Die molekulare Chimärismusdiagnostik stellt einen essenziellen Teil der Therapieüberwachung nach allogener HSZT dar. In der Uniklinik Würzburg wird hierbei mittels qPCR eines Panels von 21 Allelen eine Informativität von 95 % und eine Sensitivität von 0,1-0,01 % erreicht. Ziel der Arbeit war eine Optimierung dieser in unserem Labor angewandten Methode zur Chimärismusanalyse in puncto Sensitivität und Informativität. Es wurde untersucht, ob durch Steigerung des DNA-Inputs in die qPCR eine Sensitivitätserhöhung erzielt werden kann, ohne dass PCR-Inhibition auftritt. Dabei erwies sich ein DNA-Input von 250 ng als ideal für eine verlässlichere Detektion von 0,01 % Empfängerzellen. PCR-Inhibition trat nicht auf. Zur Deckung des damit einhergehendem erhöhten DNA-Bedarf wurden verschiedene Elutionsmethoden der DNA-Extraktion verglichen, wobei durch Extraktion mit dem QIAamp DNA Blood Midi-Kit und Elution mit 2 x 200 μl AE-Puffer der höchste DNA-Ertrag gewonnen wurde. Zur Erhöhung der Informativität wurde die Anwendbarkeit eines Primersets für qPCR des SNP rs713753 evaluiert. Hierbei zeigte sich eine mäßige Eignung: Beide Allele des SNP gemeinsam ergaben eine gute Informativität für Empfängerdiskriminierung von 37,5 %. Die qPCR-Effizienzen der lokusspezifischen Referenz und des Allels C waren nahezu optimal, die des Allels T lag lediglich bei 0,87. Die Sensitivität der spezifischen Allele lag bei max. 0,1 %. Sofern auch hier eine Sensitivitätssteigerung durch Erhöhung des DNA-Inputs in die qPCR ohne Auftreten unspezifischer Amplifikation möglich ist, wäre eine Integration der qPCR des SNP rs713753 in die Routinediagnostik denkbar. Zusammenfassend ist eine Optimierung der in unserem Labor angewandten Methode zur Chimärismusdiagnostik hinsichtlich Sensitivität und Informativität durchaus möglich. Eine Erhöhung des DNA-Inputs ist dabei am simpelsten umsetzbar; zur Etablierung weiterer Allele bedarf es zusätzlicher Experimente. / The monitoring of molecular chimerism is an essential part of the follow-up after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. At the University Hospital of Würzburg, a qPCR panel consisting of 21 alleles achieves an informativity of 95 % and a sensitivity of 0.1-0.01 %. The aim of this study was the optimization of the chimerism analysis method used in our laboratory in terms of sensitivity and informativity. It was investigated whether an increase in sensitivity could be achieved by increasing the DNA input to qPCR without causing PCR inhibition. A DNA input of 250 ng was found to be ideal for a more reliable detection of 0.01 % recipient cells. No PCR inhibition occurred. In order to meet the increased demand for DNA, different elution methods for DNA extraction were compared, with the highest DNA yield achieved by extraction using the QIAamp DNA Blood Midi Kit and elution with 2 x 200 µl AE buffer. To increase informativity, the practicality of a qPCR primer set for the SNP “rs713753” was evaluated. This was found to be moderately suitable: both alleles of the SNP taken together resulted in a good informativity of 37.5 % for recipient discrimination. The qPCR efficiencies of the locus-specific reference and the C allele were close to optimal values, while that of the T allele was only 0.87. The sensitivity of the specific alleles was max. 0.1 %. If it is possible to increase the sensitivity by increasing the DNA input into the qPCR without the occurrence of non-specific amplification, the integration of qPCR of the SNP rs713753 into daily diagnostics would be conceivable. In conclusion, it is possible to optimize the sensitivity and informativity of the chimerism analysis method used in our laboratory. Increasing the DNA input is the easiest to implement, whereas additional experiments are needed to establish additional alleles.

Die rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronische, progressive und systemische Autoimmunerkrankung, in deren Zentrum das dauerhaft entzündete Synovialgewebe der Gelenke steht. Aufgrund vielfältiger Knochen- und Knorpel-destruierender Prozesse kommt es zu irreversiblen Funktionalitätsverlusten der betroffenen Gelenke. Eine tragende Rolle bei der Ausprägung der klinischen Manifestationen wird dabei der exzessiven Synthese des proinflammatorischen Cytokins IL-1 zugesprochen. Dessen Aktivität kann durch kompetitive Blockade des IL-1 Rezeptors Typ I mit dem natürlich vorkommenden, antiinflammatorischen IL-1 Rezeptorantagonisten (IL-1Ra) inhibiert werden. Der Cytokin-blockierende Therapieansatz mit Anakinra, einem rekombinant hergestellten IL-1Ra, konnte die pharmakologischen Behandlungsmöglichkeiten der RA seit 2001 wesentlich erweitern. Gleichwohl erfordern die geringen Halbwertszeiten von IL-1Ra regelmäßige subkutane Injektionen, um hinreichende therapeutische Wirkstoffspiegel im Patienten aufrecht zu erhalten. Vor diesem Hintergrund bieten somatische Gentherapiekonzepte eine vielversprechende Alternative zu den konventionellen Behandlungsstrategien bei der RA-Therapie. Ein IL-1Ra-Gentransfer ins Gelenk soll die persistierende, lokale, endogene Synthese des therapeutischen IL-1Ra-Proteins ermöglichen und lässt in dieser Hinsicht eine nachhaltige Verbesserung der klinischen Symptomatik erwarten. In dieser Arbeit wurden dafür gentherapeutische Foamyvirus-Adenovirus-Hybridvektoren (FAD) zur Expression des IL-1Ra entwickelt und die Funktionalität der Konstrukte evaluiert. Die Vektoren sollten die effizienten adenoviralen Transduktionsmechanismen mit dem Potential der foamyviralen somatischen Integration für einen direkten in vivo Gentransfer kombinieren. Das System besteht aus einem adenoviralen Hochkapazitätsvektor vom Serotyp 5, der eine selbstinaktivierende PFV-Vektorkassette unter Kontrolle des Reversen Tetracyclin Transaktivator Systems (Tet-On) enthält. In FAD-transduzierten Zellen wurde die funktionelle Induzierbarkeit der PFV-Vektorexpression nachgewiesen und die Kinetik der PFV-Partikelfreisetzung charakterisiert. Nach Induktion der PFV-Vektorkassette konnte in FAD-transduzierten Zellen ein langfristig-stabiler IL-1Ra-Gentransfer gezeigt werden. Ferner konnten protektive Effekte eines FAD-vermittelten IL-1Ra-Gentransfers im Zellkulturmodell nachgewiesen werden. Tierexperimentelle Untersuchungen zeigten eine erfolgreiche Transduktion von Synovialzellen nach intraartikulärer Applikation von FAD-Vektoren. Das Tetracyclin-regulierbare Hybridvektorsystem zur Expression des IL-1Ra, das in der vorliegenden Arbeit geschaffen wurde, könnte zukünftig die Basis für ein effektives Werkzeug zum intraartikulären Gentransfer in der klinischen Praxis bieten. / Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic, progressive and systemic autoimmune disease, characterized by invasive synovial hyperplasia. Several inflammatory cartilage- and bone- destroying processes lead to an irreversible loss of joint functionality. The excessive synthesis of the pro-inflammatory cytokine IL-1 has been implicated as a primary mediator of pathology in RA. The activity of IL-1 is initiated upon binding to the IL-1 receptor type I and can be inhibited by the naturally occurring anti-inflammatory IL-1 receptor antagonist (IL1-Ra) protein. The cytokine-blocking therapeutic approach with anakinra, a recombinant form of IL-1Ra, has significantly improved the pharmacological treatment of RA since 2001. Nevertheless, due to the short half-life of IL-1Ra, repeated subcutaneous injections are required to maintain therapeutic concentrations in the patient. Thus, somatic gene therapy may offer a promising alternative to conventional therapeutic strategies for treating RA. Following gene delivery of IL-1Ra, it may be expected that a sustained improvement of clinical symptoms is achievable due to the endogenous cellular synthesis and local secretion of the therapeutic IL-1Ra protein. In this work, foamy virus-adenovirus hybrid vectors (FAD) were developed for the expression of IL-1Ra and the functionality of the constructs was evaluated. The hybrids combine the high transduction efficiency of adenovirus vectors with the integrative potential provided by prototype foamy virus (PFV) vectors, for direct in vivo gene transfer. In the system, a complete expression cassette for self-inactivating PFV vectors, which is under the control of the tetracycline-dependent regulatory system (Tet-On), was inserted into the backbone of a serotype 5-based high-capacity adenoviral vector. In FAD-transduced cells, the induction of the PFV vector cassette was demonstrated and the release of secondary infectious PFV vectors was characterized. After the induction of the PFV vector cassette in FAD-transduced cells, a stable long-term IL1-Ra expression was shown. Furthermore, the anti-inflammatory potential of the FAD-mediated IL-1Ra gene transfer was successfully evaluated in a cell culture model. Animal studies indicated successful transduction of cells in the synovium after intra-articular application of FAD-vectors. The tetracycline-inducible hybrid vector system for the expression of IL-1Ra, which was created in the present work, may provide the future basis for an effective tool for intra-articular gene transfer in clinical settings.

