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Transcriptomic and immunohistochemical analysis of T cell activity in PCD model L7-HA
Anja Steinmaurer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Jan Bauer
DOI
10.25365/thesis.63855
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14824.69345.306770-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Paraneoplastische neurologische Degeneration ist eine schwere Erkrankung begleitet von massivem Verlust von Purkinje-Neuronen und einer hohen Sterblichkeit. Patienten mit dieser Krankheit leiden an einem Tumor, welcher Antigene produziert, die gleichzeitig im Cerebellum exprimiert werden. Das Immunsystem erkennt diese Antigene und induziert eine Immunantwort, welche zur Schädigung des cerebellaren Gewebes führt. Diese Schädigung wird vorwiegend durch zytotoxische DC8+ T-Zellen verursacht. Während dieser cerebellaren Entzündung konnten aktivierte CD8+ T-Zellen in der Nähe von Purkinje-Zellen detektiert werden, wobei diese schädliche Mengen IFN-γ produzierten. IFN-γ förderte widerum die Entzündungskaskade. Mit der Einführung von Immuncheckpoint-Inhibitoren (ICIs), erlangte PCD wieder mehr Aufmerksamkeit. ICIs streben grundsätzlich eine effektive Immunantwort gegen den Tumor an, allerdings inhibieren sie auch wichtige Kontrollmechanismen, welche normalerweise eine Überreaktion des Immunsystems verhindern. In seltenen Fällen, treten durch die Anwendung von ICIs paraneoplastische Symptome aus, wie zum Beispiel PCD. Auf Grund der schwerewiegenden neurologischen Symptome, ist es von großer Bedeutung, die immunologischen Mechanismen, insbesondere die Rolle von IFN-γ sowie sein Potenzial als therapeutisches Zielmolekül, weiter zu erforschen.
In diesem Projekt wurde das Mausmodell L7-HA mit PCD-Pathologie verwendet, um die T-Zell-Aktivität, sowie deren Korrelation mit der Präsenz von IFN-γ untersucht. Dabei wurde der Fokus auf den Effekt von Anti-IFNγ-Antikörpern, welche IFN-γ im peripheren Gewebe des Mausmodells. neutralisieren sollten, gelegt. Verschieden Gruppen des Mausmodells erhielten verschiedene Behandlungen. Post mortem wurde mit dem cerebellaren Gewebe der Tiere eine transkriptomische Analyse durchgeführt, um Genexpressionswege der Cerebella der verschiedenen Behandlungsgruppen zu vergleichen. Des Weiteren wurden T-Zellen und pSTAT-positive Zellen quantifiziert, um die transkriptomischen Resultate zu bestätigen. Die konfokale Mikroskopie wurde verwendet, um Korrelationen zwischen pSTAT1-, MHCI- und Calbindin-positiven Zellen in den verschiedenen Behandlungsgruppen zu analysieren.
Die Resultate ergaben, dass Anti-IFN-γ-behandelte Tiere im Vergleich zu unbehandelten Tieren eine Aufregulierung von Genexpressionswegen, welche an der neuronalen Homöostase beteiligt sind, zeigen. Unbehandelte Tiere wiesen eine Aufregulierung von inflammatorischen Genexpressionswegen auf. Diese waren in Funktionen, wie die IFN-γ- Antwort, involviert und zeigten eine hohe T-Zell- und pSTAT1-positive Zell-Zahl im Cerebellum. Bilder der konfokalen Mikroskopie unterstützen diese Beobachtungen. Anti-IFN-γ-behandelte Tiere wiesen meistens eine Abwesenheit oder minimale Erhöhung von MHC-I-Molekülen an der Zelloberfläche auf. Die Menge an Calbindin war in diesen Tieren näher an physiologischen Niveaus, verglichen zu unbehandelten Tieren. Diese Beobachtungen bestätigen das große Potenzial des Anti-IFN-γ-Antikörpers als mögliche anti-inflammatorische Therapie gegen PCD.
Abstract
(Englisch)
Paraneoplastic neurological degeneration is a severe disorder characterized by an extensive loss of Purkinje cells in the cerebellum which is accompanied by high mortality. In this disorder, patients suffer from a tumour which produces an oncoprotein that is simultaneously expressed in the cerebellum. The immune system recognizes the antigens and induces a response resulting in cerebellar tissue damage predominantely caused by the cytotoxicity of CD8+ T cells. During cerebellar inflammation, activated CD8+ T cells have been detected in close proximity to Purkinje cells and found to produce harmful amounts of IFN-γ which further promotes inflammation. 1 Since, the introduction of immune checkpoint inhibitors (ICIs), PCD has gained increasing attention. ICIs aim to elicit an effective immune response against the tumour, however, they also inhibit the control mechanisms that prevent an overreaction of the immune system. In rare cases, the application of ICIs is accompanied by paraneoplastic syndromes, including PCD. Due to the severe neurological symptoms, immunological events, especially the role of IFN-γ and its potential as a therapeutic target, have to be further investigated2,3
In this project L7-HA mouse model exhibiting the pathology of PCD was used to investigate T cell activity and its correlation with IFN-γ presence. The focus was put on the effect of anti-IFN-γ antibodies which aimed to neutralize IFN-γ in the peripheral tissue of this mouse-model.1 Different groups of this mouse model received distinct treatments. Upon sacrifice of the subjects, transcriptomics were used to perform a comparative analysis of pathways differentially expressed in the cerebellum of the distinct groups. Moreover, immunohistochemical detection of T cell numbers and pSTAT-positive cells helped to validate the results. In addition, confocal microscopy was used to analyse the presence of pSTAT1, MHC class I and calbindin positive cells in the cerebellum of the differently treated animals.
Results revealed that anti-IFN-γ treated animals show an upregulation of pathways involved in neuronal homeostasis compared to untreated animals with PCD pathology. Untreated animals showed an upregulation of proinflammatory pathways involved in functions, such as IFN-γ response and exhibited high numbers of T cells and pSTAT1-positive cells in the cerebellum. Confocal microscopy further confirmed these findings. Anti-IFN-γ treated animals mostly showed absence or only slight increase of MHC class I molecules on cell surface and calbindin levels were closer to physiological conditions compared to untreated animals. These findings further confirm the great potential of anti-IFN-γ antibody as useful anti-inflammatory therapy against PCD.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
neuroimmunology T cells immune system immune response neurodegeneration paraneoplastic cerebellum L7-HA mouse model transgenic brain neurology
Schlagwörter
(Deutsch)
Neuroimmunologie T-Zellen Immunsystem Immunantwort Neurodegeneration Paraneoplastisch Cerebellum L7-HA Mausmodell Transgen Hirn Neurologie
Autor*innen
Anja Steinmaurer
Haupttitel (Englisch)
Transcriptomic and immunohistochemical analysis of T cell activity in PCD model L7-HA
Paralleltitel (Deutsch)
Transkriptomische und Immunohistochemische Analyse der T-Zell Aktivität im PCD-Modell L7-HA
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
iii, 70 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Jan Bauer
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
44 Medizin > 44.78 Immunkrankheiten
AC Nummer
AC15756262
Utheses ID
56652
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |