for potentially important regulators of virus-host interactions. However, some gene functions responsible for counteraction of cellular antiviral pathways are still conserved in the genome of MVA and the inhibition of apoptosis seems to be one important mechanism, the virus is still able to interact with.rnrnVaccinia viruses encode several proteins which prevent the induction of virus-induced apoptosis. The vaccinia virus anti-apoptotic protein F1 was shown to counteract the activation of the mitochondrial pathway of apoptosis in a highly effective manner. Another vaccinia virus protein, N1, like F1 shows structural and functional similarity to members of the cellular anti-apoptotic bcl-2 family and was also shown to inhibit apoptosis. The vaccinia virus early protein E3 inhibits programmed cell death by binding to and sequestration of dsRNA molecules, normally inducing cellular antiviral pathways also driving the induction of apoptosis. All three anti-apoptotic genes were functionally analyzed during this work.rn

Das Phosphoproteom von Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereichs nach Bestrahlung und Applikation des Cyclooxygenase-Inhibitors Flurbiprofen

Ziel: Die Radiotherapie hat in der Behandlung von Plattenepithelkarzinomen des Kopf- und Halsbereichs nach wie vor einen hohen Stellenwert. Der Erfolg eines Therapieregimes, das die Behandlung mit ionisierenden Strahlen einschließt, ist jedoch häufig limitiert durch die Entwicklung radioresistenter Tumorzellpopulationen, die nicht selten durch die Bestrahlung selbst induziert wird. Die Mechanismen, die zu einer solchen bestrahlungsinduzierten Radioresistenz führen sind bisher nur unvollständig verstanden und Methoden, durch die die Entwicklung von Radioresistenz verhindert werden könnte, wie beispielsweise der präventive Einsatz von Pharmazeutika, sind bislang nicht systematisch untersucht. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu überprüfen, ob der Cyclooxygenase-Inhibitor Flurbiprofen durch Bestrahlung induzierte Veränderungen der Phosphoprotein-Expression verstärken oder abschwächen kann und ob sich aus solchen Modifikationen des Bestrahlungsergebnisses ein radioprotektiver Effekt der Flurbiprofenapplikation ableiten lässt. Methoden: Es wurde ein experimenteller Ansatz gewählt, der mittels 2D PAGE und anschließender MALDI-TOF Massenspektrometrie das Phosphoproteom einer HNSCC-Zelllinie unter verschiedenen Bedingungen untersuchte. Die Zellen wurden entweder mit einer Energiedosis von 8 Gy bestrahlt, mit einer 200 μM Flurbiprofen enthaltenden Lösung inkubiert oder sie wurden mit einer Kombination aus Flurbiprofenapplikation und Bestrahlung behandelt. Vor der 2D PAGE wurden die Phosphoproteine durch IMAC angereichert. Zur Verbesserung der Gel-Analytik wurde die Software Delta 2D angewendet, die zum Ausgleich von Laufweitenunterschieden zwischen den Gelen ein Warping vorsieht. Ergebnisse und Diskussion: Bei der Analyse, der unter den verschiedenen experimentellen Bedingungen differentiell exprimierten Phosphoproteinen mittels bioinformatischer Hilfsprogramme wie z.B. WEBGestalt und STRING, wurden sieben Proteine mit Bedeutung für das Wachstum und die Entdifferenzierung von Tumoren identifiziert und einer ausführlichen Literaturrecherche unterzogen. Auf diese Weise konnten die Ergebnisse der für die vorliegende Arbeit durchgeführten Experimente in den systembiologischen Kontext eingeordnet werden. Besonders hervorzuheben ist die Herabregulierung der möglicherweise Radioresistenz vermittelnden Proteine GRP-75, 14-3-3 sigma und CRT sowie die Herabregulierung des anti-apoptotischen und tumor-begünstigenden Hsp60 durch Flurbiprofen. Die Verminderung der Expression unterstreicht das Potential dieses Pharmakons sowie der Klasse der COX-Inhibitoren als mögliche radiosensitivierende und tumorsuppressive Substanzen.

Synthese von MUC1-Glycopeptid-Konjugaten mit fluorierten Analoga des Thomsen-Friedenreich-Antigens

Krebserkrankungen gehen oft mit der Überexpression von mucinartigen Glycoproteinen auf der Zelloberfläche einher. In vielen Krebserkrankungen wird aufgrund der fehlerhaften Expression verschiedener Glycosyltransferasen das transmembranständige Glycoprotein MUC1, mit verkürzten Glycanstrukturen, überexprimiert. Das Auftreten der verschiedenen tumor-assoziierten Antigene (TACA) korreliert meist mit dem Fortschreiten des Krebs und der Metastasierung. Daher stellen TACAs interessante Zielmoleküle für die Entwicklung einer aktiven Tumorimmuntherapie zur spezifischen Behandlung von Adenokarzinomen dar. In dieser Arbeit galt das Interesse dem epithelialen Mucin MUC1, auf Basis dessen ein synthetischer Zugang zu einheitlichen Antitumorvakzinen, welche aus mucinanalogen Glyco-peptid¬konjugaten des MUC1 und Carrierproteinen bestehen, hergestellt werden sollten.rnUm eine tumorspezifische Immunantwort zu erhalten, müssen die selbst schwach immunogenen MUC1-Antigene über einen nicht-immunogenen Spacer mit einem geeigneten Trägerprotein, wie Tetanus Toxoid oder Rinderserumalbumin (BSA), verbunden werden. rnDa ein Einsatz von Glycokonjugaten in Impfstoffen durch die metabolische Labilität der O-glycosidischen Bindungen eingeschränkt ist, wurden hierzu erstmals fluorierte Vetreter von MUC1-analogen Glycopeptiden verwendet, in denen das Kohlenhydrat-Epitop durch den strategischen Einbau von Fluor¬atomen gegenüber einem raschen Abbau durch Glycosidasen geschützt werden soll. Dazu wurden auf Basis des literaturbekannten Thomsen-Friedenreich-Antigens Synthesestrategien zur Herstellung eines 2’F- und eines 2’,6’-bisfluorierten-Analogons erarbeitet. rnSchlüsselschritte in der Synthese stellten neben der elektrophilen Fluorierung eines Galactalvorläufers auch die -selektive 3-Galactosylierung des TN-Antigen-Bausteins zum 2’F- und 2’,6’-bisfluorierten-Analogons des TF-Disaccharids dar. Durch entsprechende Schutzgruppentransformationen wurden die beiden Derivate in entsprechende Glycosyl¬amino-säure-Bausteine für die Festphasensynthese überführt.rnNeben den beiden Analoga des TF-Antigens wurde auch erstmals ein 2F-Analogon des 2,6-Sialyl-T-Antigens hergestellt. Dazu wurde der entsprechende 2’F-TF-Baustein mit Sialinsäure-xanthogenat nach bereits bekannten Syntheseprotokollen umgesetzt. Aufgrund von Substanzmangel konnte die Verbindung nicht zur Synthese eines MUC1-Glycopeptid-Analogons herangezogen werden.rnDer Einbau der hergestellten Glycosylaminosäure-Bausteine erfolgte in die aus 20 Amino-säuren bestehende vollständige Wiederholungseinheit aus der tandem repeat-Sequenz des MUC1, wobei die entsprechenden Glycanseitenketten stets in Position 6 eingeführt wurden. Um die erhaltenen Glycopeptide für immunologische Studien an Carrier-Proteine anbinden zu können und so ggf. zu funktionsfähigen Impfstoff-Konjugaten zu gelangen, wurden diese stets N-terminal mit einem nicht-immunogenen Triethylenglycol-Spacer verknüpft. Die anschließende Funktionalisierung mit Quadratsäurediethylester erlaubte die spätere chemoselektive Konjugation an Trägerproteine, wie Tetanus Toxoid oder BSA.rnIn ersten immunologischen Bindungsstudien wurden die synthetisierten BSA-Glycopeptid-Konjugate mit Serum-Antikörpern aus Vakzinierungsstudien von MUC1-Tetanus Toxoid-Konjugaten, die (i) eine natürliche TF-Antigenstruktur und (ii) ein entsprechendes TF-Antigenderivat mit Fluorsubstituenten an C-6 des Galactosamin-Bausteins und C-6’ des Galactoserests tragen, untersucht.rn

Prolactin upregulates sphingosine kinase-1 expression and activity in the human breast cancer cell line MCF7 and triggers enhanced proliferation and migration

Sphingosine kinases (SK) catalyze the formation of sphingosine-1-phosphate (S1P) which plays a crucial role in cell growth and survival. Here, we show that prolactin (PRL) biphasically activates the SK-1, but not the SK-2 subtype, in the breast adenocarcinoma cell-line MCF7. A first peak occurs after minutes of stimulation and is followed by a second delayed activation after hours of stimulation. A similar biphasic effect on SK-1 activity is seen for 17beta-estradiol (E(2)). The delayed activation of SK-1 derives from an upregulated mRNA and protein expression and is due to increased SK-1 promoter activity and mechanistically involves STAT5 activation as well as protein kinase C and the classical mitogen-activated protein kinases. Furthermore, glucocorticoids also block both hormone-induced SK-1 expression and activity. Functionally, long-term stimulation of MCF7 cells with PRL or E(2) is well known to trigger increased cell proliferation and migration. Both hormone-induced cell responses critically involve SK-1 activation since the depletion of SK-1, but not SK-2, by siRNA transfection abolishes the hormone-induced cell proliferation and migration. In summary, our data show that PRL and E(2) cause a pronounced delayed SK-1 activation which is due to increased gene transcription, and critically determines the capability of cells to grow and move. Thus, the SK-1 may represent a novel attractive target for anti-tumor therapy.

Dual induction of PKR with E2F-1 and IFN-alpha to enhance gene therapy against hepatocellular carcinoma

Overexpression of the transcription factor E2F-1 induces apoptosis in tumor cells. This apoptotic effect is partly mediated through the induction of the double-stranded RNA-activated protein kinase (PKR). Here, we investigate if agents that upregulate PKR could enhance the apoptotic effect of E2F-1 overexpression in liver tumors. In human hepatocellular carcinoma (HCC) cells (Hep3B, HepG2, Huh7), adenovirus-mediated overexpression of E2F-1 (AdCMV-E2F) transcriptionally increased PKR mRNA. The subsequent increase of total and phosphorylated PKR protein was followed by induction of apoptosis. When AdCMV-E2F was combined with the PKR modifier interferon alpha (IFNalpha), PKR was additionally upregulated and both PKR activation and apoptosis were increased. Subcutaneous xenograft tumors were selectively targeted using an adenoviral vector expressing E2F-1 under the control of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) promoter (AdhTERT-E2F). Weekly systemic administration of AdhTERT-E2F inhibited tumor growth. The tumor suppressive effect of AdhTERT-E2F therapy was further enhanced in combination with IFNalpha.Our results demonstrate that PKR activating agents enhance the anti-tumor effect of E2F-1 overexpression in HCC in-vitro and in-vivo. Hence, modulation of PKR is a potential strategy to increase the efficacy of PKR-dependent anti-tumor therapies.

Inhibition of Deubiquitinase Activity and Ubiquitination of Jak2 Blocks Cytokine Signaling and Induces Tumor Cell Apoptosis

The Jak-stat pathway is critical for cellular proliferation and is commonly found to be deregulated in many solid tumors as well as hematological malignancies. Such findings have spurred the development of novel therapeutic agents that specifically inhibit Jak2 kinase, thereby suppressing tumor cell growth. Tyrphostin AG490, the first described Jak2 inhibitor, displays poor pharmacology and requires high concentrations for anti-tumor activities. Our research group screened a small library of AG490 structural analogues and identified WP1130 as a potent inhibitor of Jak2 signaling. However, unlike AG490, WP1130 did not directly inhibit Jak2 kinase activity. Our results show that WP1130 induces rapid ubiquitination and subsequent re-localization of Jak2 into signaling incompetent aggresomes. In addition to Jak2, WP1130 also induces accumulation of other ubiquitinated proteins without inhibiting 20S proteasome activity. Further analysis of the mechanism of action of WP1130 revealed that WP1130 acts as a partly selective DUB inhibitor. It specifically inhibits the deubiquitinase activity of USP9x, USP5, USP14 and UCH37. WP1130 mediated inhibition of tumor-associated DUBs resulted in down-regulation of anti-apoptotic and up-regulation of pro-apoptotic proteins, such as MCL-1 and p53 respectively. Our results demonstrate that chemical modification of a previously described Jak2 inhibitor results in the unexpected discovery of a novel compound which acts as a DUB inhibitor, suppressing Jak-Stat signaling by a novel mechanism.

