Die Beeinflussung einer Th2-Zell-vermittelten Immunantwort durch Interleukin-1-alpha am Beispiel des murinen allergischen Asthmas

Dass durch IL-1α die Th1-vermittelte Immunreaktion der kutanen Leishmaniasis beeinflusst werden kann, konnte unsere Arbeitsgruppe bereits zeigen. Daran anknüpfend war das Ziel meiner Dissertation zu prüfen, ob sich diese Erkenntnisse im Modell des murinen allergischen Asthmas reproduzieren lassen, auch im Sinne eines zukünftigen therapeutischen Nutzens für die Behandlung dieser epidemiologisch hochrelevanten Erkrankung. Daneben sollte die Verwendung der gesamten murinen Lunge als Quelle für Untersuchungsmaterial erschlossen werden. Zu diesem Zweck wurden bei BALB/c Mäusen ein (OVA)/Alum-induziertes allergisches Asthma in Gegenwart oder Abwesenheit von IL-1α generiert. Anschließend wurde eine broncheoalveoläre Lavage (BAL) durchgeführt, bzw. die komplette linke Lunge gewonnen und prozessiert. Der Einfluss von IL-1α auf den Phänotyp der Th2-vermittelten Immunantwort ließ sich auf zytomorphologischer, durchflusszytometrischer und Zytokin-Ebene nachweisen. So zeigte ein Teil unserer Ergebnisse, dass nach der frühen Gabe eine Tendenz zur Verlagerung des Gewichtes der Abwehrreaktion von Th2 in Richtung Th1 besteht. Ebenso fanden sich Hinweise für eine relative Augmentation der Th2-Antwort durch den Einsatz von IL-1α zu einem späteren Zeitpunkt. Eine absolute Verstärkung der Th2-Reaktion auf OVA durch IL-1α konnten wir nicht messen. Hier scheint mit OVA allein schon eine maximale Ausprägung erreicht zu sein. Neben den Th1/Th2-Effekten wurden auch einige gegenläufige Beobachtungen gemacht, welche nicht a priori durch das Th1/Th2-Paradigma zu erklären sind, sondern den Einfluß von IL-1α auf andere Systeme belegen, wie z. B. die Wirkung auf CCL28 und regulatorische T-Zellen. Für die Gewinnung von inflammatorischen Zellen aus der kompletten Lunge und deren weitere Untersuchung konnten wir eine Methode entwickeln und standardisieren, welche relativ einfach in der Durchführung ist und zuverlässig eine im Verhältnis zur BAL hohe Zellzahl liefert, was wiederum ein breites Spektrum an weiteren Untersuchungen erlaubt. Durch den Vorgang der mechanischen und enzymatischen Prozessierung scheinen die funktionellen Eigenschaften der Zellen nicht wesentlich beeinträchtigt zu sein. Der Einsatz von IL-1α resultierte letztendlich in einem Mischbild an hervorgerufenen Veränderungen und es bedarf noch weiterer Studien, um die unterschiedlichen induzierten Mechanismen sauber voneinander zu trennen und den therapeutischen Nutzen von IL-1α im allergischen Asthma zu evaluieren.

Transkutane Immunisierung - Mechanismen und Optimierungsstrategien

In dieser Arbeit wurde ein etabliertes Immunisierungsmodell auf der Basis eines synthetischen TLR 7-Liganden zur Aufhebung der suppressiven Eigenschaften von UV B-Strahlung verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass nach Ermittlung eines geeigneten Immunisierungsprotokolls mit UV B die durch TCI vermittelte ausschließlich primäre Immunantwort verstärkt werden konnte, so dass eine Gedächtnisantwort induziert werden konnte. Durch die Immunisierung verschiedenster knockout sowie transgener Stämme konnte bewiesen werden, dass die Reaktion auch nach zusätzlicher UV B-Bestrahlung abhängig von TLR 7 und dem Adaptormolekül MyD88 ist. Bei der Aufklärung der zellulären Mechanismen, die dieser Immunisierungsmethode zu Grunde liegen, konnten dermale DCs, sowie GR1+-Zellen als wichtige Mediatoren identifiziert werden. Eine wesentliche Funktion von epidermalen Langerhans Zellen konnte in diesem Zusammenhang ausgeschlossen werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass auf Zytokinebene Typ I Interferone eine tragende Rolle spielen und die Produktion von IL-12p35 in den Haut-drainierenden Lymphknoten angeregt wird. Supprimiert wird die Immunantwort durch regulatorische T-Zellen, sowie durch die Freisetzung von IL-10, welches nicht ausschließlich von regulatorischen T-Zellen produziert wird. Die Applikation eines blockierenden IL-10-Rezeptor Antikörpers verhinderte die IL-10-vermittelte Suppression und führte zu einer weiteren Verstärkung der Immunantwort. Durch die induzierte Gedächtnisantwort nach UV B/TCI konnte das Immunisierungs-Modell in einem therapeutischen Tumormodell angewandt werden und führt hier zu einer verstärkten Abstoßung von Tumoren, verglichen mit TCI alleine, was die Basis für zukünftige nadelfreie Vakzinierungen für die Behandlung von Krebs oder persistierender Infektionen darstellen könnte.

Untersuchung von T-Zell-vermittelten Immunantworten in der murinen und humanen kutanen Leishmaniasis

Für die Ausheilung von L. major-Infektionen ist eine effektive Th1-/Tc1-Antwort unerlässlich. Dennoch sind bis heute nicht alle Mechanismen der schützenden Immunabwehr beim Menschen und in der Maus endgültig geklärt. Deshalb bestand das Ziel der vorliegenden Arbeit darin, Th1-/Tc1-Antworten und damit die Schnittstelle zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem eingehender zu untersuchen. Für diesen Ansatz wurde zunächst der Einfluss des genetischen Hintergrundes auf den Verlauf der Infektion anhand von BALB/c- und C57BL/6-Zellen analysiert. Als entscheidender Faktor für Heilung und Suszeptibilität wurde mit Hilfe von Knochenmarkschimären die Herkunft der T und/oder B Zellen identifiziert. Erst die Aktivierung durch Th1-/Tc1-Zellen versetzt L. major-infizierte Makrophagen in die Lage, die intrazellulären Parasiten abzutöten. In diesem Aktivierungsprozess spielt die TNF-induzierte Signalweiterleitung über den TNF-Rezeptor 1 (TNF-R1) eine wichtige Rolle. TNF-R1 ist mit dem Signalmolekül FAN assoziiert. In dieser Arbeit konnte anhand von Mäusen, denen FAN fehlt, die Involvierung dieses Moleküls in der Induktion eines Th1-Zytokinsprofils und in der Kontrolle der Parasitenzahl sowie der lokalen Begrenzung der Infektion gezeigt werden. Weiterhin wurde unter Verwendung immundefizienter Mäuse die Realisierbarkeit eines PBMC-Transfermodells geprüft. Ein solches wird zur Validierung an Mäusen gewonnener Erkenntnisse und als präklinisches Testsystem der humanen kutanen Leishmaniasis dringend benötigt. In allen getesteten Stämmen ließ sich durch den Transfer humaner PBMC die L. major-Infektion beeinflussen. Humane CD4+ und CD8+ T-Zellen waren an den Infektionsstellen präsent und es konnten antigenspezifische Immunreaktionen nnachgewiesen werden. Das PBMC-Transfermodell konnte durch die Transplantation humaner Haut auf immundefiziente Mäuse zusätzlich entscheidend verbessert werden. In diesen Transplantaten ließen sich L. major-Infektionen etablieren und durch zusätzlichen Transfer von PBMC die Zahl humaner CD45+ Zellen an der Infektionsstelle deutlich steigern. In ihrer Gesamtheit trägt die vorliegende Arbeit wesentlich zum Verständnis der Determinanten von Heilung und Suszeptibilität der kutanen Leishmaniasis bei und zeigt neue Ansatzpunkte für eine Beeinflussung des Krankheitsverlaufes auf. Die Etablierung eines präklinischen Testmodells der humanen Leishmaniasis ist entscheidend, um das Wissen über die murine Leishmaniasis auf die humane Erkrankung zu übertragen. So kann dem dauerhaften Problem der Entwicklung von Vakzinen an Mäusen, die keine Wirksamkeit gegen die humane Erkrankung zeigen, begegnet werden. Ein vollständig etabliertes Modell wird es ermöglichen, der humanen Erkrankung zugrundeliegende Mechanismen zu untersuchen und Patienten-spezifisch aber auch allgemeingültig Vakzinierungs-Ansätze und Therapien unter experimentellen Bedingungen zu testen.

