Podcasts about mausmodelle

Es gibt zahlreiche Bemühungen, neue Immuntherapien zur Behandlung von malignen Tumoren zu entwickeln, da die Prognose vieler Krebserkrankungen immer noch schlecht ist. Dazu muss das Verständnis, wie die verschiedenen Immunzellen innerhalb des Tumormilieus miteinander interagieren, verbessert werden. Mausmodelle für Spontantumoren spiegeln die klinische Situation besser wider als transplantierbare Tumoren und stellen somit eine gute Möglichkeit dar, die während der Tumorentwicklung stattfindenden Immunreaktionen zu analysieren. In der vorliegenden Dissertation wurde mit Mäusen gearbeitet, in deren B-Zellen das Onkogen c-MYC konstitutiv exprimiert wird und die nach einigen Wochen spontan B-Zell-Lymphome entwickeln. Frühere Arbeiten haben bereits gezeigt, dass natürliche Killerzellen (NK-Zellen) aus c-MYC-Tumoren im Vergleich zu Organen aus Wildtyp (wt)-Mäusen kaum Interferon-gamma (IFN-) produzierten und die Fähigkeit, Zielzellen zu töten, stark reduziert war. Dementsprechend sezernierten Tumor-infiltrierende dendritische Zellen (TIDZ) geringere Mengen Interleukin-12 (IL-12), das für die Induktion einer Th1 (T-Helferzelle 1) / ZTL (zytotoxischer T-Lymphozyt)-Antwort essenziell ist, aber vermehrt das immuninhibierende Zytokin IL-10. Für die Aktivierung von naiven T-Zellen ist die Hilfe von NK-Zellen und DZ notwendig, die in c-MYC-Mäusen offenbar nicht gegeben war. Es wurde daher erwartet, dass intratumorale T-Zellen nicht bzw. nur ungenügend aktiviert werden. Überraschenderweise wiesen Tumor-infiltrierende T-Zellen jedoch einen aktivierten Phänotyp auf, zeigten zum Teil sogar eine erhöhte IFN--Produktion, konnten degranulieren und proliferierten in vivo. Trotzdem übernahmen intratumorale T-Zellen im Gegensatz zu NK-Zellen keine immunüberwachende Funktion über die Lymphomentstehung, da c-MYC-Mäuse nach Depletion der T-Zell-Population nicht früher erkrankten als unbehandelte Tiere. Offenbar wurden T-Zellen in c-MYC-Tumoren Antigen-spezifisch aktiviert, was dazu führte, dass sie aufgrund der langanhaltenden Stimulation in einen Erschöpfungszustand geraten sind. Dies spiegelte sich in einer hohen Expression des Erschöpfungsmarkers PD-1 (Programmed Cell Death 1) wider. Die Interaktion des koinhibitorischen Rezeptors PD-1 mit dem entsprechenden Liganden PD-L1, der vor allem auf DZ in c-MYC-Tumoren detektiert wurde, führt in T-Effektorzellen zur Inhibierung des aktivierenden T-Zell-Rezeptor (TZR)-Signals. So konnten T-Zellen aus c-MYC-Tumoren im Vergleich zu T-Zellen aus normalen Mäusen in vitro über den TZR tatsächlich nicht mehr stimuliert werden, was ebenfalls für eine Erschöpfung sprach. Zudem exprimierten intratumorale T-Zellen neben PD-1 die koinhibitorischen Moleküle CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte-Associated Antigen 4) und LAG-3 (Lymphocyte Activation Gene 3). Die Stimulierbarkeit der T-Zellen in vitro konnte durch Zugabe blockierender Antikörper (AK) gegen PD-1 und CTLA-4 verbessert werden. Aufgrund dieser Beobachtung wurden junge, noch gesunde c-MYC-Mäuse mit diesen AK behandelt. Durch die PD-1/CTLA-4-Blockade in vivo zeigten die Tiere ein signifikant verlängertes Überleben. Neben CD4+ T-Helferzellen und CD8+ zytotoxischen T-Lymphozyten wurde in c-MYC-Tumoren innerhalb der CD4+ T-Zellpopulation ein sehr hoher Anteil Foxp3+ regulatorischer T-Zellen (Treg) detektiert. Diese waren