PGE2-Induced IDO1 Inhibits the Capacity of Fully Mature DCs to Elicit an In Vitro Antileukemic Immune Response.

In the last years, dendritic cells (DC) have been evaluated for antitumor vaccination. Although DC-based vaccines have raised great expectations, their clinical translation has been largely disappointing. For these results, several explanations have been proposed. In particular, the concomitant expression by DCs of tolerogenic pathways, such as the immunosuppressive agent indoleamine 2,3-dioxygenase-1 (IDO1), has been demonstrated. The aim of this study is to evaluate both the stimulatory and the tolerogenic feature of monocyte-derived DCs (Mo-DCs) after maturation with PGE2. In particular, the role of IDO1 expression in PGE2-matured Mo-DCs has been addressed. Here we show that PGE2, which is required for full maturation of DCs, is one mediator of DC tolerance by enhancing IDO1. PGE2-mediated expression of IDO1 results in the production of kynurenine, in the generation of Tregs, and in the inhibition of either the allogeneic or the autologous antigen-specific stimulatory capacity of DCs. When pulsed with leukemic lysates and matured with PGE2, DCs are impaired in the induction of IFN-γ secreting CD4(+) and CD8(+) T cells due to IDO1 upregulation. Moreover, the inhibition of IDO1 enhances the antileukemic response. Overall, these results point toward the use of IDO1 inhibitors to enhance the vaccination capacity of DCs, matured with PGE2.

Resident tissue macrophages within the normal rat iris lack immunosuppressive activity and are effective antigen-presenting cells

Despite extensive study of the numerous immunoregulatory mechanisms that contribute to the immune-privileged nature of the anterior chamber (AC) of the eye, little is known of the functional nature of antigen-presenting cells (APC) present in the tissues adjoining the AC. In the present study, we have compared the antigen-presenting capacity of dendritic cells (DC) and macrophages isolated from the normal rat iris. Whereas iris DC exhibited a potent ability to stimulate resting allogeneic T cells in MLR cultures (an in-vitro correlate of the ability to induce primary T cell responses), resident iris macrophages displayed negligible MLR-stimulatory capacity. Significantly, iris macrophages could efficiently elicit proliferation of primed antigen-specific T cells (an in-vitro correlate of the ability to act as local APC in secondary responses). This antigen-presenting activity was approximately half that of fully mature iris DC and considerably greater than that of freshly isolated iris DC. A key contributor to the effectiveness of resident iris macrophage antigen presentation was considered to be the absence of lymphocytostatic control of T cell proliferation exerted by these cells. The results indicate dichotomous but complementary roles for DC (immune surveillance) and macrophages (local antigen presentation in secondary responses) in this tissue.

CD40 ligation conditions dendritic cell antigen-presenting function through sustained activation of NF-kappa B

An understanding of the biochemical control of dendritic cell (DC) differentiation/activation is essential for improving T cell immunity by various immunotherapeutic approaches, including DC immunization. Ligation of CD40 enhances DC function, including conditioning for CTL priming. NF-kappaB, and particularly RelB, is an essential control pathway for myeloid DC differentiation. Furthermore, RelB regulates B cell Ag-presenting function. We hypothesized that CD40 ligand (CD40L) and TNF-alpha, which differ in their capacity to condition DC, would also differ in their capacity to activate NF-kappaB. DC differentiated for 2 days from monocytes in the presence of GM-CSF and IL-4 were used as a model, as NF-kappaB activity was constitutively low. The capacity of DC to activate T cells following CD40L treatment was enhanced compared with TNF-alpha treatment, and this was NF-kappaB dependent. Whereas RelB/p50 translocation induced by TNF-alpha was attenuated after 6 h, RelB/p50 nuclear translocation induced by CD40L was sustained for at least 24 h. The mechanism of this difference related to enhanced degradation of IkappaBalpha following CD40L stimulation. However, NF-kappaB activation induced by TNF-alpha could be sustained by blocking autocrine IL-10. These data indicate that NF-kappaB activation is essential for T cell activation by DC, and that this function is enhanced if DC NF-kappaB activation is prolonged. Because IL-10 moderates DC NF-kappaB activation by TNF-alpha, sustained NF-kappaB activation can be achieved by blocking IL-10 in the presence of stimuli that induce TNF-alpha.