In der vorliegenden Arbeit wurden die molekularen Grundlagen für die Agonistspezifität des G-Protein-gekoppelten Rezeptors GPR34 untersucht. Mittels verschiedener funktioneller Versuche konnte an ausgewählten Orthologen des Rezeptors gezeigt werden, dass, im Gegensatz zu publizierten Daten, Lysophosphatidylserin (Lyso-PS) nicht der natürliche Agonist des GPR34 ist. Lediglich an einigen cyprinoiden Subtypen des GPR34 hat Lyso-PS surrogat-agonistische Effekte. Anhand eines detaillierten evolutionären Vergleichs von Orthologen konnten Bereiche des Rezeptors ermittelt werden, welche an der Ligandenbindung, und damit an der Agonistspezifität des GPR34 beteiligt sind. Durch Übertragung dieser Bereiche vom Karpfen-GPR34-Subtyp 2a auf den humanen GPR34 konnte dieser zu einem Lyso-PS-sensitiven Rezeptor modelliert werden. Weiterhin wurde Aminoethyl-Carbamoyl-ATP (EDA-ATP) als inverser Agonist an cyprinoiden Orthologen des GPR34 identifiziert. Die Erweiterung des möglichen Ligandenspektrums von Lipiden zu Nukleotidderivaten gibt Hinweise auf die Promiskuität der Bindungsstelle des GPR34. Die Ergebnisse zeigen, dass Lyso-PS nur eine zufällige Aktivität an einigen Orthologen des GPR34 hat. Mit Identifizierung eines Nichtlipides als invers-agonistischen Liganden ist die Suche nach dem natürlichen Liganden des GPR34 noch nicht abgeschlossen und sollte auf weitere chemische Entitäten ausgeweitet werden. / Lyso-PS (lyso-phosphatidylserine) has been shown to activate the G(i/o)-protein-coupled receptor GPR34. Since in vitro and in vivo studies provided controversial results in assigning lyso-PS as the endogenous agonist for GPR34, we investigated the evolutionary conservation of agonist specificity in more detail. Except for some fish GPR34 subtypes, lyso-PS has no or very weak agonistic activity at most vertebrate GPR34 orthologues investigated. Using chimaeras we identified single positions in the second extracellular loop and the transmembrane helix 5 of carp subtype 2a that, if transferred to the human orthologue, enabled lyso-PS to activate the human GPR34. Significant improvement of agonist efficacy by changing only a few positions strongly argues against the hypothesis that nature optimized GPR34 as the receptor for lyso-PS. Phylogenetic analysis revealed several positions in some fish GPR34 orthologues which are under positive selection. These structural changes may indicate functional specification of these orthologues which can explain the species- and subtype-specific pharmacology of lyso-PS. Furthermore, we identified aminoethyl-carbamoyl ATP as an antagonist of carp GPR34, indicating ligand promiscuity with non-lipid compounds. The results of the present study suggest that lyso-PS has only a random agonistic activity at some GPR34 orthologues and the search for the endogenous agonist should consider additional chemical entities.