aktiviert, proliferierten in vivo und produzierten IL-10. Die koinhibitorischen Moleküle, welche auch auf erschöpften T-Zellen zu finden waren (PD-1, LAG-3 und CTLA-4), wurden ebenfalls von Treg exprimiert, was bekanntlich zur Verstärkung ihrer suppressiven Aktivität führt. Es wurden vor allem Helios-exprimierende natürliche Treg (nTreg) detektiert. Doch auch IL-10-produzierende, regulatorische Foxp3- Tr1-Zellen (T Regulatory Type 1 Zelle), die zu den induzierten Treg (iTreg) zählen, waren in c-MYC-Tumoren zu finden. Schließlich fanden sich auch T-Zellen, die sowohl IFN- als auch IL-10 produzierten. Diese könnten aus Th1-Zellen entstanden sein, welche die Zytokinexpression umgestellt haben. Treg unterdrückten in c-MYC-Tieren anscheinend eine effektive Antitumor-Immunantwort. Daher wurden Foxp3+ Treg in DEREG/c-MYC-Mäusen, die einen transgenen Diphtherietoxin (DT)-Rezeptor tragen, spezifisch durch DT-Injektionen in vivo depletiert. Erstmals wurde der DEREG-Mechanismus zur Treg-Depletion in einem endogenen Tumormodell angewandt. Die Depletion der Foxp3+ Treg verschaffte den DEREG/c-MYC-Mäusen einen leichten Überlebensvorteil. Diese Ergebnisse sind relevant für die Entwicklung neuer immuntherapeutischer Verfahren zur Behandlung maligner Erkrankungen in der Klinik.

Morbus Alzheimer ist die am weitesten verbreitete Form der Demenz mit verheerendem Einfluss auf das Leben der Betroffenen, deren Angehörigen sowie die weltweiten Sozialsysteme. Durch die alternde Gesellschaft gewinnt die Krankheit immer mehr an Relevanz, vor allem da bisher weder die Ursache der Erkrankung bekannt noch hinreichende Therapien etabliert sind. Ein zentrales Problem in der Entwicklung neuer Therapieansätze liegt in dem Fehlen eines verlässlichen, breit einsetzbaren Frühdiagnoseverfahrens. In der vorliegenden Arbeit sollte geklärt werden, ob ein Nachweis der Alzheimer-typischen Proteinaggregate von Aβ und Tau in der Retina für ein potentielles Diagnoseverfahren genutzt werden kann. Dabei sollte eine Methode etabliert werden, bei dem eine Aβ- und Tau-spezifische, fluoreszente Sonde systemisch appliziert und schließlich das gebundene Fluorophor unter Verwendung eines Retina-Scanners detektiert wird. Dieses Verfahren sollte zunächst in Mausmodellen des Morbus Alzheimer etabliert werden, die laut Literaturangaben Aβ-Plaques (u.a. DeltaE9 und Tg2576) bzw. fibrilläre Tau-Aggregate (P301S) im Gehirn und der Retina entwickeln. Unter Verwendung Aβ- bzw. Tau-spezifisch bindender Fluorophore (FSB und BSc4090) konnte in vivo kein Nachweis von Aβ-Plaques in der Retina mehrerer transgener Mauslinien erbracht werden. Begleitende histologische Untersuchungen zeigten ebenfalls keinerlei Anzeichen für Aβ-Plaques in diesen Retinae, was im Widerspruch zu publizierten Arbeiten steht. In der P301S-Linie gelang hingegen erstmals der in vivo Nachweis von fibrillären Tau-Aggregaten in retinalen Ganglienzellen unter Verwendung des Farbstoffes FSB. Dieser Befund wurde genutzt, um den Verlauf der Pathologie in der Retina der P301S-Linie über mehrere Monate zu verfolgen. Dabei wurde ein kontinuierlicher Anstieg der Anzahl von retinalen Ganglienzellen mit fibrillären Tau-Aggregaten festgestellt. Anzeichen für einen hierdurch bedingten Zellverlust fanden sich allerdings nicht. Diese Methode erlaubte erstmalig die Durchführung nicht-invasiver Langzeitexperimente zur Untersuchung von Wirkstoffen, die