Optimization of production of anti-cancer vaccines based on dendritic cells

Cancer remains as one of the top killing diseases in first world countries. It’s not a single, but a set of various diseases for which different treatment approaches have been taken over the years. Cancer immunotherapy comes as a “new” breath on cancer treatment, taking use of the patients’ immune system to induce anti-cancer responses. Dendritic Cell (DC) vaccines use the extraordinary capacity of DCs’ antigen presentation so that specific T cell responses may be generated against cancer. In this work, we report the ex vivo generation of DCs from precursors isolated from clinical-grade cryopreserved umbilical cord blood (UCB) samples. After the thawing protocol for cryopreserved samples was optimized, the generation of DCs from CD14+ monocytes, i.e., moDCs, or CD34+ hematopoietic stem cells (HSCs), i.e, CD34-derived DCs, was followed and their phenotype and function evaluated. Functional testing included the ability to respond to maturation stimuli (including enzymatic removal of surface sialic acids), Ovalbumin-FITC endocytic capacity, cytokine secretion and T cell priming ability. In order to evaluate the feasibility of using DCs derived from UCB precursors to induce immune responses, they were compared to peripheral blood (PB) moDCs. We observed an increased endocytosis capacity after moDCs were differentiated from monocyte precursors, but almost 10-fold lower than that of PB moDCs. Maturation markers were absent, low levels of inflammatory cytokines were seen and T cell stimulatory capacity was reduced. Sialidase enzymatic treatment was able to mature these cells, diminishing endocytosis and promoting higher T cell stimulation. CD34-derived DCs showed higher capacity for both maturation and endocytic capacity than moDCs. Although much more information was acquired from moDCs than from CD34-derived DCs, we conclude the last as probably the best suited for generating an immune response against cancer, but of course much more research has to be performed.

In vivo lymphocyte activation and apoptosis by lectins of the Diocleinae subtribe

This paper reports the overall effects of three lectins, extracted from Canavalia brasiliensis, Dioclea violacea, and D. grandiflora, on BALB/c mice popliteal draining lymph nodes. These lectins have presented high stimulatory capacity on lymph node T cells. Additionally, they were able to induce apoptosis and inflammation (frequently associated with high endothelial venule necrosis). The data presented here suggest that the Diocleinae lectins studied can stimulate in vivo T cell activation and apoptosis, as well as present important side effects.

Extensive remodeling of DC function by rapid maturation-induced transcriptional silencing.

The activation, or maturation, of dendritic cells (DCs) is crucial for the initiation of adaptive T-cell mediated immune responses. Research on the molecular mechanisms implicated in DC maturation has focused primarily on inducible gene-expression events promoting the acquisition of new functions, such as cytokine production and enhanced T-cell-stimulatory capacity. In contrast, mechanisms that modulate DC function by inducing widespread gene-silencing remain poorly understood. Yet the termination of key functions is known to be critical for the function of activated DCs. Genome-wide analysis of activation-induced histone deacetylation, combined with genome-wide quantification of activation-induced silencing of nascent transcription, led us to identify a novel inducible transcriptional-repression pathway that makes major contributions to the DC-maturation process. This silencing response is a rapid primary event distinct from repression mechanisms known to operate at later stages of DC maturation. The repressed genes function in pivotal processes--including antigen-presentation, extracellular signal detection, intracellular signal transduction and lipid-mediator biosynthesis--underscoring the central contribution of the silencing mechanism to rapid reshaping of DC function. Interestingly, promoters of the repressed genes exhibit a surprisingly high frequency of PU.1-occupied sites, suggesting a novel role for this lineage-specific transcription factor in marking genes poised for inducible repression.

Biomedical nanoparticles modulate specific CD4(+) T cell stimulation by inhibition of antigen processing in dendritic cells

Understanding how nanoparticles may affect immune responses is an essential prerequisite to developing novel clinical applications. To investigate nanoparticle-dependent outcomes on immune responses, dendritic cells (DCs) were treated with model biomedical poly(vinylalcohol)-coated super-paramagnetic iron oxide nanoparticles (PVA-SPIONs). PVA-SPIONs uptake by human monocyte-derived DCs (MDDCs) was analyzed by flow cytometry (FACS) and advanced imaging techniques. Viability, activation, function, and stimulatory capacity of MDDCs were assessed by FACS and an in vitro CD4(+) T cell assay. PVA-SPION uptake was dose-dependent, decreased by lipopolysaccharide (LPS)-induced MDDC maturation at higher particle concentrations, and was inhibited by cytochalasin D pre-treatment. PVA-SPIONs did not alter surface marker expression (CD80, CD83, CD86, myeloid/plasmacytoid DC markers) or antigen-uptake, but decreased the capacity of MDDCs to process antigen, stimulate CD4(+) T cells, and induce cytokines. The decreased antigen processing and CD4(+) T cell stimulation capability of MDDCs following PVA-SPION treatment suggests that MDDCs may revert to a more functionally immature state following particle exposure.

