Foreign gene transfer into Chinese shrimps (Penaeus chinensis) with gene gun

Plasmids pG DNA-RZ1 with a GFP (green fluorescent protein) reporter gene and a ribozyme gene incising penaeid white spot baculovirus (WSBV) were first introduced into the fertilized eggs of Chinese shrimps by gene gun. The treated and control samples of different development stages were observed with a fluorescent microscope. The transient expression of GFP gene was high in nauplius and zoea larvae. Results from RT-PCR and PCR for adults showed that the foreign genes had been transferred into the shrimps and had expressed the corresponding proteins. This work has established a transgenic method for penaeid shrimps, which will set base for the application of genetic engineering breeding into industry.

Epidermal Langerhans Cells are Dispensable for Humoral and Cell-Mediated Immunity Elicited by Gene Gun Immunization.

Gene gun immunization, i.e., bombardment of skin with DNA-coated particles, is an efficient method for the administration of DNA vaccines. Direct transfection of APC or cross-presentation of exogenous Ag acquired from transfected nonimmune cells enables MHC-I-restricted activation of CD8(+) T cells. Additionally, MHC-II-restricted presentation of exogenous Ag activates CD4(+) Th cells. Being the principal APC in the epidermis, Langerhans cells (LC) seem ideal candidates to accomplish these functions. However, the dependence on LC of gene gun-induced immune reactions has not yet been demonstrated directly. This was primarily hampered by difficulties to discriminate the contributions of LC from those of other dermal dendritic cells. To address this problem, we have used Langerin-diphtheria toxin receptor knockin mice that allow for selective inducible ablation of LC. LC deficiency, even over the entire duration of experiments, did not affect any of the gene gun-induced immune functions examined, including proliferation of CD4(+) and CD8(+) T cells, IFN-gamma secretion by spleen cells, Ab production, CTL activity, and development of protective antitumor immunity.

Langerin(+) Dermal Dendritic Cells Are Critical for CD8(+) T Cell Activation and IgH gamma-1 Class Switching in Response to Gene Gun Vaccines

The C-type lectin langerin/CD207 was originally discovered as a specific marker for epidermal Langerhans cells (LC). Recently, additional and distinct subsets of langerin(+) dendritic cells (DC) have been identified in lymph nodes and peripheral tissues of mice. Although the role of LC for immune activation or modulation is now being discussed controversially, other langerin(+) DC appear crucial for protective immunity in a growing set of infection and vaccination models. In knock-in mice that express the human diphtheria toxin receptor under control of the langerin promoter, injection of diphtheria toxin ablates LC for several weeks whereas other langerin(+) DC subsets are replenished within just a few days. Thus, by careful timing of diphtheria toxin injections selective states of deficiency in either LC only or all langerin(+) cells can be established. Taking advantage of this system, we found that, unlike selective LC deficiency, ablation of all langerin(+) DC abrogated the activation of IFN-gamma producing and cytolytic CD8(+) T cells after gene gun vaccination. Moreover, we identified migratory langerin(+) dermal DC as the subset that directly activated CD8(+) T cells in lymph nodes. Langerin(+) DC were also critical for IgG1 but not IgG2a Ab induction, suggesting differential polarization of CD4(+) T helper cells by langerin(+) or langerin-negative DC, respectively. In contrast, protein vaccines administered with various adjuvants induced IgG1 independently of langerin(+) DC. Taken together, these findings reflect a highly specialized division of labor between different DC subsets both with respect to Ag encounter as well as downstream processes of immune activation. The Journal of Immunology, 2011, 186: 1377-1383.

Gene gun-mediated skin transfection with interleukin 12 gene results in regression of established primary and metastatic murine tumors.

