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Untersuchungen zur anti-DEC205-vermittelten in vivo-Beladung dendritischer Zellen in der Tumor-Immuntherapie

Storn, Volker

English Title: Investigation of in vivo loading of dendritic cells via anti-DEC205 in tumor immunotherapy

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PDF, German
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Abstract

Eine Vorraussetzung für eine effektive T-Zell-Aktivierung ist die Aufnahme und die Präsentation von Antigenen durch dendritische Zellen. Unter den verschiedenen Möglichkeiten der Antigenaufnahme wie z.B. der Pinozytose, der Phagozytose oder der Rezeptor-vermittelten Aufnahme ist die Rezeptor-vermittelte Aufnahme über den Antigenrezeptor DEC205 die effektivste. Antikörper gegen diesen Rezeptor können Antigene in vivo zu den dendritischen Zellen leiten. Vorausgehende Experimente haben gezeigt, dass die subkutane Vakzinierung von Mäusen mit an anti-DEC205 gekoppelten Tumorantigenen eine schützende anti-Tumor-Immunität induziert. Diese Experimente wurden im transplantierbaren B16-Melanommodell durchgeführt. Autochthone Tumormodelle imitieren die klinische Situation jedoch wesentlich besser, da sie spontan und langsam in den betroffenen Tieren wachsen. Deshalb war es das Ziel dieser Arbeit zu prüfen, ob Mäuse im autochthonen Tumormodell RIP1-Tag5 mit Hilfe DC-gerichteter Immunisierung mittels anti-DEC205-Konjugaten vor Tumoren geschützt werden können. Um bei der Behandlung tumortragender Mäuse eine DC-gerichtete Immunisierung zu ermöglichen, wurde das Tumorantigen Tag-Protein an den anti-DEC205-Antikörper gekoppelt und in Initial-Experimenten in Transplantations-Tumormodellen, dem subkutanen RMA-Tag Tumormodell und dem B16-Tag-Melanommodell, getestet. Die Tag-transgenen RMA-Zellen sowie die Tag-transgenen B16-Melanomzellen wurden in die rechte Flanke von C57Bl/6-Mäusen subkutan appliziert. Nachdem nach fünf bis sieben Tagen die Tumoren gut sichtbar waren, wurde mit der Behandlung der Mäuse begonnen. Somit handelt es sich hier um einen echten therapeutischen Versuchsansatz. In den ersten Tumorexperimenten konnte das Tumorwachstum von RMA-Tag-Tumoren nach anti-DEC205-Tag-Vakzinierung verlangsamt werden. Die zusätzliche Depletion der regulatorischen T-Zellen mit anti-CD25-Antikörper konnte die anti-Tumorbehandlung weiter verbessern. Dabei haben bis zu 40% der Mäuse den Tumor abgestoßen. Im B16-Tag-Melanommodell konnte das Tumorwachstum nach anti-DEC205-Tag-Gabe ebenfalls verlangsamt werden. Hier aber hatte die zusätzliche Depletion der regulatorischen T-Zellen keinen Effekt auf das Tumorwachstum. Zudem wurden Tumorexperimente mit tumortragenden Mäusen des autochthonen Tumormodells RIP1-Tag5 durchgeführt. Bei der Behandlung dieser Mäuse konnte die Überlebensdauer deutlich verlängert werden, nachdem die anti-DEC205-Tag-Immunisierung mit der systemischen Gabe von CpG kombiniert wurde. Anhand der durchgeführten Arbeiten konnte gezeigt werden, dass die DC-gerichtete Immunisierung mit anti-DEC205-Konjugaten die Behandlung etablierter Tumoren gegenüber der Protein- oder Peptid-Immunisierung verbessert. Darüber hinaus konnte die Kombination mit anderen Behandlungsmethoden, wie der Depletion regulatorischer T-Zellen oder der systemischen Gabe von CpG Oligonukleotiden, die anti-Tumortherapie weiter verbessern. Somit sind anti-DEC205-Konjugate universell einsetzbare Werkzeuge in der therapeutischen Behandlung etablierter Tumoren, die möglicherweise Synergieeffekte mit anderen anti-Tumortherapien erzeugen.

Translation of abstract (English)

One prerequisite for effective T cell activation is the uptake and presentation of antigens by dendritic cells. Among the different means of antigen uptake, i.e. pinocytosis, phagocytosis and receptor mediated endocytosis, the receptor mediated endocytosis via the antigen receptor DEC205 is most efficient. Antibodies against this receptor can be used to target dendritic cells in vivo and previous experiments have shown that subcutaneous vaccination of animals with tumor antigens chemically coupled to anti-DEC205 antibodies induced protective anti-tumor immunity. These experiments were carried out in transplantable B16 melanomas, but autochthonous tumors mimic the clinical situation better, as they grow spontaneously and slowly in affected animals. Therefore, the aim of this study was to test whether anti-DEC205 tumor antigen targeting can protect mice from tumor growth in the autochthonous tumor model RIP1-Tag5. For DC-targeted immunization, the tumor antigen Tag protein was coupled to anti-DEC205 antibodies and the conjugates were initially tested in the RMA-Tag tumor model and the B16-Tag melanoma model. The Tag-transgenic RMA cells as well as the Tag-transgenic B16 melanoma cells were applied subcutaneously into the right flank of C57Bl/6 mice. After five to seven days the tumors were clearly visible and palpable and treatment of the mice was started thereafter. Hence, our model mimics a truly therapeutic situation. In the first tumor experiments growth of RMA-Tag tumors could be slowed after anti-DEC205-Tag vaccination. Additional depletion of the regulatory T cells by anti-CD25 antibodies further improved the anti-tumor treatment. Here, up to 40% of the mice rejected the tumor. In the B16-Tag-melanoma model the tumor growth could be also slowed down after anti-DEC205-Tag vaccination. In contrast, additional depletion of the regulatory T cells had no effect on tumor growth. Furthermore, tumor experiments with tumor bearing mice from the autochthonous tumor model RIP1-Tag5 were performed. Here, the combination of anti-DEC205-Tag immunization and systemic application of CpG provided a significant extension of life span of the mice. In aggregate this work has shown that the DC-directed immunization using anti-DEC205-tumor antigen conjugates improved the treatment of established tumors compared to protein or peptide immunization alone. Moreover, the combination with other treatments, such as depletion of regulatory T cells or systemic activation of the vasculature using CpG oligonucleotides, could further improve the anti-tumor effects. Therefore, the anti-DEC205 conjugates are a universal tool in the therapeutic treatment of established tumors that may create synergistic effects with other anti-tumor therapies.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hämmerling, Prof. Dr. Günter J.
Date of thesis defense: 11. June 2008
Date Deposited: 01. Jul 2008 10:32
Date: 2008
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Universitäts-Hautklinik
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Tumorimmunologie, Melanom, Dendritische Zelle
Uncontrolled Keywords: DEC205 , regulatorische T-Zellen , RMA , B16DEC205 , regulatory T cells , RMA , B16
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