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A HAM/TSP é uma doença de caráter neurológico que acomete aproximadamente 5% dos infectados pelo vírus HTLV, afetando-os principalmente em sua capacidade locomotora. Não são conhecidos até o momento os fatores que fazem o indivíduo infectado desenvolver ou não as patologias associadas ao vírus. Nesse contexto, estudamos a participação das células natural killer T (NKT) visando contribuir na elucidação da patogênese da paraparasia espática tropical HAM/TSP. As células natural killer T (NKT) são um subtipo de linfócitos T, com capacidade efetora e auxiliar, e está associado à doenças infecciosas, alergias e a doenças autoimunes, e a hipótese deste trabalho é que elas participem da progressão da HAM/TSP. Após realizarmos testes para avaliação da ativação das NKT (PD-1), bem como avaliar sua capacidade de secretar IFN- y e Granzima B concluimos que as mesmas não possuem potencial de ativação na periferia e pressupomos que estas podem estar no sítio acometido pela patologia, o SNC. Neste contexto, nosso estudo acrescenta informações quanto à patogenia da HAM/TSP e contribui com conhecimento para a futura elucidação da doença / The HAM/TSP is a neurological disease that affects approximately 5% of HTLV infected individuals, especially in their locomotor capacity. They are not known yet the factors that make the infected individual to develop or not the pathologies associated with virus. In this context, we study the participation of natural killer T cells (NKT), trying to contribute to clarify the HAM/TSP pathogenesis. NKT cells are a subtype of lymphocytes with effector and helper capacities, and are associated with infectious, allergies and autoimmune diseases. Our hypothesis is that they participate in the progression of HAM/TSP. After evaluate the activation of NKT through PD-1 marker, as well evaluate assess their ability to secrete IFN-y and Granzyme B, we conclude that the NKT cells lack periphery in activation potential, and presuppose that they are present at the central nervous system, the site affected by the disease. In this context, our study adds information on the pathogenesis of HAM / TSP and contributes knowledge for future elucidation of disease

Toll-like Rezeptoren (TLRs) sind essentielle angeborene Rezeptoren, die konservierte Strukturen von Krankheitserregern oder Gefahrsignale, die von beschädigten Zellen freigesetzt werden, erkennen können. Genetische Variationen in TLRs wie Einzel-Nukleotid-Polymorphismus (SNP) können die Funktion von TLRs beeinträchtigen und erste Studien zeigen, dass dies zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Virusinfektionen oder einem erhöhten Krebsrisiko führen kann. In dieser Studie haben wir einen Multicolor-Durchflußzytometrie-Test entwickelt, um die TLR-Funktionen in verschiedenen Subpopulationen unseparierter peripherer mononukleärer Blutzellen (PBMCs) simultan analysieren zu können. Wir konnten beobachten, dass das Ausmaß der TLR-Antworten zwischen den Probanden stark variierte, jedoch über einen Zeitraum von einem Monat gut reproduzierbar war. Zunächst untersuchten wir TLR Reaktionen bei Patienten mit rezidivierenden Herpes labilalis (HL). Im Vergleich zu asymptomatischen Personen war eine HL- Anamnese mit einer signifikant verminderten TLR3-IFN-Gamma-Antwort nach Stimulation mit poly(I:C) in NK Zellen assoziiert. Weitere molekulare Untersuchungen zeigten eine mögliche Beteiligung von TLR3 L412F SNP, welcher die oberflächliche TLR3 Expression und die IFN-Gamma-Antworten in NK-Zellen reduzierte. Einige Studien zeigen, dassTLR1 I602S, ein weiterer sehr verbreiteter SNP, in der Lage ist die TNF-Alpah-Antworten von Monozyten gegen den TLR2/1-Agonisten (Pam3Cys) zu verringern. In der hier vorliegenden Arbeit konnten wir zudem nachweisen, dass TLR1 I602S SNP auch die Funktion von NK-Zellen und CD8+ T-Zellen beeinträchtigt. Wir konnten keine Assoziation zwischen TLR2/1-Defizienz und reaktivierendem HL feststellen. Jedoch konnten wir an einer großen Kohorte von über 326 Patienten zeigen, dass der TLR1 SNP sowohl ein Risikofaktor für Magenkarzinomentstehung als auch für die Metastasierung ist. Zusammenfassend weisen unsere Ergebnisse darauf hin, dass genetische Polymorphismen von TLRs die Funktion von NK-Zellen beeinträchtigen und zu einer erhöhten Anfälligkeit für HSV-1 Erkrankung und Magenkarzinom führen können. / Toll-like Receptors (TLRs) are essential innate receptors which recognize