IFN-gamma Plays a Unique Role in Protection against Low Virulent Trypanosoma cruzi Strain

Background: T. cruzi strains have been divided into six discrete typing units (DTUs) according to their genetic background. These groups are designated T. cruzi I to VI. In this context, amastigotes from G strain (T. cruzi I) are highly infective in vitro and show no parasitemia in vivo. Here we aimed to understand why amastigotes from G strain are highly infective in vitro and do not contribute for a patent in vivo infection. Methodology/Principal Findings: Our in vitro studies demonstrated the first evidence that IFN-gamma would be associated to the low virulence of G strain in vivo. After intraperitoneal amastigotes inoculation in wild-type and knockout mice for TNF-alpha, Nod2, Myd88, iNOS, IL-12p40, IL-18, CD4, CD8 and IFN-gamma we found that the latter is crucial for controlling infection by G strain amastigotes. Conclusions/Significance: Our results showed that amastigotes from G strain are highly infective in vitro but did not contribute for a patent infection in vivo due to its susceptibility to IFN-gamma production by host immune cells. These data are useful to understand the mechanisms underlying the contrasting behavior of different T. cruzi groups for in vitro and in vivo infection.

Infiltration of a mixture of immune cells may be related to good prognosis in patients with differentiated thyroid carcinoma

Objective Immune responses against differentiated thyroid carcinomas (DTC) have long been recognized. We aimed to investigate the role of immune cell infiltration in the progression of DTC. Design We studied 398 patients 253 with papillary and 13 with follicular thyroid cancers, as well as 132 with nonmalignant tissues. Patients and measurements Immune cell infiltration was identified using CD3, CD4, CD8, CD20, CD68 and FoxP3 immunohistochemical markers. In addition, we assessed colocalization of CD4 and IL-17 to identify Th17 lymphocytic infiltration and colocalization of CD33 and CD11b to identify infiltration of myeloid-derived suppressor cells (MDSC). Results Immune cells infiltrated malignant tissues more often than benign lesions. The presence of chronic lymphocytic thyroiditis (CLT) concurrent to DTC, CD68+, CD4+, CD8+, CD20+, FoxP3+ and Th17 lymphocytes but not MDSCs was associated with clinical and pathological features of lower tumour aggressiveness and a more favourable patient outcome. A log-rank test confirmed an association between concurrent CLT, tumour-associated macrophage infiltration, and CD8+ lymphocytes and an increased in disease-free survival, suggesting that evidence of these immune reactions is associated with a favourable prognosis. Conclusion Our data suggest that the tumour or peri-tumoural microenvironment may act to modify the observed pattern of immune response. Immune cell infiltration and the presence of concurrent CLT helped characterize specific tumour histotypes associated with favourable prognostic features.

RNA interference-mediated knockdown of CD49e (α5 integrin chain) in human thymic epithelial cells modulates the expression of multiple genes and decreases thymocyte adhesion

Abstract Background The thymus is a central lymphoid organ, in which bone marrow-derived T cell precursors undergo a complex process of maturation. Developing thymocytes interact with thymic microenvironment in a defined spatial order. A component of thymic microenvironment, the thymic epithelial cells, is crucial for the maturation of T-lymphocytes through cell-cell contact, cell matrix interactions and secretory of cytokines/chemokines. There is evidence that extracellular matrix molecules play a fundamental role in guiding differentiating thymocytes in both cortical and medullary regions of the thymic lobules. The interaction between the integrin α5β1 (CD49e/CD29; VLA-5) and fibronectin is relevant for thymocyte adhesion and migration within the thymic tissue. Our previous results have shown that adhesion of thymocytes to cultured TEC line is enhanced in the presence of fibronectin, and can be blocked with anti-VLA-5 antibody. Results Herein, we studied the role of CD49e expressed by the human thymic epithelium. For this purpose we knocked down the CD49e by means of RNA interference. This procedure resulted in the modulation of more than 100 genes, some of them coding for other proteins also involved in adhesion of thymocytes; others related to signaling pathways triggered after integrin activation, or even involved in the control of F-actin stress fiber formation. Functionally, we demonstrated that disruption of VLA-5 in human TEC by CD49e-siRNA-induced gene knockdown decreased the ability of TEC to promote thymocyte adhesion. Such a decrease comprised all CD4/CD8-defined thymocyte subsets. Conclusion Conceptually, our findings unravel the complexity of gene regulation, as regards key genes involved in the heterocellular cell adhesion between developing thymocytes and the major component of the thymic microenvironment, an interaction that is a mandatory event for proper intrathymic T cell differentiation.

The influence of human papillomavirus type and HIV status on the lymphomononuclear cell profile in patients with cervical intraepithelial lesions of different severity

Abstract Background Immunological alterations are implicated in the increased prevalence of high-grade squamous intraepithelial lesions (HG-SIL) and persistent human papillomavirus (HPV) infection. This study evaluated the expression of CD4, CD8, CD25 (IL-2Rα) and CD28 antigens from SIL biopsies, stratified by HIV status and HPV-type. Biopsies specimens from 82 (35 HIV+) women with a normal cervix, low-grade (LG-SIL) or high-grade lesions (HG-SIL) were studied. CD molecule expression was evaluated by immunohistochemistry and HPV detection/typing performed using PCR techniques. Results CD4 stromal staining was increased in patients with HPV18. Women with HPV16 infection showed decreased: a) CD8 and CD25 stromal staining, b) CD25 staining in LG-SIL epithelium and in HG-SIL stroma. In HIV- women samples, CD28 epithelial staining and CD8 stromal staining surrounding metaplastic epithelium were less intense and even absent, as compared to HIV+ women. Both epithelial and stromal CD8 staining was more intense in the HG-SIL/HIV+ group than in the HG-SIL/HIV- group. Positive correlations were observed between CD4/CD25, CD4/CD28 and CD25/CD28 in the stroma and CD25/CD28 in the epithelium. Conclusion HIV status and HPV-type may influence the lymphomononuclear cell profile present in the spectrum of cervical lesions. The knowledge of the infiltrating cell profile in cervical tumours may help the development of specific anti-tumoural strategies.

Hyaluronidase recruits mesenchymal-like cells to the lung and ameliorates fibrosis

Hyaluronidases (HYALs) comprise a group of enzymes that degrade hyaluronic acid (HA). In this report, we reveal that a single intranasal inoculation of HYAL induces an increase in mononuclear cells within the bronchoalveolar space demonstrating a mesenchymal-like phenotype, expressing stem cell antigen-1 (SCA-1), CD44 and CD73 but not CD34, CD45, CD3, CD4, CD8 or CD19. This influx of mesenchymal stem cell (MSC)-like cells was dependent on leukotriene production within the lung parenchyma. These findings prompted experiments demonstrating that HYAL treatment potently blocked bleomycin-induced lung injury and fibrosis while decreasing transforming growth factor (TGF)-β production and collagen deposition. These data suggest that HYAL is a novel and promising tool to use autologous MSC-like cells in the treatment of pulmonary fibrosis.

Espressione del vascular endothelium growth factor (VEGF) nella micosi fungoide

La micosi fungoide (MF) è un linfoma a cellule T primitivo della cute usualmente indolente negli stadi iniziali, ma con prognosi decisamente peggiore nelle fasi avanzate, ove attualmente non sono presenti strategie terapeutiche tali da indurre remissioni durature. Recenti osservazioni indicano che alti livelli di espressione del vascular endothelial growth factor (VEGF) nelle cellule della MF sembrano correlare con una prognosi peggiore. Nel presente studio, sono state vagliate le eventuali differenze di espressione di VEGF nella MF e nei linfociti T normali. In primo luogo sono stati raffrontati 63 casi di MF con 20 campioni corrispondenti alle diverse sottopopolazioni di linfociti T normali, per stabilire quale fra questi esprimesse maggiori livelli di VEGF. Tale esperimento ha dimostrato che il gene è notevolmente più espresso nella MF. Si è provveduto a stabilire se tale dato sia da correlarsi ad un fenomeno patologico o fisiologico. Quindi sono state eseguite indagini di gene expression profiling (GEP) allo scopo di vagliare i livelli di VEGF nella popolazione linfocitaria T normale (CD4+, CD8+, HLA-DR+ e HLA-DR-): da ciò è risultato che i linfociti T attivati esprimono maggiormente VEGF e che il loro GEP è globalmente paragonabile a quello della MF. Pertanto, i linfociti T attivati sono stati considerati la controparte normale delle cellule della MF. Successivamente si è confrontata l’espressione quantitativa di VEGF nei linfociti T attivati e nelle cellule della MF, evidenziando come questa sia maggiore nella popolazione neoplastica indipendentemente dallo stadio della malattia. Le indagini immunoistochimiche condotte su 18 casi di MF, hanno confermato quanto evidenziato attraverso il GEP. Concludendo, la ricerca ha dimostrato per la prima volta l’espressione di VEGF negli elementi della MF. Ciò porta a supporre che la de-regolazione genica della via di VEGF sia correlata nella patogenesi della MF e che tale molecola possa considerarsi un potenziale bersaglio terapeutico.

Induktion regulatorischer T-Zellen zur Inhibition allergenspezifischer Immunantworten im Mausmodell der Typ I-Allergie

Die Induktion regulatorischer T-Zellen (Treg) spielt im Zusammenhang mit der Kontrolle allergenspezifischer Reaktionen, insbesondere auch im Rahmen einer erfolgreichen Hyposensibilisierung mit hohen Allergendosen, eine zentrale Rolle. In der vorliegenden Arbeit wurden die Mechanismen der Rekrutierung allergenspezifischer Treg daher in einem Mausmodell untersucht, in dem analog zur spezifischen Immuntherapie (SIT) die repetitive Verabreichung von hohen Antigendosen einen IgE-spezifischen Suppressionsmechanismus aktiviert, während die Injektion niedriger Antigendosen eine potente IgE-Antwort induziert. Th1-Zellen sowie konventionelle CD4+CD25+ oder CD8+CD28- Treg konnten als Vermittlerpopulationen des suppressiven Effektes in hochdosig immunisierten Mäusen ausgeschlossen werden. Mittels Transferexperimenten wurden erstmals CD4-CD8- doppelt negative Treg als eine die IgE-Suppression vermittelnde Zellpopulation identifiziert. Desweiteren wurden DNA-Transferexperimente durchgeführt, mit dem Ziel, adaptive Treg zum Zwecke der Inhibition allergenspezifischer Immunreaktionen zu induzieren. Dazu wurden IL-10- bzw. TGF-ß-kodierende Plasmide (pCMV-IL-10, pCMV-TGF-ß) hergestellt und in Kombination mit einem Plasmid, welches das Modellallergen ß-Galaktosidase (ßGal) unter der Kontrolle des DC-spezifischen Fascin-Promotors (pFascin-ßGal) kodierte, Mäusen mit der Genpistole appliziert. Die Expression des Modellallergens in Verbindung mit der konstitutiven Produktion von immunsuppressiven Zytokinen sollte bei den mit den transfizierten DC interagierenden antigenspezifischen T-Zellen zu einer verstärkten Differenzierung von Treg führen. Die Experimente zeigten, dass die Koapplikation von IL-10-kodierenden Plasmiden eine Immunsuppression induziert, die sich in einer verminderten antigenspezifischen Antikörperproduktion, Zytokinproduktion und CTL-Induktion zeigt, die jedoch bei nachfolgender Sensibilisierung mit ßGal-Protein nicht aufrechterhalten werden kann. Dahingegen führte die Koapplikation von TGF-ß-kodierenden Plasmiden verbunden mit einer nachfolgenden Sensibilisierung zu einer leichten Inhibition der IgG1- und IgG2a-Produktion verglichen mit der Vakzinierung mit pFascin-ßGal allein. Dieser inhibitorische Effekt von pCMV-TGF-ß wurde interessanterweise nicht bereits nach der DNA-Immunisierung, sondern erst nach Sensibilisierung mit dem Protein beobachtet.

