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Low influence of irradiation on the functional activity of in-vitro expanded ADV-specific T cells

a sage and potential therapeutic option for adoptive immunotherapy

Christine Freimüller

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

René Geyeregger

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DOI

10.25365/thesis.11293

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29606.20310.600569-6

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Allogene hämatopoetische Stammzellentransplantationen (HSZT) haben sich als Standardbehandlung für maligne und nicht-maligne Erkrankungen etabliert. Die Erfolgsrate einer HSZT wird stark vom Grad der Immunsuppression beeinflusst, welche notwendig ist um die Transplantatabstoßung und Transplantat-gegen-Wirt Reaktion (graft-versus-host disease, GvHD) zu verhindern, bis sich das neue (vom Spender stammende) Immunsystem vollständig entwickelt hat. Die dafür erforderliche Zeit hängt vom Gewebe HLA-Typ zwischen Spender und Empfänger und der Intensität der Chemotherapie oder Bestrahlung vor Beginn der Transplantation ab. In diesem Zeitraum sind die Patienten einem erhöhtem Risiko für virale Infektionen ausgesetzt. Der humane Adenovirus (ADV) gilt dabei als der häufigste virale Erreger, der eine signifikant erhöhte Erkrankungswahrscheinlichkeit und Sterblichkeitsrate bei Kindern nach Transplantationen aufweist. Antivirale Medikamente können die Infektion in den meisten Fällen nur eindämmen, jedoch nicht heilen, zudem weisen diese viele unerwünschte Nebenwirkungen auf. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass das Auftreten von ADV-spezifischen T Zellen mit der Beseitigung der ADV Infektion korreliert. Die Frequenz ADV-spezifischer T Zellen von gesunden ADV-seropositiven Personen ist im Blut sehr gering. Aus diesem Grund entwickelten wir ein Protokoll um diese Zellen anzureichern und nachzuweisen. Dafür wurden mononukleare Zellen des peripheren Blutes isoliert und mehrmals innerhalb einer 12 Tage Kultivierung mit einem ADV-spezifischen Antigen stimuliert. Nach der Expansion war die Zahl der ADV-spezifischen T Zellen um 1-2 log Stufen angestiegen und konnte mittels HLA-Peptid Pentamer nachgewiesen werden. Weiters konnten wir die Anreicherung durch eine Interleukin (IL) -15 Zugabe verbessern, was die Expansion um das 3.5 fache im Vergleich zu IL-2 und IL-7 Behandlung erhöhte. Unabhängig von der Interleukingabe entwickelten 96% aller angereicherten ADV-spezifischen Zellen einen Effektor Phänotyp. Wir konnten jedoch auch zeigen, dass 3% als Zentrale-Gedächnis-T-Zellen (central memory T cells, TCM) erhalten bleiben und somit einen lebenslangen Schutz gegen virale Infektionen gewährleisten. Im nächsten Schritt analysierten wir die Funktionalität von angereicherten ADV-spezifischen T Zellen durch den Nachweis der gesteigerte Sekretion von Interferon-gamma (IFN-γ) und der Expression von Aktivierungsmarkern wie CD137 und CD107a, nach der Stimulation mit dem Virus-spezifischen Antigen. Die Analyse der Zytotoxizität zeigte, dass autologe, aber auch nur zum Teil übereinstimmenden Antigen-beladenen Zielzellen mit einer hohen Inzidenz eliminiert wurden. Vollständig unpassende und unbeladene Zielzellen wurden dagegen nicht erkannt, was auf eine spezifische Erkennung mit einem geringen Potential für Alloreaktivität schließen lässt. Um die Gefahr einer GvHD vollständig zu reduzieren, ohne dabei die Funktionalität zu beeinflussen, wurden die angereicherten Zellen bestrahlt. Bemerkenswerterweise zeigten bestrahlte ADV-spezifische T Zellen ähnliche Antigen-spezifische IFN-γ Reaktionen wie unbestrahlte Zellen, ebenso war die Zytotoxizität, welche ein Indiz für Alloreaktivität wäre, im Vergleich nicht verändert. Diese Ergebnisse liefern wichtige Informationen für ein besseres Verständnis auf dem Gebiet der Adaptiven-T-Zellenübertragung und verbessern die Prognosen bei der Bekämpfung von viralen Infektionen nach HSZT.

Abstract

(Englisch)

Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) has become a standard procedure in the management of malignant and nonmalignant diseases. Successful HSCT depends on immunosuppression, which is necessary to avoid graft rejection and graft-versus-host disease (GvHD) until the donor-derived immune system reconstitutes. The duration depends on the tissue HLA-type (human leukocyte antigen) between donor and patient, and intensity of chemotherapy or irradiation prior to transplantation. As a result, patients are highly susceptible to a wide range of viral infections, and adenovirus (ADV), for example, has become the most common viral pathogen responsible for significant post-transplantation morbidity and mortality in pediatric patients. Antiviral drugs seem to control but not cure the infection and exhibit undesired side effects. However, it was shown that recovery of ADV-specific T cells correlates with the clearance of ADV infections. Since the frequency of ADV-specific T cells of healthy ADV-seropositive individuals is very low in fresh blood, we established a very fast method to expand and detect ADV-specific T cells. We repeatedly stimulated peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) with ADV-specific antigens within a 12 day culture period. After expansion, the number of ADV-specific T cells was 1-2 log increased and could then easily be detected by HLA-peptide multimers. Furthermore, the expansion protocol was optimized by the addition of interleukin (IL) -15, which was superior (3,5 fold) over the treatment with IL-2 or IL-7. Independent of the interleukins used, after in vitro expansion, 96% of all cells exhibited an effector immunophenotype. However, about 3% of all cells maintained a central memory phenotype, providing long-lived in vivo protection against viral infections. Next, we confirmed that expanded ADV-specific T cells are functionally active by showing increased secretion of interferon-gamma (IFN-γ) and expression of activation markers such as CD137 and CD107a after stimulation with the virus-specific antigen. Additionally, cytotoxicity was observed against both autologous and partially mismatched antigen-pulsed target cells but was highly reduced against completely mismatched target cells, indicating a very low likelihood of alloreactivity of expanded cells. However, to completely reduce possible residual alloreactivity without influencing functional activity, expanded cells have been irradiated. Strikingly, irradiated ADV-specific T cells showed similar antigen-specific IFN-γ response and cytotoxicity as compared to non-irradiated cells without alloreactivity. These results demonstrate a milestone in the field of adaptive T cell transfer and could have major implications for patients suffering from viral infections after HSCT.

Autor*innen

Christine Freimüller

Haupttitel (Englisch)

Low influence of irradiation on the functional activity of in-vitro expanded ADV-specific T cells

Hauptuntertitel (Englisch)

a sage and potential therapeutic option for adoptive immunotherapy

Paralleltitel (Deutsch)

Geringer Einfluss von Bestrahlung auf die Aktivität von in-vitro expandierten ADV-spezifischen T Zellen ; eine sichere und therapeutische Option für Adoptive Immuntherapien

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

68 S. : Ill.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Heinrich Kovar

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

44 Medizin > 44.45 Immunologie

AC Nummer

AC08744165

Utheses ID

10186

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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Schlagwörter