eine Bildung fibrillärer Tau-Aggregate verhindern sollen. Mit den verwendeten GSK3-Inhibitoren konnte allerdings kein Effekt beobachtet werden. Parallel zu den Experimenten im Mausmodell wurden histologische Untersuchungen an den Retinae verstorbener Alzheimer-Patienten durchgeführt. Analog zu den Befunden in den Mausmodellen konnten in den Retinae von Alzheimer-Patienten keine Aβ-Plaques nachgewiesen werden. Zwar wurden Ablagerungen von hyperphosphoryliertem Tau in den Retinae der Alzheimer-Fälle nachgewiesen, fibrilläre Tau-Aggregate fanden sich allerdings nicht. Somit kann der in vivo Nachweis fibrillärer Tau-Aggregate in der Retina des P301S-Modells nicht auf die humane Diagnose übertragen werden

Das Immunsystem von Säugern wird durch Pathogene, Allergene oder ebenso durch körpereigene Autoantigene stimuliert. Diese Stimulation resultiert in einer Differenzierung von CD4-positiven T-Zellen, die je nach eingeleiteter Immunantwort ihre entzündungsfördernden oder hemmenden Effektorfunktionen ausüben können. Basierend auf den funktionellen Eigenschaften und einem spezifischen Transkriptionsfaktorprofil sowie Zytokinsekretionsprofil lassen sich diese reaktiven Effektorzellen in Th1-, Th2-, Th17- und Treg-Subtypen unterscheiden. Vereinzelt scheinen einige der Subtypen dennoch in der Lage, Eigenschaften von entgegengesetzt polarisierten Zellsubtypen annehmen zu können, was von einem wissenschaftlichem Interesse ist und für zukünftige Therapiemethoden genutzt werden könnte. Aus diesem Grund wurde für eine Untersuchung der Plastizität von CD4-positiven Effektorzellen ein adoptives Zelltransfer-Mausmodell in Kombination mit einer Infektion der Empfängertiere durch den gastrointestinalen Wurmparasiten Nippostrongylus brasiliensis entwickelt. Das Infektionsmodell erlaubte durch die Induktion einer starken Typ-2- Immunantwort durch den Parasiten zu untersuchen, ob in vitro polarisierte oder ex vivo isolierte Th1-, Th17- sowie Treg-Zellen in einen entgegengesetzten, IL-4 produzierenden Th2-Phänotyp in vivo differenzieren können. Sowohl Th1-, als auch Th17-Zellen konnten neben dem Verlust ihrer charakteristischen IFN-γ bzw. IL-17A Zytokinsekretion IL-4 exprimieren und somit in den Th2-Subtyp konvertiert werden. Im Gegensatz dazu wiesen in vitro hergestellte und ex vivo isolierte Treg-Zellen diese Flexibilität nicht auf und behielten weitgehend ihr spezifisches Transkriptionsfaktorprofil bei. Diese neuen Erkenntnisse zur Plastizität von CD4-positiven Effektorzellen könnten darüber hinaus die inverse Korrelation von Helmintheninfektionen und ihrem vermittelnden Schutz vor autoimmunen und allergischen Erkrankungen erklären. Aus therapeutischer Sicht erscheint eine Verschiebung von unkontrollierten und autoreaktiven Th1- und Th17-Immunantworten in Autoimmunerkrankungen durch eine Helmintheninfektion hin zu einer protektiven Th2-Antwort sinnvoll. Um dies weiterführend zu überprüfen und zu klären, ob eine Th-Repolarisierung ein zugrunde liegender Mechanismus ist, wurde versucht zwei verschiedene autoimmune Mausmodelle durch eine Infektion mit dem Helminthen zu modulieren und den Ausbruch der Erkrankung zu verhindern. Es konnte jedoch lediglich eine transiente Verbesserung des Krankheitsverlaufs in einem Colitis-Mausmodell, aber nicht in einem Mausmodell ähnlich der Multiplen Sklerose durch den Helminthen N. brasiliensis beobachtet werden.