conserved structures of pathogens, or danger signals released from damaged cells. Alterations of TLR responses might result in severe viral infections or a higher risk of cancer. Therefore, development of clinical assays to evaluate TLR functions could provide personalized information about susceptibility to these diseases. Since TLRs are differentially expressed on different subsets of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), a multi-color flow cytometry-based assay was developed to detect TLR responses of individual cell types simultaneously. We observed that the magnitude of TLR responses largely varied between human subjects, but was highly reproducible over one month. To evaluate the potential role of differences in natural killer (NK) cell TLR response we studied the association of NK cell TLR function and TLR single nucleotide polymorphisms (SNPs) with susceptibility to recurrent herpes labialis (HL) and gastric cancer. Using our assay, impaired TLR3 response of NK cells was found in people with recurrent HL. In addition, we have identified enhanced levels of homozygous TLR3 L412F SNP in people with recurrent HL, which results in lower surface expression and reduced NK cell response to poly(I:C). TLR1 I602S, another common SNP, has been reported to decrease TNF-Alpha responses of monocytes toward TLR2/1 agonist, Pam3CSK4 (Pam3Cys), stimulation. In our study, we found that TLR1 I602S homozygosity also contributes to impaired IFN-Gamma responses of NK cells and CD8+T cells. Although we did not observe an association of TLR2/1 deficiency with recurrent HL, association of TLR1 I602S with risk for primary as well as metastatic gastric cancer was found in a cohort of 326 patients. To sum up, our results suggest that genetic polymorphisms of TLRs can impair TLR function of NK cells, which contribute to the increased susceptibility to HSV-1 diseases and gastric cancer.

Die spezifische adoptive Immuntherapie ist ein hoffnungsvoller Ansatz zur Behandlung von Tumoren. Die aufwendige individuelle Bereitstellung primärer Effektorlymphozyten könnte durch den Einsatz etablierter tumorantigenspezifischer Effektorzellinien vermieden werden. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich ein Tumortargeting der humanen Natürlichen Killer-(NK)-Zellinie YT durch den Gentransfer chimärer Immunglobulin-T-Zellrezeptoren (cIgTCRs) erreichen läßt. Die cIgTCR-Konstrukte wurden aus single-chain-Fv-Fragmenten (scFv), dem IgG1-Fc-Teil und der CD3-Zeta-Signalkette erzeugt. Die scFv-Fragmente wurden aus den humanisierten Antikörpern BW431/26 und HuM195, die spezifisch für das karzinoembryonale Antigen (CEA) bzw. CD33 sind, konstruiert und zeigten als scFv-hFc-Fusionsproteine eine spezifische Bindung an Tumorzellen. Die YT-Zellen wurden mit den cIgTCR-Genkonstrukten über Elektroporation transfiziert und über immunologische Verfahren angereichert. In-vitro-Studien ergaben eine spezifische Lyse von CEA+ Kolonkarzinomzellinien durch die scBW431/26-hFcZeta+ YT-Zellen. Die Zytotoxizität korrelierte mit der Expression des cIgTCR-Antigens auf den Tumorzellen und wurde durch zirkulierendes CEA nicht gehemmt. Die scHuM195-hFcZeta+ YT-Zellen zeigten eine spezifische Lyse der CD33+ myeloischen Leukämiezellinie KG1. Die Bestrahlung wurde zur Wachstumsbegrenzung der YT-Zellen eingesetzt. Die spezifische Zytotoxizität der scBW431/26-hFcZeta+ YT-Zellen gegenüber CEA+ Tumorzellen war einen Tag nach Bestrahlung unverändert. Die Koinjektion von CEA+ Tumorzellen mit bestrahlten scBW431/26-hFcZeta+ YT-Zellen führte zu einer signifikanten Hemmung des Tumorwachstums in NOD/SCID-Mäusen. Die cIgTCR+ YT-Zellen zeigten in vitro eine geringe Sensibilität gegenüber allogenen Blutlymphozyten. Die Ergebnisse zeigen, daß die Zytotoxizität der NK-Zellinie YT tumorantigenspezifisch durch cIgTCR-Gentransfer erweitert wird und ein Potential zur Behandlung minimaler Tumorerkrankungen besteht. / The specific adoptive immunotherapy is a promising strategy for cancer treatment. The utilization of established tumor antigen specific effector cell lines could bypass the expendable individual preparation and often limited specificity of primary effector lymphocytes. This study investigated the tumor targeting of the human Natural Killer (NK) cell line YT by gene transfer of chimeric immunoglobulin T cell receptors (cIgTCRs). The cIgTCR constructs were generated of single chain antibody fragments (scFv), the IgG1 Fc part and the CD3 Zeta