Particle-mediated (gene gun) in vivo delivery of the murine interleukin 12 (IL-12) gene in an expression plasmid was evaluated for antitumor activity. Transfer of IL-12 cDNA into epidermal cells overlying an implanted intradermal tumor resulted in detectable levels (266.0 +/- 27.8 pg) of the transgenic protein at the skin tissue treatment site. Despite these low levels of transgenic IL-12, complete regression of established tumors (0.4-0.8 cm in diameter) was achieved in mice bearing Renca, MethA, SA-1, or L5178Y syngeneic tumors. Only one to four treatments with IL-12 cDNA-coated particles, starting on day 7 after tumor cell implantation, were required to achieve complete tumor regression. This antitumor effect was CD8+ T cell-dependent and led to the generation of tumor-specific immunological memory. By using a metastatic P815 tumor model, we further showed that a delivery of IL-12 cDNA into the skin overlying an advanced intradermal tumor, followed by tumor excision and three additional IL-12 gene transfections, could significantly inhibit systemic metastases, resulting in extended survival of test mice. These results suggest that gene gun-mediated in vivo delivery of IL-12 cDNA should be further developed for potential clinical testing as an approach for human cancer gene therapy.

Synergistic inhibition of tumor growth in a murine mammary adenocarcinoma model by combinational gene therapy using IL-12, pro-IL-18, and IL-1β converting enzyme cDNA

We report here that a cancer gene therapy protocol using a combination of IL-12, pro-IL-18, and IL-1β converting enzyme (ICE) cDNA expression vectors simultaneously delivered via gene gun can significantly augment antitumor effects, evidently by generating increased levels of bioactive IL-18 and consequently IFN-γ. First, we compared the levels of IFN-γ secreted by mouse splenocytes stimulated with tumor cells transfected with various test genes, including IL-12 alone; pro-IL-18 alone; pro-IL-18 and ICE; IL-12 and pro-IL-18; and IL-12, pro-IL-18, and ICE. Among these treatments, the combination of IL-12, pro-IL-18, and ICE cDNA resulted in the highest level of IFN-γ production from splenocytes in vitro, and similar results were obtained when these same treatments were delivered to the skin of a mouse by gene gun and IFN-γ levels were measured at the skin transfection site in vivo. Furthermore, the triple gene combinatorial gene therapy protocol was the most effective among all tested groups at suppressing the growth of TS/A (murine mammary adenocarcinoma) tumors previously implanted intradermally at the skin site receiving DNA transfer by gene gun on days 6, 8, 10, and 12 after tumor implantation. Fifty percent of mice treated with the combined three-gene protocol underwent complete tumor regression. In vivo depletion experiments showed that this antitumor effect was CD8+ T cell-mediated and partially IFN-γ-dependent. These results suggest that a combinatorial gene therapy protocol using a mixture of IL-12, pro-IL-18, and ICE cDNAs can confer potent antitumor activities against established TS/A tumors via cytotoxic CD8+ T cells and IFN-γ-dependent pathways.

