On Integral Means for Fractional Calculus Operators of Multivalent Functions

2000 Mathematics Subject Classification: Primary 30C45, Secondary 26A33, 30C80

Towards antibody-mediated targeting of dendritic cells for cancer immunotherapy with multivalent polymer-antigen conjugates

Der Fokus dieser Arbeit lag auf der definierten Synthese multifunktioneller Polymer-Konjugate zur Anwendung in der Krebs-Immunotherapie. Durch gezielte Variation der Kon-jugationsbedingungen wurde Zusammensetzung, Größe und Aggregationsverhalten in Zell-medium sowie in humanem Serum untersucht. Nach definierter physikalisch-chemischer Charakterisierung wurde dann die induzierte Antigen-Präsentation zur Aktivierung der T-Zellproliferation analysiert.rnDafür wurden zwei verschiedene polymere Carrier-Systeme gewählt, lineares Poly-L-lysin und eine Polylysinbürste (PLL-Bürste). Es wird vermutet, dass die PLL-Bürste aufgrund der anisotropen Form eine bessere Verteilung im Körper und eine verlängerte Zirkulationsdauer zeigen wird. Die zu konjugierenden biologisch aktiven Komponenten waren der antiDEC205-Antikörper (aDEC205) für die gezielte Adressierung CD8-positiver dendritischer Zellen (DC), ein Ovalbumin (OVA)-spezifisches Antigen mit der Kernsequenz SIINFEKL für die Spezifität der Immunantwort gegen Krebszellen, die dieses Antigen tragen, und ein immunaktivieren-der TLR9-Ligand, CpG1826. Die Effizienz dieses Konjugates dendritische Zellen zu aktivieren, welche wiederum eine Immunantwort gegen OVA-exprimierende Krebszellen induzieren, wurde durch die Konjugation aller Komponenten am identischen Trägermolekül deutlich höher erwartet.rnLineares Poly-L-lysin diente als Modellsystem um die Konjugationschemie zu etablieren und dann auf die zylindrische Polylysinbürste zu übertragen. Anhand dieser polymeren Träger wurde das Verhalten der verschiedenen Topologien des Knäuels und der Bürste im Hinblick auf den Einfluss struktureller Unterschiede sowohl auf Konjugationsreaktionen als auch auf das in situ und in vitro Verhalten untersucht.rnFluoreszenzmarkiertes Antigen und der CpG Aktivator konnten jeweils aufgrund einer Thiol-Modifizierung an die Thiol-reaktive Maleimidgruppe des heterobifunktionellen Linkers Sulfo-SMCC an PLL-AlexaFluor48 konjugiert werden. Anschließend wurde aDEC205-AlexaFluor647 an PLL gekoppelt, entweder durch Schiff Base-Reaktion des oxidierten Antikörpers mit PLL und anschließender Reduzierung oder durch Click-Reaktion des PEG-Azids modifizierten An-tikörpers mit Dicyclobenzylcyclooctin (DIBO)-funktionalisiertem PLL. Die Konjugation der biologisch aktiven Komponenten wurde mit Durchflusszytometrie (FACS) und konfokaler Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) untersucht und die Zusammensetzung des Konjugatesrnmittels UV/Vis-Spektroskopie bestimmt. Die PLL-Bürste alleine zeigte eine hohe Zytotoxizität bei HeLa und JAWS II Zelllinien, wohingegen lineares PLL und PLL-Konjugate sowie die PLL Bürsten-Konjugate keine ausgeprägte Zytotoxizität aufwiesen. Die Polymer-Konjugate wie-sen keine Aggregation in Zellmedium oder humanem Serum auf, was mittels winkelabhängi-ger dynamischer Lichtstreuung bestimmt wurde. CLSM Aufnahmen zeigten Kolokalisation der an die einzelnen Komponenten gebundenen Fluoreszenzfarbstoffe in dendritischen Zel-len, was die erfolgreiche Konjugation und Internalisierung der Konjugate in die Zellen bele-gen konnte. FACS Messungen ergaben eine geringfügig erhöhte Aufnahme des adressierten PLL-Antigen-Antikörper-Konjugates verglichen mit dem PLL-Antigen-Konjugat. Experimente mit dem „Specific Hybridization Internalization Sensor“ (SHIP) zeigten jedoch nur Aufnahme der PLL-Konjugate in CD8+ unreife DC, nicht in reife DC, die nicht mehr unspezifisch, sondern nur noch über Rezeptoren internalisieren. Dies bewies die unspezifische Aufnahme des Kon-jugates, da Antikörper-Konjugation keine Rezeptor-vermittelte Endozytose in reife DC indu-zieren konnte. T-Zell-Proliferationsassays ergaben eine Aktivierung von CD8+ T-Zellen indu-ziert durch Antigen-tragende Konjugate, wohingegen Konjugate ohne Antigen als Negativ-kontrollen dienten und keine T-Zell-Proliferation erzielten. Es konnte jedoch kein Unter-schied zwischen adressierten und nicht adressierten Konjugaten aufgrund der unspezifischen Aufnahme durch das Polymer beobachtet werden. Lösliches SIINFEKL alleine bewirkte schon bei geringeren Konzentrationen eine T-Zell-Proliferation.rnEs war somit möglich, drei biologischen Komponenten an einen polymeren Träger zu konju-gieren und diese Konjugate im Hinblick auf Zusammensetzung, Größe, Internalisierung in dendritische Zellen und Aktivierung der T-Zell-Proliferation zu untersuchen. Außerdem wur-de die Konjugationschemie erfolgreich von dem Modellsystem des linearen PLL auf die PLL-Bürste übertragen. Die Polymer-Konjugate werde unspezifisch in DC aufgenommen und in-duzieren T-Zellproliferation, die mit Antigen-Präsentationsassays nachgewiesen wird. Es konnte jedoch durch Konjugation des Antikörpers keine Rezeptor-vermittelte Aufnahme in CD8+ DC erzielt werden.rnDiese Studien stellen einen erfolgsversprechenden ersten Schritt zur Entwicklung neuer Na-nomaterialien für die Anwendung in Krebs-Immuntherapie dar.

Defective pituitary function and gamete interactions in $\beta$1,4-galactosyltransferase null mice

Despite much attention, the function of oligosaccharide chains of glycoproteins remains largely unknown. Our understanding of oligosaccharide function in vivo has been limited to the use of reagents and targeted mutations that eliminate entire oligosaccharide chains. However, most, if not all biological functions for oligosaccharides have been attributed to specific terminal sequences on these oligosaccharides, yet there have been few studies to examine the consequences of modifying terminal oligosaccharide structures in vivo. To address this issue, mice were created bearing a targeted mutation in $\beta$1,4-galactosyltransferase, an enzyme responsible for elaboration of many of the proposed biologically-active carbohydrate epitopes. Most galactosyltransferase-null mice died within the first few weeks after birth and were characterized by stunted growth, thin skin, sparse hair, and dehydration. In addition, the adrenal cortices were poorly stratified and spermatogenesis was delayed. The few surviving adults had puffy skin (myxedema), difficulty delivering pups at birth (dystocia), and failed to lactate (agalactosis). All of these defects are consistant with endocrine insufficiency, which was confirmed by markedly decreased levels of serum thyroxine. The anterior pituitary gland appeared functionally delayed in newborn mutant mice, since the constituent cells were quiescent and nonsecretory, unlike that of control littermates. However, the anterior pituitary acquired a normal secretory phenotype during neonatal development, although it remained abnormally small and its glycoprotein hormones were devoid of $\beta$1,4-galactosyl residues. These results support in vitro studies suggesting that incomplete glycosylation of pituitary hormones leads to the creation of hormone antagonists that down regulate subsequent endocrine function producing polyglandular endocrine insufficiency. More surprisingly, the fact that some mice survive this neonatal period indicates the presence of a previously unrecognized compensatory pathway for glycoprotein hormone glycosylation and/or action.^ In addition to its well-studied biosynthetic function in the Golgi complex, a GalTase isoform is also expressed on the sperm surface where it functions as a gamete receptor during fertilization by binding to its oligosaccharide ligand on the egg coat glycoprotein, ZP3. Aggregation of GalTase by multivalent ZP3 oligosaccharides activates a G-protein cascade leading to the acrosome reaction. Although GalTase-null males are fertile, the mutant sperm bind less ZP3 than wild-type sperm, and are unable to undergo the acrosome reaction in response to either zona pellucida glycoproteins or to anti-GalTase anti-serum, as do wild-type sperm. However, mutant and wild-type sperm undergo the acrosome reaction normally in response to calcium ionophore which bypasses the requirement for ZP3 binding. Interestingly, the phenotype of the GalTase-null sperm is reciprocal to that of sperm that overexpress surface GalTAse and which bind more ZP3 leading to precocious acrosome reactions. These results confirm that GalTase functions as at least one of the sperm receptors for ZP3, and that GalTase participates in the ZP3-induced signal transduction pathway during zona pellucida-induced acrosome reactions. ^

Multivalent DNA-binding properties of the HMG-1 proteins.

HMG-I proteins are DNA-binding proteins thought to affect the formation and function of transcription complexes. Each protein contains three DNA-binding motifs, known as AT-hooks, that bind in the minor groove of AT tracts in DNA. Multiple AT-hooks within a polypeptide chain should contact multiple AT tracts, but the rules governing these interactions have not been defined. In this study, we demonstrate that high-affinity binding uses two or three appropriately spaced AT tracts as a single multivalent binding site. These principles have implications for binding to regulatory elements such as the interferon beta enhancer, TATA boxes, and serum response elements.

An approximate method for the solution of an influence function foil rolling model

Fleck and Johnson (Int. J. Mech. Sci. 29 (1987) 507) and Fleck et al. (Proc. Inst. Mech. Eng. 206 (1992) 119) have developed foil rolling models which allow for large deformations in the roll profile, including the possibility that the rolls flatten completely. However, these models require computationally expensive iterative solution techniques. A new approach to the approximate solution of the Fleck et al. (1992) Influence Function Model has been developed using both analytic and approximation techniques. The numerical difficulties arising from solving an integral equation in the flattened region have been reduced by applying an Inverse Hilbert Transform to get an analytic expression for the pressure. The method described in this paper is applicable to cases where there is or there is not a flat region.

Smoothing a Discrete Hazard Function for the Number of Patients Colonized with Methicillin-Resistance Staphylococcus Aureus in an Intensive Care Unit

A new method for estimating the time to colonization of Methicillin-resistant Staphylococcus Aureus (MRSA) patients is developed in this paper. The time to colonization of MRSA is modelled using a Bayesian smoothing approach for the hazard function. There are two prior models discussed in this paper: the first difference prior and the second difference prior. The second difference prior model gives smoother estimates of the hazard functions and, when applied to data from an intensive care unit (ICU), clearly shows increasing hazard up to day 13, then a decreasing hazard. The results clearly demonstrate that the hazard is not constant and provide a useful quantification of the effect of length of stay on the risk of MRSA colonization which provides useful insight.