Immunregulatorische Mechanismen bei einer experimentellen akuten Graft-versus-Host-Disease

Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation ist bereits seit mehreren Jahrzehnten zur Therapie von Leukämien und anderen malignen Erkrankungen etabliert, aber ihre Effektivität wird durch Graft-versus-Host Reaktionen weiterhin deutlich eingeschränkt. Um die zu Grunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen und Möglichkeiten zur Modulation zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit verschiedene Ansätze verfolgt.rnRegulatorische T-Zellen sind in der Lage allogene T-Zell-Antworten, wie sie auch bei einer GvH-Erkrankung auftreten zu supprimieren. Es konnte gezeigt werden, dass dies unabhängig von Interleukin-10 geschieht, dafür jedoch ein kontaktabhängiger Mechanismus eine wichtige Rolle spielt. Dabei wird cAMP von Treg über Gap-Junctions in allogene Dendritische Zellen übertragen und deren Aktivierung dadurch verhindert. Versuche zur Modulation dieses Mechanismus mithilfe von Phosphodiesterase-Inhibitoren haben gezeigt, dass diese nicht nur die suppressiven Fähigkeiten von Treg verbessern, sondern ebenfalls direkt auf die T-Zellen einwirken, die schließlich die GvH-Erkrankung auslösen. Diese Ergebnisse konnten in vivo bestätigt werden und zeigen somit einen möglichen Ansatz hin zu einer kombinierten zellulären und pharmakologischen Therapie von GvH-Erkrankungen. Ein großer Vorteil dabei wäre, dass bereits eine Palette an PDE-Inhibitoren in der Klinik zur Verfügung steht.rnInterleukin-10 ist ein immunsuppressives und anti-inflammatorisches Zytokin, dem bei der Regulation des Immunsystems eine wichtige Rolle zukommt. Wie in dieser und anderen Arbeiten gezeigt, ist diese Funktion von IL-10 auch bei GvH-Erkrankungen essentiell. Ein Ziel war es daher, die Zellpopulationen, die für die Produktion des Zytokins verantwortlich sind, zu identifizieren. Mittels einer IL-10 Reporter-Maus konnten B-Zellen vom Spender, wie auch vom Empfänger als IL-10 Produzenten ausgemacht werden. Darüberhinaus zeigen die so gefundenen Zellen auch einen typischen Phänotyp für sog. immunregulatorische B-Zellen. Transplantationsexperimente mit Mäusen, die einen B-Zell-spezifischen Knock-out für IL-10 tragen, konnten die Relevanz der B Zellen als IL-10 Produzenten in vivo belegen.rnDendritische Zellen sind sehr potente Antigenpräsentierende Zellen und somit in der Lage GvH-Reaktionen zu induzieren. Überraschenderweise ist das Überleben von Versuchsmäusen, denen alle DC oder auch nur die BATF3-abhängige Subpopulation der CD8α+ DC fehlt, nicht besser als das des WT, sondern sogar deutlich schlechter. Dies geht einher mit entsprechenden Veränderungen im Zytokinmilieu der peripheren lymphatischen Organe. Bei Abwesenheit der CD8α+ DC sind die Zellen der mesenterialen Lymphknoten nach dem Konditionierungsprotokoll stärkere Stimulatoren für allogene T-Zell-Proliferation, was eine Erklärung für die stärkere GvH-Erkrankung ist. Eine Erklärung für diese Befunde liefert die verringerte Anzahl an Treg, die nach einer Transplantation in Abwesenheit der CD8α+ DC zu beobachten ist.rnDie aufgezeigten immunsupressiven Mechanismen stellen gute Ansatzpunkte dar, um GvH-Erkrankungen besser zu verstehen und damit die Effektivität der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation zu verbessern.rn

Untersuchungen der Aktivierungs- und Effektorwege von T-Helferzellen in der Pathogenese vaskulärer inflammatorischer Prozesse

T-Zellen sind an der Induktion und Erhaltung chronischer Entzündungen maßgeblich beteiligt. Im Bereich kardiovaskulärer Erkrankungen konnte eine Beteiligung von T-Zellen an der Entstehung von Ateriosklerose, Bluthochdruck und arterieller Thrombose aufgezeigt werden. Allerdings sind sowohl die Mechanismen ihrer Aktivierung, als auch die für die Entstehung und Persistenz vaskulärer Entzündung relevanten Effektorfunktionen weitgehend unbekannt. rnIn der vorliegenden Arbeit konnte erstmals in zwei Mausmodellen gezeigt werden, dass sowohl die dem Bluthochdruck zugrundeliegende Entzündung der Arterienwände als auch die durch venöse Thrombose ausgelöste Entzündung der Venenwand zu einer selektiven Einwanderung von CD4+ und CD8+ T-Zellen mit einem Effektor-Gedächtniszell-Phänotyp führt. Mit Hilfe von Nur77-GFP-transgenen Mäusen konnte gezeigt werden, dass die in die entzündeten Gefäßwände eingewanderten T-Zellen lokal T-Zell-Rezeptor-unabhängig aktiviert werden.rnBluthochdruck und venöse Thrombose sind durch eine verstärkte Expression eines ähnlichen Musters an Zytokinen und Chemokinen in den Gefäßwänden begleitet, das in rekombinanter Form in einem Teil der Effektor-T-Gedächtniszellen die Bildung von IFN-γ auslöst. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse weisen erstmals eine Beteiligung von T-Zellen an der Entzündung der Venenwand im Rahmen einer venösen Thrombose nach. Des Weiteren konnten erstmals Hinweise darauf gefunden werden, dass T-Zellen Gefäßentzündungen durch eine Zytokin-induzierte IFN-γ-Bildung erhalten und verstärken.rn

Individualisierte Krebstherapie : präklinischer „proof of concept“ einer mutationsspezifischen Immuntherapie

Da nicht-synonyme tumorspezifische Punktmutationen nur in malignen Geweben vorkommen und das veränderte Proteinprodukt vom Immunsystem als „fremd“ erkannt werden kann, stellen diese einen bisher ungenutzten Pool von Zielstrukturen für die Immuntherapie dar. Menschliche Tumore können individuell bis zu tausenden nicht-synonymer Punktmutationen in ihrem Genom tragen, welche nicht der zentralen Immuntoleranz unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Hypothese zu untersuchen, dass das Immunsystem in der Lage sein sollte, mutierte Epitope auf Tumorzellen zu erkennen und zu klären, ob auf dieser Basis eine wirksame mRNA (RNA) basierte anti-tumorale Vakzinierung etabliert werden kann. Hierzu wurde von Ugur Sahin und Kollegen, das gesamte Genom des murinen B16-F10 Melanoms sequenziert und bioinformatisch analysiert. Im Rahmen der NGS Sequenzierung wurden mehr als 500 nicht-synonyme Punktmutationen identifiziert, von welchen 50 Mutationen selektiert und durch Sanger Sequenzierung validiert wurden. rnNach der Etablierung des immunologischen Testsysteme war eine Hauptfragestellung dieser Arbeit, die selektierten nicht-synonyme Punktmutationen in einem in vivo Ansatz systematisch auf Antigenität zu testen. Für diese Studien wurden mutierte Sequenzen in einer Länge von 27 Aminosäuren genutzt, in denen die mutierte Aminosäure zentral positioniert war. Durch die Länge der Peptide können prinzipiell alle möglichen MHC Klasse-I und -II Epitope abgedeckt werden, welche die Mutation enthalten. Eine Grundidee des Projektes Ansatzes ist es, einen auf in vitro transkribierter RNA basierten oligotopen Impfstoff zu entwickeln. Daher wurden die Impfungen naiver Mäuse sowohl mit langen Peptiden, als auch in einem unabhängigen Ansatz mit peptidkodierender RNA durchgeführt. Die Immunphänotypisierung der Impfstoff induzierten T-Zellen zeigte, dass insgesamt 16 der 50 (32%) mutierten Sequenzen eine T-Zellreaktivität induzierten. rnDie Verwendung der vorhergesagten Epitope in therapeutischen Vakzinierungsstudien bestätigten die Hypothese das mutierte Neo-Epitope potente Zielstrukturen einer anti-tumoralen Impftherapie darstellen können. So wurde in therapeutischen Tumorstudien gezeigt, dass auf Basis von RNA 9 von 12 bestätigten Epitopen einen anti-tumoralen Effekt zeigte.rnÜberaschenderweise wurde bei einem MHC Klasse-II restringierten mutiertem Epitop (Mut-30) sowohl in einem subkutanen, als auch in einem unabhängigen therapeutischen Lungenmetastasen Modell ein starker anti-tumoraler Effekt auf B16-F10 beobachtet, der dieses Epitop als neues immundominantes Epitop für das B16-F10 Melanom etabliert. Um den immunologischen Mechanismus hinter diesem Effekt näher zu untersuchen wurde in verschieden Experimenten die Rolle von CD4+, CD8+ sowie NK-Zellen zu verschieden Zeitpunkten der Tumorentwicklung untersucht. Die Analyse des Tumorgewebes ergab, eine signifikante erhöhte Frequenz von NK-Zellen in den mit Mut-30 RNA vakzinierten Tieren. Das NK Zellen in der frühen Phase der Therapie eine entscheidende Rolle spielen wurde anhand von Depletionsstudien bestätigt. Daran anschließend wurde gezeigt, dass im fortgeschrittenen Tumorstadium die NK Zellen keinen weiteren relevanten Beitrag zum anti-tumoralen Effekt der RNA Vakzinierung leisten, sondern die Vakzine induzierte adaptive Immunantwort. Durch die Isolierung von Lymphozyten aus dem Tumorgewebe und deren Einsatz als Effektorzellen im IFN-γ ELISPOT wurde nachgewiesen, dass Mut-30 spezifische T-Zellen das Tumorgewebe infiltrieren und dort u.a. IFN-γ sekretieren. Dass diese spezifische IFN-γ Ausschüttung für den beobachteten antitumoralen Effekt eine zentrale Rolle einnimmt wurde unter der Verwendung von IFN-γ -/- K.O. Mäusen bestätigt.rnDas Konzept der individuellen RNA basierten mutationsspezifischen Vakzine sieht vor, nicht nur mit einem mutations-spezifischen Epitop, sondern mit mehreren RNA-kodierten Mutationen Patienten zu impfen um der Entstehung von „escape“-Mutanten entgegenzuwirken. Da es nur Erfahrung mit der Herstellung und Verabreichung von Monotop-RNA gab, also RNA die für ein Epitop kodiert, war eine wichtige Fragestellungen, inwieweit Oligotope, welche die mutierten Sequenzen sequentiell durch Linker verbunden als Fusionsprotein kodieren, Immunantworten induzieren können. Hierzu wurden Pentatope mit variierender Position des einzelnen Epitopes hinsichtlich ihrer in vivo induzierten T-Zellreaktivitäten charakterisiert. Die Experimente zeigten, dass es möglich ist, unabhängig von der Position im Pentatop eine Immunantwort gegen ein Epitop zu induzieren. Des weiteren wurde beobachtet, dass die induzierten T-Zellfrequenzen nach Pentatop Vakzinierung im Vergleich zur Nutzung von Monotopen signifikant gesteigert werden kann.rnZusammenfassend wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit präklinisch erstmalig nachgewiesen, dass nicht-synonyme Mutationen eine numerisch relevante Quelle von Zielstrukturen für die anti-tumorale Immuntherapie darstellen. Überraschenderweise zeigte sich eine dominante Induktion MHC-II restringierter Immunantworten, welche partiell in der Lage waren massive Tumorabstoßungsreaktionen zu induzieren. Im Sinne einer Translation der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein RNA basiertes Oligotop-Format etabliert, welches Eingang in die klinische Testung des Konzeptes fand.rn

Pregnancy in patients with ankylosing spondylitis: do regulatory T cells play a role?

OBJECTIVE: To investigate the numerical and functional changes of CD4+CD25(high) regulatory T (Treg) cells during pregnancy and postpartum in patients with ankylosing spondylitis (AS). METHODS: The frequency of CD4+CD25(high) T cells was determined by flow cytometry in 10 pregnant and 5 nonpregnant patients with AS as well as in 14 pregnant and 4 nonpregnant healthy controls. Pregnant individuals were investigated at the third trimester and 8 weeks postpartum. Treg cells and CD4+CD25- effector T (Teff) cells separated by fluorescence-activated cell sorting were stimulated with anti-CD3 and anti-CD28 monoclonal antibodies, alone or in coculture, to investigate proliferation and cytokine secretion. RESULTS: The frequency of CD4+CD25(high) Treg cells was significantly higher during pregnancy than postpartum in both healthy control subjects and patients with AS. In contrast to Treg cells in healthy pregnant women, Treg cells in pregnant women with AS secreted only small amounts of interleukin-10 and showed lower suppression of tumor necrosis factor alpha and interferon-gamma secretion by CD4+CD25- Teff cells. At the postpartum time point, proinflammatory cytokine levels in the Treg/Teff cell cocultures and Teff cell monocultures were significantly higher in patients with AS than in healthy controls. CONCLUSION: Pregnancy influenced the expansion and cytokine secretion of Treg cells in both patients with AS and control subjects. However, the Treg cells of pregnant patients with AS failed to support an antiinflammatory cytokine milieu, thereby possibly contributing to the persistent disease activity of AS during pregnancy.