Misregulation of the tumour suppressor gene CYLD drives hyperactivation of T cells leading to intestinal pathology

The tumour suppressor gene cyld is mutated in familial cylindromatosis, an autosomal-dominant condition that predisposes to multiple skin tumours. The deubiquitinase CYLD acts as a negative regulator of NF-κB signaling. To analyse the function of CYLD in vivo we used the CYLDex7/8 mice, which are characterized by loss of the full-length transcript and overexpression of a short splice variant of CYLD (sCYLD). In CYLDex7/8 mice the overexpression of sCYLD results in splenomegaly and lymphadenopathy. Additionally, the B cell population in spleen and lymph nodes is increased at the expense of T cells. Analysis of CYLDex7/8 T cells showed a significant reduction of CD4 single positive (SP) and CD8 SP T cells in the thymus and in the periphery. By investigating the impact of sCYLD in TCR signaling in thymocytes, we could demonstrate that sCYLD partially inhibited the activation of Zap70 and thereby negatively regulated TCR signaling. In vitro as well as in vivo we could show that CD4+ T cells displayed a hyperactive phenotype, proliferated to a better extent than WT cells and expressed high amounts of inflammatory cytokines such as IL-6 and IL-17A. Western Blots of steady state thymocytes and peripheral CD4+ T cells were performed, showing that the noncanonical pathway was highly upregulated visualized by the expression levels of RelB and p100 leading to a hyperactive phenotype of CD4+ T cells. In order to investigate the contribution of sCYLD in positive and negative selection in the thymus in vivo, the HY-TCR transgene (HYtg) was crossed to CYLDex7/8 mice. The analysis of CYLDex7/8 HYtg males revealed an increase in CD4+CD8+ DP as well as in CD8+ SP thymocytes, suggesting a less pronounced negative selection in CYLD mutant mice compared to HYtg control mice. Interestingly, the impaired negative selection in the thymus was accompanied by a strong colitis phenotype at early ages (4 weeks). Since medullary TECs (mTECs) play an important role in the late stage of T cell development by negatively selecting autoreactive thymocytes, the levels of mTECs in the medullary compartment was investigated. Of note, low numbers of mTECs were observed, combined with decreased expression levels of the mTEC markers UEA-1, keratin-5, claudin-3 and claudin-4. The reduction of mTECs in the medullary compartment could explain the inflammatory phenotype of CD4+ T cells in CYLDex7/8 mice leading to the severe intestinal pathology observed in these mice. Taken together, these results show an important role of sCYLD in T cell development and function as well as in NF-кB signaling of T cells.