Characterization and optimization of antigen-specific T cell responses during ex vivo expansion of melanoma tumor-infiltrating lymphocytes

Treatment of metastatic melanoma with tumor reactive T cells (adoptive T cell therapy, ACT) is a promising approach associated with a high clinical response rate. However, further optimization of this treatment modality is required to increase the clinical response after this therapy. ACT in melanoma involves an initial phase (pre-REP) of tumor-infiltrating lymphocyte (TIL) expansion ex vivo from tumor isolates followed by a second phase, “rapid expansion protocol” (REP) generating the billions of cells used as the TIL infusion product. The main question addressed in this thesis was how the currently used REP affected the responsiveness of the CD8+ T cells to defined melanoma antigens. We hypothesized that the REP drives the TIL to further differentiate and become hyporesponsive to antigen restimulation, therefore, proper cytokine treatment or other ways to expand TIL is required to improve upon this outcome. We evaluated the response of CD8+ TIL to melanoma antigen restimulation using MART-1 peptide-pulsed mature DC in vitro. Post-REP TILs were mostly hypo-responsive with poor proliferation and higher apoptosis. Phenotypic analysis revealed that the expression of CD28 was significantly reduced in post-REP TILs. By sorting experiment and microarray analysis, we confirmed that the few CD28+ post-REP TILs had superior survival capacity and proliferated after restimulation. We then went on to investigate methods to maintain CD28 expression during the REP and improve TIL responsiveness. Firstly, IL-15 and IL-21 were found to synergize in maintaining TIL CD28 expression and antigenic responsiveness during REP. Secondly, we found IL-15 was superior as compared to IL-2 in supporting the long-term expansion of antigen-specific CD8+ TIL after restimulation. These results suggest that current expansion protocols used for adoptive T-cell therapy in melanoma yield largely hyporesponsive products containing CD8+ T cells unable to respond in vivo to re-stimulation with antigen. A modification of our current approaches by using IL-15+IL-21 as supporting cytokines in the REP, or/and administration of IL-15 instead of IL-2 after TIL infusion, may enhance the anti-tumor efficacy and long-term persistence of infused T cells in vivo.

Targeting class IA PI3K isoforms selectively impairs cell growth, survival, and migration in glioblastoma.

The phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Akt/mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway is frequently activated in human cancer and plays a crucial role in glioblastoma biology. We were interested in gaining further insight into the potential of targeting PI3K isoforms as a novel anti-tumor approach in glioblastoma. Consistent expression of the PI3K catalytic isoform PI3K p110α was detected in a panel of glioblastoma patient samples. In contrast, PI3K p110β expression was only rarely detected in glioblastoma patient samples. The expression of a module comprising the epidermal growth factor receptor (EGFR)/PI3K p110α/phosphorylated ribosomal S6 protein (p-S6) was correlated with shorter patient survival. Inhibition of PI3K p110α activity impaired the anchorage-dependent growth of glioblastoma cells and induced tumor regression in vivo. Inhibition of PI3K p110α or PI3K p110β also led to impaired anchorage-independent growth, a decreased migratory capacity of glioblastoma cells, and reduced the activation of the Akt/mTOR pathway. These effects were selective, because targeting of PI3K p110δ did not result in a comparable impairment of glioblastoma tumorigenic properties. Together, our data reveal that drugs targeting PI3K p110α can reduce growth in a subset of glioblastoma tumors characterized by the expression of EGFR/PI3K p110α/p-S6.