Evaluation of histological, serological and clinical changes in response to abatacept treatment of primary Sjögren's syndrome: A pilot study

Objectives To prospectively evaluate histopathologic, blood cellular, serological and clinical changes in response to abatacept treatment in patients with primary Sjögren's syndrome (pSS). Methods Blood, saliva and minor salivary gland biopsies were obtained before and after the last of 8 doses of abatacept in 11 pSS patients. The histologic data evaluated the number of lymphocytic foci and of B- and T-cell subtypes (CD20(+) , CD3(+) , CD4(+) , CD8(+) ). The numbers of FoxP3(+) regulatory T-cells were measured and the FoxP3 /CD 3 ratio was calculated. Histologic data were compared with results from peripheral blood and with changes in saliva secretion. Results The numbers of lymphocytic foci decreased significantly (p=0.041). Numbers of local FoxP3(+) T-cells decreased significantly in percentage of total lymphocytic infiltrates (p=0.037). In the peripheral blood B-cells increased (p=0.038). This was due to an expansion of the naïve B cell pool (p=0.034). When adjusting for disease duration, an increase was also noted for total lymphocytes (p=0.044) and for CD 4 cells (p=0.009). Gamma globulins decreased significantly (p=0.005), but IgG reduction did not reach significance. Adjusted for disease duration, saliva production increased significantly (p=0.029). Conclusions CTLA4-Ig treatment significantly reduces glandular inflammation in pSS, induces several celluar changes and increases saliva production. Remarkably, this increase in saliva production is significantly influenced by disease duration.

Susceptibility versus resistance in alveolar echinococcosis (larval infection with Echinococcus multilocularis).

Epidemiological studies have demonstrated that the majority of human individuals exposed to infection with Echinococcus spp. eggs exhibit resistance to disease as shown by either seroconversion to parasite--specific antigens, and/or the presence of 'dying out' or 'aborted' metacestodes, not including hereby those individuals who putatively got infected but did not seroconvert and who subsequently allowed no development of the pathogen. For those individuals where infection leads to disease, the developing parasite is partially controlled by host immunity. In infected humans, the type of immune response developed by the host accounts for the subsequent trichotomy concerning the parasite development: (i) seroconversion proving infection, but lack of any hepatic lesion indicating the failure of the parasite to establish and further develop within the liver; or resistance as shown by the presence of fully calcified lesions; (ii) controlled susceptibility as found in the "conventional" alveolar echinococcosis (AE) patients who experience clinical signs and symptoms approximately 5-15 years after infection, and (iii) uncontrolled hyperproliferation of the metacestode due to an impaired immune response (AIDS or other immunodeficiencies). Immunomodulation of host immunity toward anergy seems to be triggered by parasite metabolites. Beside immunomodulating IL-10, TGFβ-driven regulatory T cells have been shown to play a crucial role in the parasite-modulated progressive course of AE. A novel CD4+CD25+ Treg effector molecule FGL2 recently yielded new insight into the tolerance process in Echinococcus multilocularis infection.

Toward the discovery of vaccine adjuvants:coupling in silico screening and in vitro analysis of antagonist binding to human and mouse CCR4 receptors

Background Adjuvants enhance or modify an immune response that is made to an antigen. An antagonist of the chemokine CCR4 receptor can display adjuvant-like properties by diminishing the ability of CD4+CD25+ regulatory T cells (Tregs) to down-regulate immune responses. Methodology Here, we have used protein modelling to create a plausible chemokine receptor model with the aim of using virtual screening to identify potential small molecule chemokine antagonists. A combination of homology modelling and molecular docking was used to create a model of the CCR4 receptor in order to investigate potential lead compounds that display antagonistic properties. Three-dimensional structure-based virtual screening of the CCR4 receptor identified 116 small molecules that were calculated to have a high affinity for the receptor; these were tested experimentally for CCR4 antagonism. Fifteen of these small molecules were shown to inhibit specifically CCR4-mediated cell migration, including that of CCR4+ Tregs. Significance Our CCR4 antagonists act as adjuvants augmenting human T cell proliferation in an in vitro immune response model and compound SP50 increases T cell and antibody responses in vivo when combined with vaccine antigens of Mycobacterium tuberculosis and Plasmodium yoelii in mice.

In silico identified CCR4 antagonists target regulatory T cells and exert adjuvant activity in vaccination