鞑靼荞麦（Fagopyrum tataricum Gaertn.）离体再生与遗传转化研究

鞑靼荞麦是我国特有的农业产品，具有抗寒耐旱特性和较高的营养保健功能。荞麦的开花习性及遗传特点导致其人工杂交授粉难以成功，这成为荞麦杂交育种难以获得突破的重要原因。因此利用转基因技术导入有益基因有可能成为荞麦遗传改良的新途径，而再生及转化体系的建立是开展转基因研究的基础。 本文研究了苗龄、外植体、几种激素配比对鞑靼荞麦（Fagopyrum tataricum Gaertn.）离体培养的影响，初步建立了鞑靼荞麦离体再生体系。结果表明，鞑靼荞麦离体再生的最佳取材时间为苗龄6-8d；诱导愈伤组织的最适培养基为MS＋2.0 mg/L 2,4-D＋1.5 mg/L 6-BA，子叶诱愈率达75％左右，下胚轴的可高达86.62％；愈伤组织分化的最适培养基为MS 0.1mg/L IAA＋2.0mg/L 6-BA＋1.0 mg/L KT＋0.5mg/L TDZ，下胚轴的分化率可达9.52%。下胚轴的诱愈率与分化率均高于子叶，更适于离体再生培养。培养基中加入AgNO3后，能有效降低褐化率。生根最适培养基为含有0.5mg/L NAA的1/2MS培养基，生根率在50％左右。TDZ在诱导鞑靼荞麦的愈伤组织分化出芽的过程中起到明显的促进作用，可提高分化率约20%。 在上述研究基础上，本文还对鞑靼荞麦的遗传转化体系进行了探索性研究。分别利用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法和微粒轰击法（基因枪法）对黑水苦荞下胚轴进行遗传转化。 在农杆菌介导的方法中，携带有质粒pCAMBIA2301的农杆菌菌株EHA105用于转化。载体质粒pCAMBIA2301包含有gus和npt-II 基因, 并受35s启动子驱动。研究结果表明，在侵染方式选择上，浸泡方式比吸打方式更有效，根癌农杆菌侵染的较适浓度为OD600＝0.5，共培养3天，恢复培养7天，能检测到gus基因的表达。 基因枪法使用质粒pBI121，同样包含有gus和npt-II基因, 并受CaMV35s 启动子驱动。轰击距离为9cm较合适，甘露醇前处理在本研究中未表现出明显优势。 两种转化方法比较，基因枪法比农杆菌介导法更快速有效。 本研究为进一步的遗传操作研究打下基础。 Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.), the traditional and unique agricultural product of China, is a kind of crop with strong drought and cold tolerance, abundant nutrition and high medical value. Artificial hybridization is hard in buckwheat because of its flowering habits and genetic characteristics, which leads to no breakthrough in tartary buckwheat breeding. However, biotechnological approaches, especially genetic transformation for the direct introduction of good genes into tartary buckwheat for quality improvement, hold great promise. In this study, we established tartary buckwheat regeneration system in vitro. It is the foundation for genetic manipulation of this crop. The effects of seedling age, hypocotyl and cotyledon as explants, and proportions of several growth regulators were tested in tissue culture of tartary buckwheat for establishing its in vitro regeneration system. The results showed that the best seedling age for callus induction was 6 to 8 days. On the MS medium containing 2.0mg/L 2, 4-D and 1.5mg/L 6-BA, the induction rate of callus from hypocotyls was up to 86.62%, while from cotyledons was about 75％. The suitable shooting medium was the MS medium+0.1mg/L IAA+2.0mg/L 6-BA+1.0 mg/L KT+0.5mg/L TDZ, and the shooting rate from hypocotyls was 9.52%. The callus induction and shooting rates were higher from hypocotyls than from cotyledons. Browning reduced when the medium mixed with AgNO3. Half strength MS supplemented with 0.5mg/L NAA was the best for rooting, the rate was around 50% after 30 days culture. TDZ can accelerate the shoot differentiation distinctively, and it could improve the shooting rate nearly 20%. On the base of above, the explorative research of the genetic transformation in tartary buckwheat was done. In the study, hypocotyls from Heishui tartary buckwheat were transformed by Agrobacterium-mediated method and microprojectile bombardment method (gene-gun), comparatively. In Agrobacterium-mediated method, a disarmed Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 harboring plasmid pCAMBIA2301 was used. The vector pCAMBIA2301 contains gus and npt-II genes, driven by CaMV35s promoter. The results showed that the appropriate concentration of Agrobacterium tumefaciens for infecting was OD600＝0.5, and co-culture time was 3d. Seven days later after coculture, GUS expression could be tested. In particle bombardment transformation, plasmid pBI121 was used. pBI121 also contains gus and npt-II genes, driven by 35s promoter. Hypocotyls pretreated with mannitol, no effect was observed, and the suitable distance of bombardment is 9cm. Comparing with Agrobacterium-mediated method, gene-gun method is more convenient and effective. All above results could be a basic work for further study in tartary buckwheat transformation.

Microprojectile bombardment of Laminaria japonica gametophytes and rapid propagation of transgenic lines within a bubble-column bioreactor

A human acidic fibroblast growth factor gene, hafgf, was successfully transferred into Laminaria japonica (kelp) gametophytes via microprojectile bombardment using the biolistic PDS-1000/He gene gun. Following phosphinothricin screening, PCR detection and Southern blot analysis, transgenic L. japonica gametophytes were cultivated in an illuminated bubble-column bioreactor to optimize growth conditions. A maximal final dry cell density of 1,695 mg l(-1) was obtained in a batch culture having an initial dry cell density of 129.75 mg l(-1). This was achieved using an aeration rate of 1.08 l air min(-1) l(-1) culture in a medium containing 1.5 mM inorganic nitrate and 0.15 mM phosphate. In addition, the relationship between different nitrogen sources and growth of transgenic gametophytes indicated that both urea and sodium nitrate were effective nitrogen sources for cell growth, while ammonium ions inhibited growth of these gametophytes.

