Reaktivierung virus-spezifischer Gedächtnis B Zellen

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2009-06-15
Issue Year
2009
Authors
Weisel, Florian
Editor
Abstract

Human cytomegalovirus (hCMV) is still a major infectious complication in immuno-suppressed individuals, such as transplant recipients due to the fact that after primary infection the virus remains lifelong in the host and can be reactivated from latency. Humoral immune responses are involved in the course of infection. Recently the murine model of CMV (mCMV) was used to investigate the potential of a cell-based strategy to support the humoral antiviral immune response. Adoptive transfer of mCMV-specific memory B cells (MBCs) provided long-term protection from the lethal course of infection in immunodeficient animals without the need of T cells. Because there are no effective and side-effect-free therapies in the treatment of CMV-infections available, adoptive transfer of virus-specific MBCs could be used as a novel immunotherapy to support the humoral effector-functions to combat infectious pathogens in severely immunodeficient patients. Because reactivation requirements for resting memory B cells are still incompletely understood, the hCMV-specific MBC response was qualitatively and quantitatively characterized. Within this work an experimental system was developed which enabled the identification and sorting of antigen-specific MBCs. By the use of this technique it could be shown that adoptive transfer of less than 25 MBCs leads to strong antigen-specific serum-IgG-titres in recipient mice within 4 days after antigenic recall. In vitro analysis showed that MBCs are not stimulated to differentiate into antibody producing cells by antigen alone, indicating the necessity of additional signals. Analysis of MBC responses in various knock out recipients, bone marrow chimeric mice or after in vivo ablation of specific cell populations revealed that neither macrophages, CD11c-positive dendritic cells, follicular dendritic cells nor marginal zone B cells are essentially involved in the process of MBC reactivation. Furthermore it became evident that reactivation of MBCs is not mediated by Fcγ-receptors but is crucial to the structure of the antigen. In vivo antibody labelling studies pointed to the fact that MBCs are not particularly enriched in the marginal zones of the spleen as supposed widely, because they did not show enhanced accessibility for blood-borne antigens which separates the latter from marginal zone B cells. Additionally a positive influence of interferon alpha was observed on the outcome of MBC responses. On the one hand the results obtained from this work could help immunosuppressed individuals to profit from the antiviral potential of MBC e.g. in clinical trials and on the other hand the provided data could be used in the development of more effective vaccines.

Abstract

Humane Cytomegalovirus-Infektionen (hCMV) stellen ein erhebliches klinisches Problem für immunsupprimierte Personen wie z.B. Patienten nach Knochenmark- oder Stammzelltrans-plantation dar, da das Virus nach Primärinfektion lebenslang im Organismus verbleibt und jederzeit reaktiviert werden kann. Humorale Immunantworten sind entscheidend am kli-nischen Verlauf der hCMV-Infektion beteiligt, was u.a. in eigenen Arbeiten gezeigt werden konnte. Adoptiv transferierte CMV-spezifische Gedächtnis B Zellen (GBZ) schützen immun-supprimierte Mäuse, in Abwesenheit von T Zellen, vor letalen mCMV-Infektionen. Aufgrund dieser Erkenntnisse und dem Umstand, dass keine nebenwirkungsfreien, effektiven Behand-lungsmöglichkeiten existieren, könnte der adoptive Transfer von virus-spezifischen GBZ als neue Immuntherapie eingesetzt werden, um die humoralen Effektormechanismen mit antiviraler Aktivität in den Patienten zu verstärken. Allerdings sind die Prozesse der GBZ Reaktivierung derzeit noch nicht vollständig geklärt. Daher sollte in dieser Arbeit die hCMV-spezifische GBZ Antwort im Mausmodell qualitativ und quantitativ charakterisiert werden. In der vorliegenden Arbeit konnte ein experimentelles System etabliert werden, welches die Identifikation und Sortierung antigenspezifischer GBZ erlaubte. Mit Hilfe dieser Technik konnte gezeigt werden, dass adoptiver Transfer von weniger als 25 GBZ binnen vier Tagen nach erneutem Antigenkontakt zu signifikanten antigenspezifischen Serum-IgG-Titern in den Rezipiententieren führte. In vitro Analysen ergaben, dass GBZ nicht alleine durch die Gegenwart von Antigen zur Differenzierung in antikörperproduzierende Zellen stimuliert werden können, was auf die Notwendigkeit zusätzlicher Signale hindeutete. Analysen der GBZ Antworten in verschiedenen knock out Rezipienten, knochenmarkchimären Tieren oder nach in vivo Depletion spezifischer Zellpopulationen belegten, dass weder Makrophagen, CD11c-positive dendritische Zellen, follikulär dendritische Zellen noch Marginalzonen B Zellen essentiell an dem Prozess der GBZ Reaktivierung beteiligt sind. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Reaktivierung von GBZ nicht durch Fcγ-Rezeptoren vermittelt ist, jedoch entscheidend von der Struktur des Antigens abhängt. In vivo Zugänglichkeitsstudien legten den Schluss nahe, dass Gedächtnis B Zellen nicht präferentiell, wie bisher vermutet, in den Marginalzonen lokalisiert sind, da sie nicht verstärkt zugänglich für Antigene im Blutstrom sind und sich dadurch von Marginalzonen B Zellen unterscheiden. In weiteren Analysen konnte gezeigt werden, dass sich GBZ Antworten durch die Gegenwart von Interferon alpha verstärken lassen. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten z.B. in klinischen Studien dazu beitragen, das antivirale Potential von GBZ in Gegenwart bestimmter Immun-defizienzen zu nutzen oder zur Weiterentwicklung von Vakzinen dienen.

DOI
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