Adjuvants are substances that enhance immune responses and thus improve the efficacy of vaccination. Few adjuvants are available for use in humans, and the one that is most commonly used (alum) often induces suboptimal immunity for protection against many pathogens. There is thus an obvious need to develop new and improved adjuvants. We have therefore taken an approach to adjuvant discovery that uses in silico modeling and structure-based drug-design. As proof-of-principle we chose to target the interaction of the chemokines CCL22 and CCL17 with their receptor CCR4. CCR4 was posited as an adjuvant target based on its expression on CD4(+)CD25(+) regulatory T cells (Tregs), which negatively regulate immune responses induced by dendritic cells (DC), whereas CCL17 and CCL22 are chemotactic agents produced by DC, which are crucial in promoting contact between DC and CCR4(+) T cells. Molecules identified by virtual screening and molecular docking as CCR4 antagonists were able to block CCL22- and CCL17-mediated recruitment of human Tregs and Th2 cells. Furthermore, CCR4 antagonists enhanced DC-mediated human CD4(+) T cell proliferation in an in vitro immune response model and amplified cellular and humoral immune responses in vivo in experimental models when injected in combination with either Modified Vaccinia Ankara expressing Ag85A from Mycobacterium tuberculosis (MVA85A) or recombinant hepatitis B virus surface antigen (rHBsAg) vaccines. The significant adjuvant activity observed provides good evidence supporting our hypothesis that CCR4 is a viable target for rational adjuvant design.

Perfil imunológico associado à susceptibilidade, resistência e cura na infecção por Leishmania ( Leishmania ) infantum

Visceral Leishmaniasis (VL) is endemic in Brazil and the northeast region had the highest incidence of the disease , despite, in the last 30 years, it has spread to all geographic regions of the country. Leishmania infantum is the m ain etiological agent of VL in Latin America, Europe and North Africa. However, not all infected individuals develop the disease; in fact, the majority present spontaneous re solution of infection without symptoms. The evaluation of the immunological profil e has been mostly conducted stimulating, with Leishmania spp. antigen, peripheral blood mononuclear cells isolated from subjects with VL. These studies showed that VL patients had an inhibition of both, lymphocyte proliferation and proinflammatory response to Leishmania spp. antigen. Our study aimed to evaluate the immune response in active LV, cured post treatment and asymptomatic infection. To reach this aim, we analyzed immunophenotypic features related to activation, Treg and memory lymphocytes, by flow cytometry, as well as, evaluation of cytokine production, in ex vivo or in whole blood culture. In active VL volunteers, a longitu dinal study was conducted with reassessment at 4 and 14 months after clinical cure. The control group included individuals th at live d in endemic region and were either Positive Control, consisting of individuals with positive anti - L eishmania spp. serology and/or positive PCR for Leishmania  spp. and Negative Control composed by individuals with negative anti - Leishmania antibodie s serology and negative PCR for Leishmania . During VL, CD4 lymphocytes showed greater activation and memory profile s and were the major source of cytokines in culture when compared to CD8 lymphocytes , and these were not Leishmania specific. There were act ivated lymphocytes during VL (CD4 + CD69 + :4.9%) when compared to control groups, Positive (CD4 + CD69 + :1.96%, p=0.0045) and Negative (CD4 + CD69 + :1.35%, p=0.006), on the other hand, this was non - specific activation. The lymphocyte activation profile remain ed el evated even 14 months post treatmen t. A fter clinical cure , the activation was Leishmania specific (CD4 + CD25 + absence of SLA: 8.4%, and presence of SLA: 10.7% p=0.0279). CD8 + CD25 + lymphocytes were able to produce Leishmania specific IFN - γ in both, Positive Controls (absence of SLA 5.2% and presence of SLA: 9.5%, p=0.0391) and Cured 4 month (absence of SLA: 3.9%; presence of SLA: 10.7% p=0.0098). Whole blood culture cells, of VL patients, were able to produce IFN - γ, by SLA stimulation (absence of SLA: 28.0 pg ∕mL, and presence: 44.3 pg∕mL p=0.0020) as well as recovered groups (absence of SLA 2.3 pg∕mL and presence of SLA 139.8 pg∕mL, p=0.0005). However, the high level of IL - 10 seem ed to inhibit pro - inflammatory activity of IFN - γ and TNF - α during symptomatic dis ease . Unlike other pro - inflammatory cytokines, active VL group d id not produce Leishmania specific IL - 2 (absence of SLA 2.4 pg∕mL and presence of SLA: 2.6 pg∕mL). Based on these data we conclude that the restoration of lymphocyte activation and decreased i n IL - 10 Leishmania specific production were related to a protective immune profile.