Struktur, Funktion und potentielle Anwendung der PKC- und SNZ,SNO-Promotoren aus Geodia cydonium und Suberites domuncula

Die Schwämme (Porifera) sind eine reiche Quelle bioaktiver Naturstoffe. Viele dieser Naturstoffe besitzen das Potential, als Pharmazeutika, molekulare Sonden usw. eingesetzt oder weiterentwickelt zu werden. Die Beschaffung dieser Naturstoffe in ausreichenden Mengen stellt jedoch eines der größten Probleme bei der Testung und Produktion vielversprechender Substanzen dar. Der Transfer von DNA in Schwammzellen bzw. in komplette Organismen wäre ein vielversprechender Ansatz, dieses Problem zu lösen. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Funktion und Struktur homologer Promotoren zu untersuchen und eine Methode des Gentransfers in Schwammzellen auszuarbeiten. Zu diesem Zweck wurde zusätzlich zu der bereits vorhandenen 5'-flankierenden Region des conventional PKC-Gens aus Geodia cydonium eine genomische Bibliothek von Suberites domuncula konstruiert, um diese mit Hilfe des DNA-Homologiescreenings nach den 5'-flankierenden Regionen des cPKC- und des SNZ (SnooZe)-Gens (SD_SNZG) zu durchsuchen. Die Klonierung und Sequenzierung sowohl des 5'-Bereichs als auch die Charakterisierung der Exon-Intron Struktur beider Gene wurde erfolgreich durchgeführt. In der 5'-Region des SNZ-Gens konnte dabei ein weiteres Gen (SD_SNO; SNZ proximal Open Reading Frame) identifiziert werden, das in einer 'Kopf-an-Kopf' Anordnung zu SD_SNZG orientiert ist. Sowohl SD_SNZG als auch SD_SNO wurden hochkonservierten Genfamilien zugeordnet, deren Vorkommen in Metazoen hier erstmals beschrieben wird.Funktionelle Studien mit Hilfe der Reportergene Luciferase und Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP) im heterologen System der NIH 3T3 Zellen wiesen sowohl dem cPKC-Promotor aus G. cydonium als auch dem SNZ-Promotor aus S. domuncula eine starke Promotoraktivität im Verhältnis zum SV40-Promotor nach. Die Aktivität des cPKC-Promotors aus S. domuncula dagegen war relativ schwach. Darüber hinaus konnte geklärt werden, daß die 5'-flankierende Region des SNZ-Gens bidirektionale Promotoraktivität aufweist und daß der G. cydonium cPKC-Promotor keine TATA-Box besitzt, sondern eine GC-Box für die basale Funktion benötigt.Als geeignete Methode zur Transfektion von Zellen des Schwamms S. domuncula erwies sich der ballistische Gentransfer mit Hilfe der Gene Gun. Homologe Promotoren konnten die sichtbare Expression des Reportergens EGFP jedoch nicht bewirken. Nur der virale CMV-Promotor erwies sich als hierfür geeignet.

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.

Inhibition allergenspezifischer Immunantworten im Mausmodell der Typ-I Allergie nach biolistischer Vakzinierung mit allergenkodierenden Plasmiden in Kombination mit für immunmodulatorische Moleküle kodierender Plasmid-DNA