Histogenetisch bedingte Sternmusterungen an Petalen treten in verschiedenen Pflanzengattungen auf und konnten bei Camellia, Pelargonium, Phlox, Rhododendron, Saintpaulia und Verbena nachgewiesen werden, sie sind aber auch bei Myosotis und Petunia bekannt. Die Sternmusterungen entstehen bei den untersuchten Sorten durch Anthocyandefektmutation in einer bestimmten Sproßscheitelschicht und den abstammenden Geweben, in Abhängigkeit von der gewebespezifischen Farbstoffbildung im Blütenblatt, dem Wirken der Partnerinduktion von anthocyanintaktem auf anthocyandefektes Gewebe (Induktion der Anthocyansynthese) und der L1-Beteiligung an der Mesophyllbildung des Blütenblattrandes. Fünf unterschiedliche Typen der histogenetisch bedingten Sternmusterbildung in der Petalenfärbung unter Berücksichtigung dieser Charakteristika konnten gefunden werden. / Histogenetically determined pinwheel patterns in petals exist in various genera of plants. Such patterns have been proved in Camellia, Pelargonium, Phlox, Rhododendron, Saintpaulia and Verbena, and are also known in Myosotis and Petunia. Pinwheel patterns occur by mutation in a defined layer of the apex and ist originated tissues. Its intensity is affected by presence of pigmentation in specific tissues of the petal and the existance and level of partner- induction (induction of anthocyanin synthesis from anthocyan-intact to anthocyan-defect tissue), and the participation of L1 (layer one of the apex) on the formation of mesophyll in the margin of the petal. Five different types of the histogenetically determined formation of pinwheel patterns were found according to the above mentioned conditions. In addtion, some other types can exist when more than two layers of the apex and their derived tissues form the petals (perhaps in Camellia) and layer 2 and 3 are different in their genotypes.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit züchtungsmethodischen Untersuchungen zur Schaffung blattvariegater Pelargonium x zonale-Hybriden auf tetraploidem Leistungsstand. Basierend auf dem Wirkstoff Trifluralin konnte eine effektive Behandlungsvariante zur somatischen Polyploidisierung periklinalchimärischer Pelargonium x zonale-Klone etabliert werden. Unter Ausnutzung biparentaler Erbgänge wurden fünf ausgewählte Plasmotypen an das Leistungsniveau moderner Sortimente herangeführt. Daneben erbrachten Kreuzungen innerhalb der Sektion Ciconium hybridvariegate F1-Pflanzen. Die Möglichkeit der Ausnutzung von Kern-Plasma-Wechselwirkungen in der Pelargonienzüchtung wird diskutiert. Im Hinblick auf den Aufbau eines Protoplastenregenerationssystems konnten Zellsuspensionskulturen etabliert werden. Im Anschluss an enzymatische Verdauungen wurde die Regeneration von Kallus beobachtet. Variegate Pflanzen aus Mutationsversuchen mit NMH (Nitroso-Methyl-Harnstoff), einer weiteren experimentellen Variante, erwiesen sich als steril, so dass eine weiterführende Züchtungsarbeit auf diesem Weg bisher noch nicht möglich war / The study analyzes breeding schemes concerning the development of variegated tetraploid Pelargonium x zonale-hybrids (Pelargonium x hortorum). With a focus on practical relevance breeding methods for periclinal chimeric leaf patterns are discussed. Trifluralin-induced tetraploid Pelargonium x zonale-hybrids were successfully crossed with modern cultivars. Via biparental mode of inheritance five defined plasmotypes were transfered to the karyological background of current high-performance Pelargonium series. In a crossing-program within the section Ciconium hybrid-variegation was detected. The possibility of using nucleo-plasmatic interactions in developing new Pelargonium cultivars is discussed. First steps concerning a biotechnological approach to create variegated plants included the establishment of cell-suspension-cultures as the base for a protoplast regeneration system. Following the enzymatic digestion of Pelargonium-liquid cultures up to now, callus regeneration was achieved. Variegated plants resulting from mutagenic treatments with NMU (Nitroso-methylurea) proved to be sterile.

Analysis of donor chimerism has become a routine method for the documentation of engraftment after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). In recent years several groups have also focused on the application of this technique for the detection of relapsing disease after allogeneic HSCT. This review addresses technical issues (sensitivity, specificity) and discusses the advantages and limitations of methods currently used for chimerism analysis and their usefulness for the detection of MRD. In addition, the potential impact of novel procedures, e.g. subset chimerism or real-time PCR-based procedures, is discussed. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Die vorliegende Arbeit liefert neue Kenntnisse über das Konkurrenzverhalten der Sprossscheitelschichten bei der Blattmesophyllbildung und trägt dadurch zum Verständnis der Entwicklungsgeschichte höherer Pflanzen bei. Weißbunte Pflanzen von Peperomia serpens SW. LOUD, Sedum rubrotinctum R. T. CLAUSEN, Pedilanthus tithymaloides (L.) POIT. und Plectranthus coleoides BENTH wurden verwendet, um den Bau des Sprossscheitels und die chimärische Natur des Laubblattes zu analysieren. Durch die Untersuchungen zum Bau des Sprossscheitels und zur Blattanatomie wurden die Anzahl initialer Sprossscheitelschichten und die periklinalchimärische Natur der untersuchten Pflanzen bestätigt. Mit Hilfe von Mittelwertvergleichen der Mächtigkeit L2- und L3-bürtiger Mesophyllgewebe wurde die Beteiligung genetisch verschiedener internaler Sprossscheitelschichten an der Bildung des Blattmesophylls bei Sedum rubrotinctum, Pedilanthus tithymaloides und Peperomia serpens erfasst. Die Existenz histogenetisch grüner L2- oder L3-bürtiger Gewebe verursacht eine Zunahme der Blattquerschnittfläche (Sedum rubrotinctum) und eine Vergrößerung der Blattmesophyllhöhe (Peperomia serpens und Pedilanthus tithymaloides). Es wurden Regenerationsversuche an Blattstecklingen der Periklinalchimäre von Peperomia serpens und Sedum rubrotinctum durchgeführt. Durch In-vivo-Provozierung von Adventivsprossen an Blattstücken und achselknospenfreien Sprossen gelang es, die zwei untersuchten heterohistischen Musterpflanzen von Peperomia serpens ('GGW' und 'GWG') in grüne und weiße Nachkommen zu zerlegen. An Blattstecklingen bildeten sich in der Mehrzahl L3-bürtige Regenerate (ca. 75 %). Eine Beteiligung der L2-bürtigen Gewebe bei der Regeneration war an den Blattrandexplantaten zu beobachten. Das L1-bürtige Hypoderm konnte nur in der In-vitro-Blattregeneration deutlich seine Fähigkeit zur Adventivsprossbildung zeigen. Die Blattregenerationsergebnisse bei Peperomia serpens demonstrieren deutlich, dass sich alle drei Sprossscheitelschichten (L1, L2, L3) an der Blattmesophyllbildung beteiligen können. An Blattstecklingen von Periklinalchimären bei Sedum rubrotinctum bildeten sich grüne, weiße und neue chimärische Adventivsprosse. Aus den Regenerationsergebnissen lässt sich die entscheidende Rolle der L2-bürtigen Gewebe bei der Adventivsprossbildung ablesen. Die Regenerationsergebnisse sprechen dafür, dass die Bildung der Adventivsprosse durch die Beteiligung der L2- und L3-bürtigen Gewebe hervorgerufen wurde und die L1-bürtigen Gewebe an der Adventivsprossbildung nicht beteiligt sein konnten. Demzufolge sind tiefer liegende Gewebe (L2- und L3-bürtige) des Laubblattes beider Arten bei der Bildung der Adventivsprosse entscheidender als die L1-bürtige Epidermis. Das Ausmaß der Beteiligung an der Adventivsprossbildung bei Peperomia serpens und Sedum rubrotinctum wird nicht von der genetischen Herkunft (weiß oder grün) des L2- bzw. L3-bürtigen Gewebes gesteuert, sondern durch die Lage und damit durch die Abstammung der Gewebe aus der entsprechenden Sprossscheitelschicht bestimmt. Die abschließenden Untersuchungen an Plectranthus coleoides, dessen Chlorophyll- und Ploidiechimären quantitativ analysiert wurden, verdeutlichen die Erkenntnisse über die Beteiligung der Sprossscheitelschichten an der Bildung des Blattmesophylls. Es wurde deutlich, dass die Gewebekonkurrenz im Beisein einer doppelten Markierung nicht lagebedingt sein kann, sondern aufgrund verschiedener Ploidiestufen stattfindet. / The studies presented in this thesis provide new insights into the competitive reaction of the shoot apical layers during the foliar mesophyll formation and thus contribute to understanding of plant development. The variegated plants of Peperomia serpens SW. LOUD, Sedum rubrotinctum R. T. CLAUSEN, Pedilanthus tithymaloides (L.) POIT. and Plectranhus coleoides BENTH were used to analyse the cellular organisation of shoot apex and the histogenetic constitution of the leaf. Shoot apex and leaves structural analyses confirm the number of initial shoot apical layers and the periclinal chimeric nature of investigated plants. Quantitative analysis of foliar mesophyll of Sedum rubrotinctum, Peperomia serpens and Pedilanthus tithymaloides have been used to deduce patterns of meristem layers intercellular interaction during mesophyll formation. The expression of the histogenetic green meristem layer (L2 or L3) causes a increase of "mesophyll area" (Sedum rubrotinctum) and a enlargement of "mesophyll height" (Peperomia serpens and Pedilanthus tithymaloides) in leaves. Four periclinal chimeric forms of Peperomia serpens ('GGW' and 'GWG') and of Sedum rubrotinctum ('GGW' and 'GWG'), each of which possesses normal green cell layers but a genetically different chlorophyll-deficient cell layer, were utilized to study the effect of genotype on the ability of the cell layers of in vivo and in vitro leaf cutting to regenerate adventitious shoots and to analyse the competition between apical layers and their derivatives in the plant ontogeny. Among the in vivo adventitious shoots of the leaf cuttings and leaf of Peperomia serpens, shoots were green, white and variegated. The L3-derived cell layer is alone responsible for the formation of ca. 75 % of adventitious shoots. The relative significant contribution of L2-derived cell layers to mesophyll formation increases in margin of leaf. The L1-derived hypoderm in foliar mesophyll of Peperomia serpens were apparently incapable of shoot regeneration of in vivo leaf cutting, yet in both periclinal forms clearly produced green shoots in vitro. Results demonstrate that all initial apical meristem layers in Peperomia serpens can contribute with different ability to foliar mesophyll formation. Adventitious shoots were in vivo induced on leaf of periclinal chimeric plants of Sedum rubrotinctum. Plants derived from leaf culture were three types: green, white and variegated. Among the adventitious shoots of green- and white-margined leaf of Sedum rubrotinctum, most adventitious shoots (ca. 90 %) were L2-derived, a few were L3-derived. Results demonstrate that the L1 derivatives can not contribute to foliar mesophyll formation. According to these results the internal tissues (L2- and L3-derived cell layers) of leaf are more competitive than the epidermis. The lineage of adventitious shoot is not controlled by the genetic origin of L2- and L3-derived tissues, but by the position of these derived tissues according to the shoot apical meristem layer. The last experiments on Plectranthus coleoides which have combined quantitative analysis of variegated- leaf chimeras with quantitative analysis of cytochimeras have begun to shed more light on the contribution of apical meristem layers to foliar mesophyll formation. It has revealed how the ploidy degree of apical layers derivatives in a cytochimera control leaf cell fate more than their position in the meristem.

Die Effizienz einer Tumortherapie durch einen Transfer von ex vivo aktivierten Tumor-spezifischen zytotoxischen T-Lymphozyten wird durch zahlreiche Faktoren wie geringe Anzahl der isolierten spezifischen T-Zellen, schnelles Abklingen der Aktivität und kurzzeitige Persistenz der transferierten Effektorzellen im Empfängerorganismus stark limitiert. Eine Möglichkeit zur Überwindung dieser Einschränkungen bietet die Entwicklung einer neuen Strategie zur Armierung der zytotoxischen T-Lymphozyten mit Tumor-spezifischen chimären Rezeptoren. Ziel dieser Arbeit war es, die Grundlagen für eine solche immuntherapeutische Strategie zu erarbeiten. Da das Prostatakarzinom die am meisten diagnostizierte maligne Erkrankung und die dritt häufigste Todesursache des Mannes ist, wurde das auf der Oberfläche von Prostatakarzinomzellen exprimierte PSCA (prostataspezifisches Stammzellantigen) als Zielantigen gewählt. Neben der therapierefraktären Spätstadien des Prostatakarzinoms bedürfen die früh entstehenden Mikrometastasen (minimale Resterkrankung) einer neuen adjuvanten Behandlungsoption. Das PSCA ist ein membranständiges Tumor-assoziiertes Antigen, das in mehr als 80 % der primären Prostatakarzinome überexprimiert wird. PSCA wird als besonders aussichtsreiches Zielantigen einer Immuntherapie bei fortgeschrittenen Prostatakarzinomen angesehen, weil sein Expressionsniveau mit der Tumorprogression und der Entwicklung zum androgenunabhängigen Wachstum ansteigt. In der vorgelegten Arbeit wurde zunächst ein neuer monoklonaler PSCA-spezifischer Antikörper generiert, der als Grundlage für die Konstruktion eines Einzelkettenantikörpers (scFv) verwendet wurde. Aus