Innate immune response to poxvirus vectors

Summary : A large body of evidence indicates that the innate immune system plays a key role in host response to viral infection. Recently, Toll-like receptors (TLRs), RIG-I-like receptors (RLRs), and NOD-like receptor receptors (NLRs) have emerged as key innate immune sensors of microbial products, eliciting intracellular signaling and leading to the production of chemokines, cytokines and interferons (IFNs) that shape innate immune responses and coordinate the development of adaptive immunity. Poxviruses are currently developed as vaccines vectors for infectious diseases such as HIV, tuberculosis and malaria. Modified vaccinia virus Ankara (MVA) and New York vaccinia virus (NWAC) are attenuated, replication deficient strains of poxvirus. The mechanisms underlying innate immune responses to MVA and NYVAC are poorly characterized. Thus, the objectives of the project were to determine the innate immune profile stimulated by poxviruses in innate immune cells and to evaluate the impact of modifications in the viral genome on MVA and NYVAC immunogenicity. MVA stimulated the production of abundant amounts of chemokines and IFNß but low levels of cytokines by human macrophages. In contrast, NYVAC weakly stimulated the production of all mediators. Interestingly, MVA and NYVAC strongly stimulated innate immune responses in vivo and in human whole blood, suggesting that a soluble factors}, possibly a complement component, was required for optimal activation of innate immune cells by poxviruses. Modified MVA and NYVAC produced by single or multiple deletions of viral genes targeting crucial pathways of host innate immunity, and mutant poxviruses with limited replication capacity, increased the production of pro-inflammatory molecules by human whole blood. Gene expression profiling in human macrophages confirmed the increased immunologic stimulatory capacity of modified poxviruses. The pathways activated by MVA and NYVAC in innate immune cells were described by analysing the response of knockdown or shRNA transduced macrophages with impaired expression of TLRs and their adaptors (MyD8$ and TRIF), RLRs (RIG-I, MDA-5 and the adaptor IPS-1) and the NALP3 inflammasome composed óf the NLR NALP3, caspase-1 and ASC. These experiments revealed a critical role for TLR2-TLR6-MyD88 in the production of tFNß-independent chemokines and of MDA-5-IPS-1 in the production of IFNß and IFNßdependent chemokines. The transcription of the iL1b gene encoding for the IL-1ß cytokine was initiated through TLR2-MyD88, whereas the maturation and the secretion of IL-1ß were controlled by the NALP3 inflammasome. Finally, we analyzed the role of macrophage migration inhibitory factor (MIF), a mediator of inflammation and innate immune responses, in MVA infection. We observed that MVA infection increased MIF production by innate immune cells and that MIF deficiency impaired macrophage and dendritic cell responses (ie migration, maturation, cytokine and IFN production) to MVA infection in vitro and in vivo. Moreover, MIF-deficiency resulted in delayed anti-MVA specific antibody production in mice immunized with the virus. In conclusion, we demonstrate. that poxviruses can be modified genetically to improve their immunogenicity. We also report the first comprehensive analysis of poxvirus sensing by innate immune cells, showing that the TLR, RLR and NLR pathways play specific and coordinated roles in regulating cytokine, chemokine and IFN response to poxvirus infection. Finally, we show that MIF is an integral host component involved in innate and adaptive immune responses to MVA infection. The present findings provide important information relevant to the study of the pathogenesis of poxvirus infections and allow a better understanding of the immunogenic potential of vaccine vectors, which is required for the development of optimized modìfied pox-vaccine vectors.

Dysregulated circulating dendritic cell function in ulcerative colitis is partially restored by probiotic strain Lactobacillus casei Shirota