Die Induktion von Toleranz spielt bei der Inhibition allergischer Immunreaktionen eine wichtige Rolle. Hierbei ist die Induktion regulatorischer T Zellen (Treg) von großer Bedeutung. Da zu einer erfolgreichen Behandlung von allergischen Erkrankungen bisher nur wenige Therapiemöglichkeiten zur Verfügung stehen wie die spezifische Immuntherapie (SIT), die allerdings nicht immer zum Erfolg führt, ist es wichtig neue Therapieformen zu entwickeln. rnIn dieser Arbeit wurde daher die biolistische DNA-Immunisierung mit Kombinations-Vakzinen bestehend aus einem allergenkodierenden Plasmid (βGalaktosidase (βGal)) in Kombination mit einem Plasmid, welches für ein immunmodulatorisches Molekül kodiert (Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO), Transforming Growth Factor beta (TGF-β) oder Interleukin-10 (IL-10)), durchgeführt und im Mausmodell der allergeninduzierten IgE-vermittelten Atemwegsinflammation auf ihre Wirksamkeit untersucht. Die Expression des Allergens zusammen mit dem immunregulatorischen Molekül in transfizierten Dendritischen Zellen (DCs) sollte zu einer Induktion von Treg führen und somit eine Suppression der Immunantwort bewirken. rnIn den Versuchen wurde zunächst der Effekt einer Transgenexpression unter der Kontrolle des ubiquitären CMV-Promotors mit dem der Transgenexpression unter der Kontrolle des Fascin-Promotors, der eine Genxpression spezifisch in DCs erlaubt, verglichen. Hierbei stellte sich heraus, dass es wichtig ist die Expression des Antigens mit Hilfe des Fascin-Promotors auf DCs zu beschränken. Einzig in diesem Fall konnte nach der Vakzinierung ein inhibitorischer Effekt auf die Entwicklung einer Atemwegshyperreaktivität durch Expression des Immunmodulatoren IDO beobachtet werden. Es zeigte sich auch, dass es von Vorteil ist, wenn das immunregulatorische Molekül unter Verwendung des CMV-Promotors in allen transfizierten Zellen exprimiert wird. Dies bewirkt, dass IDO in ausreichenden Konzentrationen vorhanden ist. rnDie Expression von βGal unter der Kontrolle des Fascin-Promotors (pFascin-βGal) in Kombination mit der Expression der Moleküle IL-10, TGF-β oder IDO unter Kontrolle des CMV-Promotors (pCMV-IL-10, pCMV-TGFβ, pCMV-IDO) bewirkte eine Immunsupprimierung, die sich in einer inhibierten Produktion antigenspezifischer Antikörper, einer verminderten Zytokin-Produktion, einer reduzierten Induktion zytotoxischer T-Zellen und in einer Inhibition der allergeninduzierten Atemwegshyperreaktivität zeigte, im Vergleich zu einer Vakzinierung mit pFascin-βGal in Kombination mit einem Kontroll-Plasmid. Bei nachfolgender Proteinsensibilisierung blieben diese Effekte jedoch nicht bestehen. Einzig durch Vakzinierung mit IL-10-kodierenden Plasmiden konnte eine moderate Verminderung der Atemwegsreaktivität nachgewiesen werden. rnIn einem therapeutischen Modell der Atemwegsinflammation, in dem die Mäuse vor der DNA-Immunisierung mit dem Protein sensibilisiert wurden, wurde demonstriert, dass im Vergleich zu Mäusen, die nur mit dem Protein sensibilisiert wurden, eine DNA-Immunisierung mit pFascin-βGal aber auch mit pCMV-βGal einen inhibierenden Einfluss auf die Entwicklung einer Atemwegsinflammation hat. Eine weitere Reduktion der Atemwegsreaktivität durch eine kombinierte Vakzinierung mit pCMV-IDO wurde nur erreicht, wenn βGal unter der Kontrolle des Fascin-Promotors exprimiert wurde, nicht aber unter Kontrolle des CMV-Promotors.rn

Antigenspezifische DNA-Immunisierung in Kombination mit IDO-kodierenden Plasmiden zur Therapie der experimentellen Typ I-Allergie

Derzeit stellt die allergenspezifische Immuntherapie die einzige nicht allein antisymptomatische Behandlungsform zur langfristigen Therapie von Typ I-Allergien dar, welche grundlegende Änderungen im immunologischen Geschehen induziert. Sie ist jedoch verbesserungswürdig in Bezug auf Behandlungsdauer, Erfolgschancen und Nebenwirkungen. Daher wurde in dieser Arbeit eine Strategie zur Therapie von Typ I-Allergien entwickelt und evaluiert, welche auf der Inhibition allergenspezifischer T-Zellen durch Dendritische Zellen (DC), die selektiv nach DNA-Immunisierung sowohl das relevante Allergen als auch Indolamin 2,3-dioxygenase (IDO) konstitutiv produzieren, basiert. IDO ist ein Enzym aus dem Tryptophan-Stoffwechsel, dessen Produktion durch DC einen lokalen immunsuppressiven Mechanismus induziert und in verschiedenen Situationen mit der Induktion peripherer Toleranz assoziiert ist. Zunächst wurden Plasmide hergestellt, die entweder IDO alleine oder IDO zusammen mit dem Antigen unter der Kontrolle des ubiquitär aktiven CMV- bzw. des DC-spezifischen Fascin-Promotors kodieren. Die Überprüfung der IDO-Expression durch die monocistronischen Plasmide anhand von Transfektionsexperimenten in vitro ergab, dass die IDO-Expression unter der Kontrolle des CMV-Promotors sehr viel stärker ausfiel als unter der Kontrolle des Fascin-Promotors. Nach Transfektion mit den bicistronischen Vektoren, in denen die Transgene für das Antigen und IDO durch eine IRES-Sequenz verbunden waren, war die IDO-Expression jedoch insgesamt sehr schwach. Im Rahmen der Überprüfung der Funktionalität der IDO-Expressionplasmide in vivo unter Verwendung der Genpistole wurden daher lediglich Plasmide getestet, die alleine IDO unter der Kontrolle des CMV-Promotors bzw. des Fascin-Promotors kodieren. Auch in vivo wurde eine stärkere IDO-Expression nach biolistischer Transfektion mit solchen Vektoren beobachtet, in denen der CMV-Promotor zur Expressionskontrolle verwendet wurde. Die Analyse des Einflusses einer Koexpression von IDO auf die durch biolistische Immunisierung mit einem antigenkodierenden Vektor induzierte systemische Immunantwort offenbarte einen inhibitorischer Effekt für den Fall, dass die Antigenproduktion mittels des Fascin-Promotors auf DC fokussiert war und die Expression des koapplizierten IDO-Transgens unter der Kontrolle des CMV-Promotors stand. In diesem Fall wurde eine Reduktion der antigenspezifischen IgG1- und IgG2a-Produktion, eine verringerte Sekretion von IFN-y durch restimulierte Milz- und Lymphknotenzellen sowie eine Reduktion der Zahl antigenspezifischer CD8+ Effektor-T-Zellen nachgewiesen. Im Mausmodell der IgE-vermittelten Typ I-Allergie wurde weiterhin gezeigt, dass nach prophylaktischer biolistischer Vakzinierung unter Verwendung dieser Vektorkombination eine Inhibition der durch die Vakzinierung bedingten antigenspezifischen Th1-Immunantwort ausgelöst wurde. Die Suppression der Th2-Antwort, welche durch Transfektion mit dem Antigenkodierenden Vektor unter Kontrolle des Fascin-Promotors bewirkt wurde, wurde durch Kotransfektion mit den IDO-kodierenden Vektoren aufrecht erhalten.

Multiphoton high-resolution 3D imaging of Langerhans cells and keratinocytes in the mouse skin model adopted for epidermal powdered immunization

Langerhans cells (LCs) can be targeted with DNA-coated gold micro-projectiles ("Gene Gun") to induce potent cellular and humoral immune responses. It is likely that the relative volumetric distribution of LCs and keratinocytes within the epidermis impacts on the efficacy of Gene Gun immunization protocols. This study quantified the three-dimensional (3D) distribution of LCs and keratinocytes in the mouse skin model with a near-infrared multiphoton laser-scanning microscope (NIR-MPLSM). Stratum corneum (SC) and viable epidermal thickness measured with MPLSM was found in close agreement with conventional histology. LCs were located in the vertical plane at a mean depth of 14.9 mum, less than 3 mum above the dermo-epidermal boundary and with a normal histogram distribution. This likely corresponds to the fact that LCs reside in the suprabasal layer (stratum germinativum). The nuclear volume of keratinocytes was found to be approximately 1.4 times larger than that of resident LCs (88.6 mum3). Importantly, the ratio of LCs to keratinocytes in mouse ear skin (1:15) is more than three times higher than that reported for human breast skin (1:53). Accordingly, cross-presentation may be more significant in clinical Gene Gun applications than in pre-clinical mouse studies. These interspecies differences should be considered in pre-clinical trials using mouse models.

Numerical analysis of gas and micro-particle interactions in a hand-held shock-tube device

A unique hand-held gene gun is employed for ballistically delivering biomolecules to key cells in the skin and mucosa in the treatment of the major diseases. One of these types of devices, called the Contoured Shock Tube (CST), delivers powdered micro-particles to the skin with a narrow and highly controllable velocity distribution and a nominally uniform spatial distribution. In this paper, we apply a numerical approach to gain new insights in to the behavior of the CST prototype device. The drag correlations proposed by Henderson (1976), Igra and Takayama (1993) and Kurian and Das (1997) were applied to predict the micro-particle transport in a numerically simulated gas flow. Simulated pressure histories agree well with the corresponding static and Pitot pressure measurements, validating the CFD approach. The calculated velocity distributions show a good agreement, with the best prediction from Igra & Takayama correlation (maximum discrepancy of 5%). Key features of the gas dynamics and gas-particle interaction are discussed. Statistic analyses show a tight free-jet particle velocity distribution is achieved (570 +/- 14.7 m/s) for polystyrene particles (39 +/- 1 mu m), representative of a drug payload.

Mitochondrial DNA Damage Following Isolated Muscle Exercise: A Preliminary Investigation Into HO-1 Gene Expression

PURPOSE: This preliminary investigation was designed to test the hypothesis that high intensity single-leg exercise can cause extensive cell DNA damage, which subsequently may affect the expression of the HO-1 gene. METHODS: Six (n=6) apparently healthy male participants (age 27 + 7 yrs, stature 174 + 12 cm, body mass 79 + 4 kg and BMI 24 + 4 kg/m2) completed 100 isolated and continuous maximal concentric contractions (minimum force = 200 N, speed of contraction = 60°/sec) of the rectus femoris muscle. Using a spring-loaded and reusable Magnum biopsy gun with a 16-gauge core disposable biopsy needle, skeletal muscle micro biopsy tissue samples were extracted at rest and following exercise. mRNA gene expression was determined via two-step quantitative real-time PCR using GAPDH as a reference gene. RESULTS: The average muscle force production was 379 + 179 N. High intensity exercise increased mitochondrial 8-OHdG concentration (P < 0.05 vs. rest) with a concomitant decrease in total antioxidant capacity (P < 0.05 vs. rest). Exercise also increased protein oxidation as quantified by protein carbonyl concentration (P < 0.05 vs. rest). HO-1 expression increased (> 2-fold change vs. rest) following exercise, and it is postulated that this change was not significant due to low subject numbers (P > 0.05). CONCLUSION: These preliminary findings tentatively suggest that maximal concentric muscle contractions can cause intracellular DNA damage with no apparent disruption to the expression of the antioxidant stress protein HO-1. Moreover, it is likely that cell oxidant stress is required to activate the signal transduction cascade related to the expression of HO-1. A large-scale study incorporating a greater subject number is warranted to fully elucidate this relationship.

No evidence for association of ataxia-telangiectasia mutated gene T2119C and C3161G amino acid substitution variants with risk of breast cancer

Background There is evidence that certain mutations in the double-strand break repair pathway ataxia-telangiectasia mutated gene act in a dominant-negative manner to increase the risk of breast cancer. There are also some reports to suggest that the amino acid substitution variants T2119C Ser707Pro and C3161G Pro1054Arg may be associated with breast cancer risk. We investigate the breast cancer risk associated with these two nonconservative amino acid substitution variants using a large Australian population-based case–control study. Methods The polymorphisms were genotyped in more than 1300 cases and 600 controls using 5' exonuclease assays. Case–control analyses and genotype distributions were compared by logistic regression. Results The 2119C variant was rare, occurring at frequencies of 1.4 and 1.3% in cases and controls, respectively (P = 0.8). There was no difference in genotype distribution between cases and controls (P = 0.8), and the TC genotype was not associated with increased risk of breast cancer (adjusted odds ratio = 1.08, 95% confidence interval = 0.59–1.97, P = 0.8). Similarly, the 3161G variant was no more common in cases than in controls (2.9% versus 2.2%, P = 0.2), there was no difference in genotype distribution between cases and controls (P = 0.1), and the CG genotype was not associated with an increased risk of breast cancer (adjusted odds ratio = 1.30, 95% confidence interval = 0.85–1.98, P = 0.2). This lack of evidence for an association persisted within groups defined by the family history of breast cancer or by age. Conclusion The 2119C and 3161G amino acid substitution variants are not associated with moderate or high risks of breast cancer in Australian women.