einem Hybridomklon, der sich durch sehr hohe Bindungsstärke auszeichnete, wurden mittels degenerierter Primer die kodierenden Sequenzen für die variablen VH und VL Domänen des Antikörpers amplifiziert. Durch die Verbindung der beiden VH und VL Domänen mittels eines Linkers wurde der PSCA-spezifische Einzelkettenantikörper generiert. Die mit gereinigtem scFv durchgeführten Bindungsanalysen bestätigten die Funktionalität des rekombinanten Proteins und seine Anwendbarkeit zur Chimerisierung eines membranständigen Rezeptors. Nach dem ?Zwei-Signal-Modell? benötigen T-Zellen für eine effiziente Antigen-spezifische Aktivierung neben dem T-Zell-Rezeptorsignal ein zusätzliches kostimulatorisches Signal. Daher wurden chimäre Rezeptoren auf der Basis der Beta-Kette des T-Zell-Rezeptors und des CD28-Moleküls generiert. Bei der Konstruktion des chimären T-Zell-Rezeptors wurde die konstante Domäne der Beta-Kette mit der CD3 -Kette fusioniert. Neben einer starken Oberflächenexpression des Rezeptors wurde auch die effiziente Bindung von löslichem PSCA nachgewiesen. Die Bindung des Rezeptors an das PSCA führte zur Phosphorylierung der ITAM-Sequenzen der heterodimeren -Kette, was die Funktionalität des chimären Rezeptors bestätigte. Die Stimulation der Zellen über den anti-CD3 Antikörper resultierte ebenfalls in der Phosphorylierung der heterodimeren -Kette, was ein Hinweis auf eine mögliche Interaktion der chimären Kette mit dem endogenen CD3-Komplex lieferte. Um die kostimulatorische Wirkung über das selbe Antigen zu erzielen, wurde das CD28 Molekül N-terminal ebenfalls mit dem Einzelkettenantikörper modifiziert. Die durch Bindung des löslichen Proteins induzierte Phosphorylierung der Akt-Kinase bewies die Funktionalität der chimären CD28 Kette als PSCA-spezifischer Rezeptor. Diese Arbeit demonstriert die Generierung eines hochaffinen PSCA-spezifischen Einzelkettenantikörpers als eine Antigen-erkennende Struktur eines chimären Rezeptors. Die Armierung polyklonaler zytotoxischer T-Lymphozyten mit den funktionsfähigen chimären Rezeptoren stellt den ersten Schritt einer neuen Strategie zur Eliminierung hormon-refrektärer und metastasierender Prostatakarzinomzellen dar.

Die Effizienz einer Tumortherapie durch einen Transfer von ex vivo aktivierten Tumor-spezifischen zytotoxischen T-Lymphozyten wird durch zahlreiche Faktoren wie geringe Anzahl der isolierten spezifischen T-Zellen, schnelles Abklingen der Aktivität und kurzzeitige Persistenz der transferierten Effektorzellen im Empfängerorganismus stark limitiert. Eine Möglichkeit zur Überwindung dieser Einschränkungen bietet die Entwicklung einer neuen Strategie zur Armierung der zytotoxischen T-Lymphozyten mit Tumor-spezifischen chimären Rezeptoren. Ziel dieser Arbeit war es, die Grundlagen für eine solche immuntherapeutische Strategie zu erarbeiten. Da das Prostatakarzinom die am meisten diagnostizierte maligne Erkrankung und die dritt häufigste Todesursache des Mannes ist, wurde das auf der Oberfläche von Prostatakarzinomzellen exprimierte PSCA (prostataspezifisches Stammzellantigen) als Zielantigen gewählt. Neben der therapierefraktären Spätstadien des Prostatakarzinoms bedürfen die früh entstehenden Mikrometastasen (minimale Resterkrankung) einer neuen adjuvanten Behandlungsoption. Das PSCA ist ein membranständiges Tumor-assoziiertes Antigen, das in mehr als 80 % der primären Prostatakarzinome überexprimiert wird. PSCA wird als besonders aussichtsreiches Zielantigen einer Immuntherapie bei fortgeschrittenen Prostatakarzinomen angesehen, weil sein Expressionsniveau mit der Tumorprogression und der Entwicklung zum androgenunabhängigen Wachstum ansteigt. In der vorgelegten Arbeit wurde zunächst ein neuer monoklonaler PSCA-spezifischer Antikörper generiert, der als Grundlage für die Konstruktion eines Einzelkettenantikörpers (scFv) verwendet wurde. Aus einem Hybridomklon, der sich durch sehr hohe Bindungsstärke auszeichnete, wurden mittels degenerierter Primer die kodierenden Sequenzen für die variablen VH und VL Domänen des Antikörpers amplifiziert. Durch die Verbindung der beiden VH und VL Domänen mittels eines Linkers wurde der PSCA-spezifische Einzelkettenantikörper generiert. Die mit gereinigtem scFv durchgeführten Bindungsanalysen bestätigten die Funktionalität des rekombinanten Proteins und seine Anwendbarkeit zur Chimerisierung eines membranständigen Rezeptors. Nach dem ?Zwei-Signal-Modell? benötigen T-Zellen für eine effiziente Antigen-spezifische