BACKGROUND: Dendritic cells regulate immune responses to microbial products and play a key role in ulcerative colitis (UC) pathology. We determined the immunomodulatory effects of probiotic strain Lactobacillus casei Shirota (LcS) on human DC from healthy controls and active UC patients. METHODS: Human blood DC from healthy controls (control-DC) and UC patients (UC-DC) were conditioned with heat-killed LcS and used to stimulate allogeneic T cells in a 5-day mixed leucocyte reaction. RESULTS: UC-DC displayed a reduced stimulatory capacity for T cells (P < 0.05) and enhanced expression of skin-homing markers CLA and CCR4 on stimulated T cells (P < 0.05) that were negative for gut-homing marker β7. LcS treatment restored the stimulatory capacity of UC-DC, reflecting that of control-DC. LcS treatment conditioned control-DC to induce CLA on T cells in conjunction with β7, generating a multihoming profile, but had no effects on UC-DC. Finally, LcS treatment enhanced DC ability to induce TGFβ production by T cells in controls but not UC patients. CONCLUSIONS: We demonstrate a systemic, dysregulated DC function in UC that may account for the propensity of UC patients to develop cutaneous manifestations. LcS has multifunctional immunoregulatory activities depending on the inflammatory state; therapeutic effects reported in UC may be due to promotion of homeostasis.

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.

Assessing the role of sCYLD and Bcl-3 in immune regulation

CYLD is a deubiquitinating enzyme, which negatively regulates NF-κB signaling by removing Lys63-linked polyubiquitin chains from its substrates. In mice, there are two variants of CYLD: full-length CYLD (FL-CYLD) and its short splice variant sCYLD. sCYLD lacks the NEMO and TRAF2 binding sites and CYLDex7/8 mice, which have been generated in our laboratory, overexpress sCYLD in the absence of the full length transcript. In this thesis, we show that bone marrow-derived macrophages (BMDCs) overexpressing sCYLD display a hyperactive phenotype. They have increased levels of the inflammatory cytokines IL-6 and TNFα, have exaggerated stimulatory capacity and fail to induce tolerance in in vivo experiments. CYLDex7/8 BMDCs have increased levels of nuclear Bcl-3, which we could show to be directly induced by sCYLD expression. NF-κB signaling was markedly upregulated in CYLDex7/8 BMDCs.rnBcl-3 overexpressing BMDCs with normal CYLD expression, however, were not hyperactive, suggesting that Bcl-3 overexpression is not sufficient for causing the observed phenotype. Taken together we propose a model in which the exclusive overexpression of sCYLD with high nuclear levels of Bcl-3 in BMDCs is accompanied by an increased NF-κB activation, resulting in a hyperactive phenotype.rnWe further analyzed macrophages overexpressing sCYLD using the LysMcre CyldFL/FL strain, but could not detect differences in activation marker expression, cytokine secretion or iNOS production. LysMcre CyldFL/FL mice immunized with MOG35-55 peptide showed a more severe course of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which could not be explained by enhanced levels of MHC class II on CNS-resident macrophages and microglia or increased T cell infiltration.rnMice overexpressing Bcl-3 in T cells develop spontaneous colitis. They have less peripheral memory/effector T cells and less Th1 cells, whereas Th17 numbers are normal. Naïve T cells overexpressing Bcl-3 show defects in in vitro differentiation to the Th1 or Th17 fate. CD4+ T cells overexpressing Bcl-3 show enhanced survival capacity in in vitro culture, but have a defect in proliferative capacity when stimulated in vitro or when adoptively transferred into lymphopenic hosts.