Akute Koronarerkrankungen stellen direkte Folgen arterieller Thrombosen dar und bilden die Haupttodesursache in den Industrienationen. Einige der molekularen Mechanismen der Pathogenese von arteriellen Thrombosen wurden in den letzten Jahren unter in vitro Bedingungen charakterisiert. Ihre Relevanz im intakten Organismus wird erst durch die Analyse der arteriellen Thrombogenese in vivo ersichtlich. Die bislang etablierten Tiermodelle der Thrombose/Hämostase reflektieren wahrscheinlich nur einen geringen Anteil der bei Patienten mit thrombotischen Erkrankungen beobachteten Veränderungen. Ein Ziel dieser Arbeit bestand daher darin, neue krankheitsrelevante Mausmodelle der Thrombose/Hämostase zu etablieren. Mittels chemischer Mutagenese wurden in Mäusen zufällig über das gesamte Genom verteilte Mutationen induziert und die Fibrinbildung in den Nachkommen geprüft. Ausgehend von phänotypisch auffälligen Tieren konnten mehrere, über Generationen hinweg stabile Mauslinien mit Blutgerinnungsstörungen gezüchtet werden. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde mittels eines arteriellen Thrombosemodelles in der Maus erstmals die Bedeutung von Serinproteasen der neutrophilen Granulozyten für die Thrombusbildung nachgewiesen. Intravitalmikroskopische Untersuchungen in GECGdefizienten Tieren identifizierten diese Serinproteasen als entscheidende Mediatoren für eine stabile Thrombusbildung. Dabei wurde die proteolytische Inaktivierung von TFPI, des Inhibitors des Gerinnungsstartes, durch die Serinproteasen als zugrunde liegender Mechanismus ermittelt. Desweiteren konnte ein zentraler neuer Mechanismus der initialen Gerinnungsaktivierung etabliert werden. Nach endothelialer Schädigung wurde eine massive Freisetzung der Thiol- Isomerase PDI beobachtet, die über die Aktivierung des zentralen gerinnungsstartenden Proteins TF die Fibrinbildung in vivo induzierte. Demzufolge bewirkte die Inhibition der endogenen PDI-Aktivität eine Verminderung der TF-abhängigen Fibrinbildung. Untersuchungen mit TF-positiven Mikropartikeln zeigten, dass PDI intravasalen TF über einen redoxabhängigen Mechanismus aktiviert. Die in der vorliegenden Arbeit aufgedeckten Regulierungsmechanismen der Fibrinbildung in vivo tragen zum Verständnis der komplexen Pathologie der arteriellen Thrombogenese im Menschen bei und weisen daher neue Perspektiven für therapeutische Ansätze auf.

In dieser Arbeit wurden neue molekularzytogenetische Verfahren für die Tumordiagnostik entwickelt. Zum einen wurden zytogenetische Studien mittels Interphase FISH (Fluoreszenz in situ Hybridisierung) beim Neuroblastom durchgeführt. Hierfür standen als Untersuchungsmaterial Zelllinien sowie 10 µm Formalin-fixierte Paraffin-eingebettete Gewebeschnitte verschiedener Neuroblastome zur Verfügung. Es wurde ein kombinatorisch markierter und aus mehreren regionenspezifischen BAC-/ und YAC-Sonden bestehender Pool zusammengestellt (Zelllinien: 1p36, 1q12 (Kontrolle), 2p24 (MYCN), 11p15 (Kontrolle), 11q23, 17p12 (Kontrolle) und 17q25; Gewebeschnitte: 1p36, 2p24 (MYCN), 11q23 und 17q25). Außerdem wurden spezielle Protokolle entwickelt, um eine möglichst hohe Hybridisierungseffizienz zu erreichen. Zellkerne beider Zellsysteme wurden mit einem Epifluoreszenzmikroskop aufgenommen. Die dreidimensionale Aufnahme und Auswertung der Gewebeschnitte erfolgte außerdem mit Dekonvolution über spezielle Software; dadurch konnten die Zellkerne im gesamten Gewebekontext betrachtet und analysiert werden. Die aufgenommenen Zellkerne beider Zellsysteme wurden anschließend statistisch ausgewertet. Bei den Gewebeschnitten wurde zudem vergleichend Bezug auf die in der Klinik festgelegten Stadien nach INSS-Kriterien genommen. So konnte gezeigt werden, dass bei den Analysen der Gewebeschnitte die zytogenetischen Ergebnisse eine sehr gute Ergänzung zu den klinischen Daten darstellen. Zum anderen wurde ein 7 Fluorochrom Multiplex Fluoreszenz in situ Hybridisierungs-System (M-FISH) für Maus Chromosomen entwickelt, welches ermöglicht, simultan alle 40 Maus-Chromosomen mit jeweils der gleichen Anzahl von Fluorochromen anzufärben und so die Spezifität und Sensitivität der Auswertung im Vergleich zu 5 Fluorochrom M-FISH zu verbessern. Mit diesem System sollte es möglich sein, einfache sowie komplexe zytogenetische Veränderungen verschiedener Mausmodelle zu untersuchen und eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen G-Banden Technik zu bieten.