Aktivierung neben dem T-Zell-Rezeptorsignal ein zusätzliches kostimulatorisches Signal. Daher wurden chimäre Rezeptoren auf der Basis der Beta-Kette des T-Zell-Rezeptors und des CD28-Moleküls generiert. Bei der Konstruktion des chimären T-Zell-Rezeptors wurde die konstante Domäne der Beta-Kette mit der CD3 -Kette fusioniert. Neben einer starken Oberflächenexpression des Rezeptors wurde auch die effiziente Bindung von löslichem PSCA nachgewiesen. Die Bindung des Rezeptors an das PSCA führte zur Phosphorylierung der ITAM-Sequenzen der heterodimeren -Kette, was die Funktionalität des chimären Rezeptors bestätigte. Die Stimulation der Zellen über den anti-CD3 Antikörper resultierte ebenfalls in der Phosphorylierung der heterodimeren -Kette, was ein Hinweis auf eine mögliche Interaktion der chimären Kette mit dem endogenen CD3-Komplex lieferte. Um die kostimulatorische Wirkung über das selbe Antigen zu erzielen, wurde das CD28 Molekül N-terminal ebenfalls mit dem Einzelkettenantikörper modifiziert. Die durch Bindung des löslichen Proteins induzierte Phosphorylierung der Akt-Kinase bewies die Funktionalität der chimären CD28 Kette als PSCA-spezifischer Rezeptor. Diese Arbeit demonstriert die Generierung eines hochaffinen PSCA-spezifischen Einzelkettenantikörpers als eine Antigen-erkennende Struktur eines chimären Rezeptors. Die Armierung polyklonaler zytotoxischer T-Lymphozyten mit den funktionsfähigen chimären Rezeptoren stellt den ersten Schritt einer neuen Strategie zur Eliminierung hormon-refrektärer und metastasierender Prostatakarzinomzellen dar.

In der vorliegenden Arbeit wurden die molekularen Grundlagen für die Agonistspezifität des G-Protein-gekoppelten Rezeptors GPR34 untersucht. Mittels verschiedener funktioneller Versuche konnte an ausgewählten Orthologen des Rezeptors gezeigt werden, dass, im Gegensatz zu publizierten Daten, Lysophosphatidylserin (Lyso-PS) nicht der natürliche Agonist des GPR34 ist. Lediglich an einigen cyprinoiden Subtypen des GPR34 hat Lyso-PS surrogat-agonistische Effekte. Anhand eines detaillierten evolutionären Vergleichs von Orthologen konnten Bereiche des Rezeptors ermittelt werden, welche an der Ligandenbindung, und damit an der Agonistspezifität des GPR34 beteiligt sind. Durch Übertragung dieser Bereiche vom Karpfen-GPR34-Subtyp 2a auf den humanen GPR34 konnte dieser zu einem Lyso-PS-sensitiven Rezeptor modelliert werden. Weiterhin wurde Aminoethyl-Carbamoyl-ATP (EDA-ATP) als inverser Agonist an cyprinoiden Orthologen des GPR34 identifiziert. Die Erweiterung des möglichen Ligandenspektrums von Lipiden zu Nukleotidderivaten gibt Hinweise auf die Promiskuität der Bindungsstelle des GPR34. Die Ergebnisse zeigen, dass Lyso-PS nur eine zufällige Aktivität an einigen Orthologen des GPR34 hat. Mit Identifizierung eines Nichtlipides als invers-agonistischen Liganden ist die Suche nach dem natürlichen Liganden des GPR34 noch nicht abgeschlossen und sollte auf weitere chemische Entitäten ausgeweitet werden. / Lyso-PS (lyso-phosphatidylserine) has been shown to activate the G(i/o)-protein-coupled receptor GPR34. Since in vitro and in vivo studies provided controversial results in assigning lyso-PS as the endogenous agonist for GPR34, we investigated the evolutionary conservation of agonist specificity in more detail. Except for some fish GPR34 subtypes, lyso-PS has no or very weak agonistic activity at most vertebrate GPR34 orthologues investigated. Using chimaeras we identified single positions in the second extracellular loop and the transmembrane helix 5 of carp subtype 2a that, if transferred to the human orthologue, enabled lyso-PS to activate the human GPR34. Significant improvement of agonist efficacy by changing only a few positions strongly argues against the hypothesis that nature optimized GPR34 as the receptor for lyso-PS. Phylogenetic analysis revealed several positions in some fish GPR34 orthologues which are under positive selection. These structural changes may indicate functional specification of these orthologues which can explain the species- and subtype-specific pharmacology of lyso-PS. Furthermore, we identified aminoethyl-carbamoyl ATP as an antagonist of carp GPR34, indicating ligand promiscuity with non-lipid compounds. The results of the present study suggest that lyso-PS has only a random agonistic activity at some GPR34 orthologues and the search for the endogenous agonist should consider additional chemical entities.