Generierung und Charakterisierung tolerogener muriner dendritischer Zellen

Mechanismen der zentralen und der peripheren Toleranz schützen den Körper vor Immunreaktionen gegen körpereigenes Gewebe oder gegen harmlose Umweltantigene. An der Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz sind tolerogene Dendritische Zellen (DC) beteiligt. Tolerogene DC können in vitro u.a. mit Hilfe von immunsuppressiven und antiinflammatorischen Substanzen, aber auch durch virale Transduktionen, die zur Denovo- oder Überexpression toleranzassoziierter Moleküle führen, generiert werden. rnDa die Wirkung einiger immunmodulatorischer Substanzen über den intrazellulären sekundären Botenstoff cAMP vermittelt wird, sollte getestet werden, welchen Einfluss eine direkte Erhöhung des intrazellulären cAMP-Niveaus mittels Dibutyryl-cyclo-Adenosin-3´,5´-Mono-Phoshat (db-cAMP) auf die phänotypischen und funktionellen Eigenschaften von BM-DC („bone marrow derived dendritic cells“) hat.rnIm Vergleich zu unbehandelten BM-DC wiesen db-cAMP-DC ein vermindertes T-Zell-Stimulierungs-potenzial auf. Dieses verminderte T-Zell-Stimulierungspotenzial wird teilweise über die Proteinkinase A, nicht aber über Cyclooxygenase-2 (Cox-2) vermittelt. rnAnhand der FACS-Analyse mit DC- und MDSC- („myeloid derived suppressor cells“) spezifischen Markern konnte gezeigt werden, dass es sich bei den db-cAMP-DC um CD11c-positive DC mit einer vergleichsweise niedrigen Expression von MHCII und kostimulatorischen Oberflächenmolekülen handelt. Des Weiteren zeigte sich, dass sie verglichen mit BM-DC eine vermehrte mRNA-Expression der koinhibitorischen Moleküle B7-H1 und LIGHT und der toleranzassoziierten Moleküle FcγRIIB, HO-1 und Cox-2 aufweisen. Mittels ELISA konnte eine gesteigerte Expression der HO-1- und eine moderat gesteigerte PGE2-Synthese beobachtet werden. PGE2 wird mit Hilfe der Cox-2 aus Arachidonsäure gebildet.rnIm Gegensatz zu BM-DC wiesen db-cAMP-DC in beiden Reifungsstadien ein verändertes Zytokinprofil auf: Auf mRNA-Ebene zeigte sich, dass db-cAMP-DC verglichen mit BM-DC vermehrt IL-1RA und IL-10 exprimieren. Dieser Unterschied konnte für IL-10 auch mittels ELISA bestätigt werden. In den Kulturüberständen der stimulierten db-cAMP-DC konnte, im Gegensatz zu denen stimulierter BM-DC, kaum bioaktives IL-12 nachgewiesen werden. rnDb-cAMP-DC induzierten des Weiteren in kokultivierten allogenen T-Zellen ein differenzielles Zytokinprofil: Sie förderten die INFγ- und IL-17-Sezernierung durch T-Zellen, während die IL-5-Sezernierung geringer war, wenn T-Zellen mit stimulierten db-cAMP-DC kokultiviert wurden. Db-cAMP-DC hatten hingegen keinen Einfluss auf die IL-10-Produktion. Außerdem führte eine Kokultur der db-cAMP-DC mit allogenen T-Zellen nicht zu einer gesteigerten Induktion von FoxP3+ Treg. rnIn einem zweiten Ansatz sollte getestet werden ob es möglich ist die murine DC-Linie SP37A3 lentiviral mit dem toleranzassoziierten Oberflächenprotein B7-H3 zu transduzieren. Dies ist von Interesse, da die SP37A3-Zellen einige Vorteile gegenüber BM-DC aufweisen, wie z.B. ihren homogeneren Phänotyp und die Möglichkeit sie in einer Expansionskultur zu halten.rnEs konnte gezeigt werden, dass SP37A3-Zellen als Modell für myeloide DC für die Transduktion mit lentiviralen Partikeln geeignet sind. Hierbei zeigte es sich aber, dass darauf geachtet werden muss, mit konzentriertem Virus zu arbeiten und dass die Reportergen-Expression der Zielzellen über mehr als 3 Tage (mindestens 7 Tage) untersucht werden muss. Nur so kann eine eventuell auftretende Pseudotransduktion erkannt und verhindert werden. Ab einer MOI („multiplicity of infection“) von 50 konnte in SP37A3-Zellen eine Transgen-Expression nachgewiesen werden.rn

Der Einfluss von Chemotherapeutika mit Hypoxie-induzierbarer Faktor (HIF)-modulierendem Potential sowie eines Verlustes des HIF-Regulators von Hippel-Lindau (VHL) auf den Phänotyp und die Funktion dendritischer Zellen