The role of SENP1 in B cell development and differentiation

SUMOylation is a highly dynamic and reversible posttranslational protein modification closely related to ubiquitination. SUMOylation regulates a vast array of different cellular functions, such as cell cycle, nuclear transport, DNA damage response, proliferation and transcriptional activation. Several groups have shown in in vitro studies how important SUMOylation is for early B cell development and survival as well as for later plasma cell differentiation. This thesis focuses on the deSUMOylation protease SENP1 and its in vivo effects on B cell development and differentiation. For this a conditional SENP1 knockout mouse model was crossed to the CD19-Cre mouse strain to generate a B cell specific SENP1 knockout mouse.rnIn our conditional SENP1ff CD19-Cre mouse model we observed normal numbers of all B cell subsets in the bone marrow. However in the spleen we observed an impairment of B cell survival, based on a 50% reduction of the follicular B cell compartment, whereas the marginal zone B cell compartment was unchanged. T cell numbers were comparable to control mice. rnFurther, impairments of B cell survival in SENP1ff CD19-Cre mice were analysed after in vivo blocking of IL7R signalling. The αIL7R treatment in mature mice blocked new B cell formation in the bone marrow and increased apoptosis rates could be observed in splenic SENP1 KO B cells. Additionally, a higher turnover rate of B cells was measured by in vivo BrdU incorporation.rnSince it is known that the majority of transcription factors that are important for the maintenance of the germinal centre reaction or for induction of plasma cell development are SUMOylated, the question arose, how defective deSUMOylation will manifest itself in these processes. The majority of in vitro cultured splenic B cells, stimulated to undergo class switch recombination and plasma cell differentiation underwent activation induced cell death. However, the surviving cells increasingly differentiated into IgM expressing plasma cells. Class switch recombination to IgG1 was reduced. These observations stood in line with observation made in in vivo sheep red blood cell immunization experiments, which showed increased amounts of germinal centres and germinal centre B cells, as well as increased amounts of plasma cells differentiation in combination with decreased class switch to IgG1.rnThese results lead to the conclusion that SENP1 KO B cells increasingly undergo apoptosis, however, B cells that survive SENP1 deficiency are more prone to undergo plasma cell differentiation. Further, the precursors of these plasma cells either are not as capable of undergoing class switch recombination or they do switch to IgG1 and succumb to activation induced cell death. One possible explanation for both scenarios could be a defective DNA damage response mechanisms during class switch recombination, caused by impaired deSUMOylation. rn

In vitro expansion of CD4+CD25highFOXP3+CD127low/- regulatory T cells from peripheral blood lymphocytes of healthy Mycobacterium tuberculosis-infected humans.

CD4+CD25highFOXP3+ regulatory T (Treg) cells have recently been found at elevated levels in the peripheral blood of tuberculosis patients, compared to Mycobacterium tuberculosis latently infected (LTBI) healthy individuals and non-infected controls. Here, we show that CD4+CD25highFOXP3+ T lymphocytes can be expanded in vitro from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of LTBI individuals, but not of uninfected controls by incubating them with BCG in the presence of TGF-beta. These expanded cells from the PBMC of LTBI subjects expressed CTLA-4, GITR and OX-40, but were CD127low/- and have therefore the phenotype of Treg cells. In addition, they inhibited in a dose-dependant manner the proliferation of freshly isolated mononuclear cells in response to polyclonal stimulation, indicating that they are functional Treg lymphocytes. In contrast, incubation of the PBMC with BCG alone preferentially induced activated CD4+ T cells, expressing CD25 and/or CD69 and secreting IFN-gamma. These results show that CD4+CD25highFOXP3+ Treg cells can be expanded or induced in the peripheral blood of LTBI individuals in conditions known to predispose to progression towards active tuberculosis and may therefore play an important role in the pathogenesis of the disease.

Selective accumulation of differentiated FOXP3(+) CD4 (+) T cells in metastatic tumor lesions from melanoma patients compared to peripheral blood

Precise identification of regulatory T cells is crucial in the understanding of their role in human cancers. Here, we analyzed the frequency and phenotype of regulatory T cells (Tregs), in both healthy donors and melanoma patients, based on the expression of the transcription factor FOXP3, which, to date, is the most reliable marker for Tregs, at least in mice. We observed that FOXP3 expression is not confined to human CD25(+/high) CD4(+) T cells, and that these cells are not homogenously FOXP3(+). The circulating relative levels of FOXP3(+) CD4(+) T cells may fluctuate close to 2-fold over a short period of observation and are significantly higher in women than in men. Further, we showed that FOXP3(+) CD4(+) T cells are over-represented in peripheral blood of melanoma patients, as compared to healthy donors, and that they are even more enriched in tumor-infiltrated lymph nodes and at tumor sites, but not in normal lymph nodes. Interestingly, in melanoma patients, a significantly higher proportion of functional, antigen-experienced FOXP3(+) CD4(+) T was observed at tumor sites, compared to peripheral blood. Together, our data suggest that local accumulation and differentiation of Tregs is, at least in part, tumor-driven, and illustrate a reliable combination of markers for their monitoring in various clinical settings.