Evaluation eines humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzündung

Aus der zunehmenden Prävalenz allergischer Erkrankungen vor allem in den Industrienationen ergibt sich ein erhöhter Bedarf an Grundlagenforschung im Bereich von Allergie und Asthma sowie der Entwicklung innovativer Therapiestrategien. In der vorliegenden Dissertation wurden die immundefizienten Mausstämme NOD-Scid und NOD-Scid gc als vielversprechender translationaler Schritt zwischen dem reinen Tiermodell und der Erprobung neuer Therapieansätze an Probanden in klinischen Studien beleuchtet. Im experimentellen Verlauf der Arbeit wurde ein humanisiertes Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung zunächst in immundefizienten NOD-Scid und darauffolgend in NOD-Scid gc Mäusen etabliert. Diese Mausstämme zeichnen sich durch das Nichtvorhandensein von B- und T-Zellen aus. Im NOD-Scid gc Stamm resultiert aus einer zusätzlichen Mutation des Gens für die gamma-Kette des IL-2 Rezeptors der Verlust von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), was die Immunität in diesem Stamm weiter herabsetzt und eine Humanisierung erleichtert. Die Humanisierung der Mäuse erfolgte durch die intraperitoneale Injektion von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs), die unter Anwendung der Ficoll-Dichtezentrifugation aus dem Blut von Probanden isoliert wurden. Für die Gewinnung der PBMCs wurden zum einen Asthma-Patienten mit einer hochgradigen Sensibilisierung gegen Birkenpollen herangezogen. Zum anderen wurden in Kontrollexperimenten PBMCs nicht-allergischer Probanden verwendet. Während sich für den NOD-Scid Stamm 80 Millionen PBMCs als angemessene Transferzahl erwiesen, reichten für die Rekonstitution des NOD-Scid gc Stammes 5 Millionen PBMCs aus. Eine Analyse der Tiere erfolgte 24 Tage nach Injektion der humanen Zellen. Der Transfer der PBMCs allergischer Asthmatiker führte besonders nach additiver Applikation des Birkenallergens sowie des humanen rekombinanten Zytokins IL-4 und darauffolgender nasaler allergener Provokation zu einer starken pulmonalen Entzündung in den Mäusen. Die nasale Allergenprovokation an den Tagen 20-22 nach PBMC-Transfer erwies sich für das Aufkommen der Inflammation als unbedingt erforderlich. Die nasale Provokation mit Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) mündete in einer herabgesetzten Inflammation ohne Ausprägung einer Atemwegsüberempfindlichkeit (AHR), reduzierten Zellzahlen in der bronchoalveolären Lavage (BAL) sowie verminderten Frequenzen humaner Zellen in den Lungen von Versuchstieren, die mit atopischen PBMCs supplementiert mit Birkenallergen und IL-4 rekonstituiert wurden. Die Allergenabhängigkeit des etablierten Modells wurde anhand von Experimenten untermauert, die verdeutlichten, dass ein Transfer von PBMCs nicht-allergischer Probanden trotz Zugabe des Allergens und humanem IL-4 keine Atemwegsinflammation auslöste. Bei den humanen Zellen, die an Tag 24 nach Rekonstitution in den Mäusen detektiert werden konnten, handelte es sich hauptsächlich um T-Zellen. Innerhalb dieser CD3+ T-Zellen konnten CD4+ und CD8+ T-Zellen differenziert werden. Depletionsexperimente, in denen nach Gewinnung der PBMCs aus dem Blut der Probanden verschiedene T-Zellsubpopulationen (CD3+, CD4+, CD8+) eliminiert wurden, führten zu dem Befund, dass die allergische Atemwegsentzündung in dem System von humanen CD4+ T-Zellen abhängig war. Nach der Etablierung des humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzündung wurde das System zur Analyse des suppressionsfördernden Potentials des HIV-1 - Hüllproteins gp120 genutzt. Die Applikation von gp120 führte zu einer Reduktion der Atemwegsinflammation. Dies äußerte sich in einer Aufhebung der AHR, verminderten Zellzahlen in der BAL sowie dem reduzierten Einstrom humaner T-Zellen in die Lungen der rekonstituierten Tiere. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die anti-inflammatorische Wirkung des gp120 strikt von der Anwesenheit regulatorischer T-Zellen (Tregs) innerhalb der für die Humanisierung genutzten PBMCs abhängig war. Eine Depletion der Tregs vor Transfer in die Mäuse führte zum Verlust der anti-inflammatorischen Effekte des gp120. Diese Ergebnisse sprechen für die Modulation regulatorischer T-Zellen als hoffnungsvolle Maßnahme in der Behandlung allergischer Erkrankungen. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse eröffnen innovative Ansätze zur Analyse neuer Therapiestrategien in einem Testsystem, dass die Erforschung humaner Zellinteraktionen sowie die Wirkung potentieller Arzneistoffe auf humane Zellen unter in vivo Bedingungen erlaubt.

Zur Rolle der Antigendosis in IgE-vermittelten Immunantworten und der allergischen Atemwegsentzündung

Die Verabreichung von hohen Antigendosen im Rahmen der allergenspezifischen Immuntherapie (SIT) resultiert in der Induktion einer allergenspezifischen Toleranz in sensibilisierten Patienten. Vorangegangene Studien der Klinischen Forschergruppe Allergie identifizierten CD4-CD8- doppelt-negative T-Zellen (dnTZ), welche nach wiederholter intraperitonealer Injektion von hohen Dosen (HD) des an das Adjuvans Aluminiumhydroxid adsorbierten Antigens Keyhole Limpet Hemocyanin in Mäusen induziert wurden, als potente Suppressorzellen für die IgE-Produktion. Mäuse, die hingegen mit niedrigen Dosen (LD) desselben Antigens behandelt wurden, entwickelten eine starke, persistierende IgE-Immunantwort. rnIm Fokus meiner Doktorarbeit stand die phänotypische Charakterisierung der dnTZ aus HD-Mäusen sowie die Aufklärung möglicher inhibitorischer Wirkmechanismen. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten und in Anlehnung an die klinische Praxis bei der Durchführung der SIT habe ich bei meinen Untersuchungen die subkutane Injektion ohne Adjuvans als alternative Applikationsroute verwendet. In meinen Studien konnte ich durch die zusätzliche Verwendung des klinisch relevanten Allergens Ovalbumin die Allgemeingültigkeit des Konzepts der antigendosisabhängigen Regulation der IgE- Produktion durch dnTZ verifizieren. Die Vakzinierung mit hohen Antigendosen verhinderte die Ausbildung einer IgE-Produktion in antigenspezifischer Weise. HD- Mäuse wiesen in vitro eine geringere Aktivierung von TH2-Zellen als LD-Mäuse auf. Im Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung wiesen HD-Mäuse eine reduzierte Atemwegsreaktivität sowie eine geringere pulmonale TH2-Zytokin- produktion auf. rnIch konnte zudem tendenziell eine leicht erhöhte Anzahl von dnTZ in HD-Mäusen messen. Die in HD-Mäusen induzierten dnTZ habe ich durchflusszytometrisch charakterisiert, konnte jedoch keinen eindeutigen Marker für suppressive dnTZ identifizieren. In einem adoptiven Transferexperiment war eine T-Zellpopulation von HD-Mäusen aus der γδ-T-Zell-Rezeptor-tragende T-Zellen depletiert worden waren, ähnlich wie die Ausgangs-T-Zellpopulation in der Lage die IgE-Produktion in den Rezipienten zu inhibieren, was darauf schließen lässt, dass die untersuchten regulatorischen dnTZ einen αβ-T-Zell-Rezeptor exprimieren. rn

The role of dendritic cells (DC) in Friend retrovirus-induced immunosuppression and immunotherapeutic applications of functionalized nanoparticles

Friend murine leukemia Virus (FV) infection of immunocompetent mice is a well- established model to acquire further knowledge about viral immune suppression mechanisms, with the aim to develop therapeutics against retrovirus-induced diseases. Interestingly, BALB/c mice are infected by low doses of FV and die from FV-induced erythroleukemia, while C57/BL6 mice are infected by FV only at high viral dose, and remain persistently infected for their whole life. Due to the central role of dendritic cells (DC) in the induction of anti-viral responses, we asked for their functional role in the genotype-dependent sensitivity towards FV infection. In my PhD study I showed that bone marrow (BM)-derived DC differentiated from FV-infected BM cells obtained from FV-inoculated BALB/c (FV susceptible) and C57BL/6 (FV resistant) mice showed an increased endocytotic activity and lowered expression of MHCII and of costimulatory receptors as compared with non-infected control BMDC. FV-infected BMDC from either mouse strain were partially resistant towards stimulation-induced upregulation of MHCII and costimulators, and accordingly were poor T cell stimulators in vitro and in vivo. In addition, FV-infected BMDC displayed an altered expression profile of proinflammator cytokines and favoured Th2 polarization. Ongoing work is focussed on elucidating the functional role of proteins identified as differentially expressed in FV-infected DC in a genotype-dependent manner, which therefore may contribute to the differential course of FV infection in vivo in BALB/c versus C57BL/6 mice. So far, more than 300 proteins have been identified which are differently regulated in FV-infected vs. uninfected DC from both mouse strains. One of these proteins, S100A9, was strongly upregulated specifically in BMDC derived from FV-infected C57BL/6 BM cells. S100A9-/- mice were more sensitive towards inoculation with FV than corresponding wild type (WT) mice (both C57BL/6 background), which suggests a decisive role of this factor for anti-viral defense. In addition, FV-infected S100A9-/- BMDC showed lower motility than WT DC. The future work is aimed to further elucidate the functional importance of S100A9 for DC functions. To exploit the potential of DC for immunotherapeutic applications, in another project of this PhD study the usability of different types of functionalized nanoparticles