Der Transkriptionsfaktor Hypoxie-induzierbarer Faktor (HIF) gibt dem Organismus die Möglichkeit, sich auf zellulärer Ebene an unterschiedliche Sauerstoffverhältnisse anzupassen. Vor allem Tumorzellen weisen aufgrund ihres ungeregelten Wachstums und der daraus resultierenden unzureichenden Durchblutung (hypoxisches Milieu) eine erhöhte HIF-Expression auf. Die erhöhte HIF-Expression stellt somit ein interessantes Ziel in der Tumortherapie dar. Dendritische Zellen (DCs) besitzen eine bedeutende Rolle in der Generierung und Modulierung von Antitumor-Immunantworten. Aus diesem Grund ist es überaus wichtig zu wissen, welche Effekte Antitumor-Agenzien, im Besonderen HIF-Inhibitoren, auf DCs und somit auch auf die Generierung von adäquaten Immunantworten besitzen.rnIm ersten Teil dieser Arbeit wurde aus diesem Grund der Einfluss der Antitumor-Agenzien Geldanamycin (GA) und Topotecan (TPT) auf den Phänotyp und die Funktion von DCs untersucht. Hierfür wurden Monozyten aus humanen, mononukleären, peripheren Blutzellen isoliert und unter DC-differenzierenden Konditionen kultiviert. Diese immaturen monozytenabgeleiteten DCs (Mo-DCs) wurden mithilfe eines Reifungscocktails ausgereift. Die Applikation der Antitumor-Agenzien erfolgte während der Differenzierungs- bzw. Ausreifungsphase. Abhängig vom Reifungsgrad der Mo-DCs konnte ein differentieller Einfluss von GA bzw. TPT auf die DC-Aktivierung beobachtet werden. Eine Behandlung von unstimulierten Mo-DCs mit GA resultierte in einer partiellen DC-Aktivierung basierend auf einem noch unbekannten Mechanismus. Ebenso führte eine Behandlung von unstimulierten Mo-DCs mit TPT zu einer funktionellen Aktivierung der DCs, die mit einer vermehrten AKT-Expression korrelierte. Die jeweilige Koapplikation der Antitumor-Agenzien mit dem DC-Reifungscocktail führte zu einer reduzierten DC-Aktivierung, die sich in einer verminderten NF-κB-Aktivierung, einer verringerten Oberflächenexpression der getesteten kostimulatorischen Moleküle, einer verringerten Migrationsfähigkeit und einem reduzierten Zellstimulierungspotential widerspiegelte.rnDie autosomal dominant vererbte Tumorerkrankung von Hippel-Lindau (VHL) wird häufig durch genetische Mutationen des als HIF-Negativregulator fungierenden VHL-Gens hervorgerufen. Patienten, die an dem VHL-Syndrom erkrankt sind, weisen oft benigne oder maligne Tumore und Zysten in den verschiedensten Organsystemen auf. Wie schon zuvor erwähnt, besitzen DCs eine essentielle Rolle in der Initiierung und Aufrechterhaltung von Antitumor-Immunantworten. Deshalb wurde im zweiten Abschnitt der vorliegenden Arbeit untersucht, inwieweit ein partieller Verlust von VHL Auswirkungen auf die Ausprägung desrnPhänotyps und der Funktion von DCs hat. Mittels Cre/lox-Technologie wurden transgene Mäuse mit einem heterozygoten Verlust von Exon 1 bzw. Exon 2 des VHL-Gens generiert. Aus diesen Mäusen wurden Knochenmarkszellen isoliert und unter DC-differenzierenden Konditionen kultiviert. Die immaturen knochenmarkabgeleiteten DCs (BM-DCs) wurden mit LPS ausgereift. Weder der heterozygote Verlust von Exon 1 noch von Exon 2 des VHL-Gens bewirkte eine Veränderung der Oberflächenmarkerexpression, der in vitro-Migrations- undrnEndozytosekapazität, sowie der allogenen T-Zellstimulierungskapazität. Allerdings zeigten Mäuse mit einem partiellen Verlust von Exon 2 im Vergleich zu Kontrollmäusen nach Immunisierung und Provokation mit dem Modellallergen OVA eine verminderte Atemwegshyperreaktion, die möglicherweise auf die beobachtete Abnahme der Migrationsfähigkeit in vivo und die verminderte OVA-spezifische T-Zellstimulierungskapazität der DCs zurückzuführen ist.

Biomedical nanoparticles modulate specific CD4+ T cell stimulation by inhibition of antigen processing in dendritic cells

Understanding how nanoparticles may affect immune responses is an essential prerequisite to developing novel clinical applications. To investigate nanoparticle-dependent outcomes on immune responses, dendritic cells (DCs) were treated with model biomedical poly(vinylalcohol)-coated super-paramagnetic iron oxide nanoparticles (PVA-SPIONs). PVA-SPIONs uptake by human monocyte-derived DCs (MDDCs) was analyzed by flow cytometry (FACS) and advanced imaging techniques. Viability, activation, function, and stimulatory capacity of MDDCs were assessed by FACS and an in vitro CD4+ T cell assay. PVA-SPION uptake was dose-dependent, decreased by lipopolysaccharide (LPS)-induced MDDC maturation at higher particle concentrations, and was inhibited by cytochalasin D pre-treatment. PVA-SPIONs did not alter surface marker expression (CD80, CD83, CD86, myeloid/plasmacytoid DC markers) or antigen-uptake, but decreased the capacity of MDDCs to process antigen, stimulate CD4+ T cells, and induce cytokines. The decreased antigen processing and CD4+ T cell stimulation capability of MDDCs following PVA-SPION treatment suggests that MDDCs may revert to a more functionally immature state following particle exposure.