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

T cell-mediated hypersensitivity to quinolones: mechanisms and cross-reactivity

BACKGROUND: Quinolones are widely used, broad spectrum antibiotics that can induce immediate- and delayed-type hypersensitivity reactions, presumably either IgE or T cell mediated, in about 2-3% of treated patients. OBJECTIVE: To better understand how T cells interact with quinolones, we analysed six patients with delayed hypersensitivity reactions to ciprofloxacin (CPFX), norfloxacin (NRFX) or moxifloxacin (MXFX). METHODS: We confirmed the involvement of T cells in vivo by patch test and in vitro by means of the lymphocyte proliferation test (LTT). The nature of the drug-T cell interaction as well as the cross-reactivity with other quinolones were investigated through the generation and analysis (flow cytometry and proliferation assays) of quinolone-specific T cell clones (TCC). RESULTS: The LTT confirmed the involvement of T cells because peripheral blood mononuclear cells (PBMC) mounted an enhanced in vitro proliferative response to CPFX and/or NRFX or MXFX in all patients. Patch tests were positive after 24 and 48 h in three out of the six patients. From two patients, CPFX- and MXFX-specific CD4(+)/CD8(+) T cell receptor (TCR) alphabeta(+) TCC were generated to investigate the nature of the drug-T cell interaction as well as the cross-reactivity with other quinolones. The use of eight different quinolones as antigens (Ag) revealed three patterns of cross-reactivity: clones exclusively reacting with the eliciting drug, clones with a limited cross-reactivity and clones showing a broad cross-reactivity. The TCC recognized quinolones directly without need of processing and without covalent association with the major histocompatability complex (MHC)-peptide complex, as glutaraldehyde-fixed Ag-presenting cells (APC) could present the drug and washing quinolone-pulsed APC removed the drug, abrogating the reactivity of quinolone-specific TCC. CONCLUSION: Our data show that T cells are involved in delayed immune reactions to quinolones and that cross-reactivity among the different quinolones is frequent.

Efalizumab-associated papular psoriasis

BACKGROUND: Efalizumab is a human anti-CD11a monoclonal antibody used in the treatment of patients with moderate to severe plaque psoriasis. Some of the patients develop new papular lesions during treatment, which are predominantly located in the flexural regions. OBSERVATION: Four patients with recalcitrant psoriasis undergoing treatment with efalizumab presented with erythematous, partly scaly papules and small plaques on previously unaffected areas after 4 to 10 weeks of efalizumab therapy. Tissue sections of biopsy specimens were stained with hematoxylin-eosin, and immunohistochemical staining was performed using monoclonal antibodies against CD3, CD4, CD8, T-cell-restricted intracellular antigen 1, granzyme B, neutrophil elastase, CD68, CD1a, CD11c, HLA-DR, CD25, CD20, and CD56. Histopathological and immunohistochemical examination of the lesions showed features consistent with psoriasis and activation of various leukocyte subtypes including T cells, dendritic cells, macrophages, and neutrophils. CONCLUSIONS: Papular eruptions appearing during efalizumab therapy represent new psoriatic lesions and could be referred to as efalizumab-associated papular psoriasis (EAPP). They usually do not necessitate termination of efalizumab therapy and may optionally be treated with topical corticosteroids. Dermatologists should be aware of these lesions and inform their patients accordingly.

Maculopapular drug eruptions

Maculopapular (exanthematous) reactions are the most common adverse drug eruptions affecting the skin. Several studies indicate that immunological mechanisms including cytotoxic T cells (CD4+ > CD8+), both type 1 (e.g. IFN- γ ) and type 2 (e.g. IL-5) cytokines and various chemokines are critically involved in the pathogenesis of these eruptions. While maculopapular exanthems can virtually be elicited by any drug, antimicrobials (e.g. Β -lactam antibiotic, sulfonamides), anticonvulsants, allopurinol, and NSAIDs are most frequently involved. Clinical manifestations are variable and range from faint macules to widespread erythematous and maculopapular lesions, which usually begin on the trunk, neck and upper extremities and subsequently spread downwards in a symmetrical fashion. Although the clinical course is often relatively mild, these exanthems may sometimes progress to erythroderma or represent the beginning of even more severe drug reactions like Stevens-Johnson syndrome, toxic epidermal necrolysis or a drug rash with eosinophilia and systemic symptoms. In most cases, management includes early withdrawal of the offending drug and usually supportive treatment with emollients, topical corticosteroids and systemic antihistamines depending on the severity of the eruption. Allergological work-up is recommended to provide the patient with appropriate information about the causative drug and possible alternatives for future use.