chain. The scFv fragments were constructed of the humanized antibodies BW431/26 and HuM195 with specificity for the carcinoembryonic antigen (CEA) and CD33, respectively, and showed as scFv-Fc fusion proteins a specific binding to tumor cells. YT cells were transfected with the cIgTCR gene constructs by electroporation and enriched by immunological cell separation. In vitro studies revealed a specific lysis of CEA+ colon carcinoma cell lines by scBW431/26-hFcZeta+ YT cells. The cytotoxicity correlated with the expression of the cIgTCR antigen on the tumor cells and was not inhibited in the presence of soluble CEA. The scHuM195-hFcZeta+ YT cells mediated a specific lysis of the CD33+ myeloic leukemia cell line KG1. The irradiation was used to limit the growth of the YT cell line. The specific cytotoxicity of the scBW431/26-hFcZeta+ YT cells against CEA+ tumor cells was unaltered one day after irradiation. The coinjection of CEA+ tumor cells and irradiated scBW431/26-hFcZeta+ YT cells led to a significant growth inhibition in NOD/SCID mice. The cIgTCR+ YT cells showed a low susceptibility to the cytotoxicity of allogeneic blood lymphocytes in vitro. The results demonstrated that the cytotoxicity of the human NK cell line YT can be specifically extended to tumor antigens by cIgTCR gene transfer. The employment of receptor gene modified YT cells could be a useful tool for the adoptive immunotherapy of minimal tumor diseases.

Uterine NK (uNK) cells are a distinct subset of NK cells in the decidua of humans and rodents during pregnancy, which are essential for remodelling of the spiral arteries supplying the feto-placental unit. Similarly to peripheral NK cells, uNK cells express Natural Killer receptors (NKRs) that engage MHC class I molecules. Evidence from human genetic association studies suggests that, in the presence of allogeneic cognate paternal MHC class I ligands, inhibitory uterine NKRs are associated with disorders of pregnancy arising from impaired decidual vascular remodelling. Conversely, enhancement of human uNK cell activity through activating NKRs is associated with high birth weight. Evidence from mouse models corroborates that uNK cell activity is modulated by interactions between NKRs and MHC class I, but has largely focussed on the effect of paternal MHC. In this study, the contribution of maternal immunogenetic regulation of NK cell function to reproductive outcome was assessed independently of parental MHC disparity in mice. To evaluate the role of NKR genes in isolation, I used congenic B6.BALB-TC1 (TC1) mice that differ from C57BL/6 (B6) mice only within the region of chromosome six encoding NKRs that recognise MHC class I. Absence of a major inhibitory NKR for self-MHC, Ly49I, in TC1 mice causes a compensatory shift in the NKR repertoire expressed and preserves a majority subpopulation of educated NK cells. B6 and TC1 splenic and uterine NK cells are similarly functionally reactive and mature, and no significant differences could be detected in spiral arterial remodelling or fetal growth between these strains in MHC-syngeneic matings. This supports data from human immunogenetic studies showing that maternal uterine NKRs are not associated with differences in pregnancy outcome in the absence of novel paternal MHC class I ligands, and highlights the importance of maternal and paternal co-regulation of uNK cell activity during pregnancy. No mouse models of uNK cell activation are currently available with which to corroborate human immunogenetic associations between activating uterine NKRs and high birth weight. Male m157-transgenic (m157-Tg) mice, which ubiquitously express viral m157 glycoprotein ligands for the activating NKR Ly49H, were mated with B6 females. Exclusive expression of m157 glycoprotein by trophoblast improved placental efficiency, but did not enhance fetal growth. Some fertility clinics surmise that uNK cell activation initiates the pathogenesis of spontaneous abortion. It has been suggested that this may occur due to reduced expression by human uNK cells of miR-483-3p, which stimulates endogenous insulin-like growth factor (IGF)-1 production and uNK cell cytotoxicity in vitro. It is demonstrated here that neither miR-483-3p nor IGF-1 regulate murine NK cell development, maturation or function. No discernible reproductive phenotype is evident in miR-483 deficient females. It can be inferred that post-transcriptional control by miR-483 is not biologically relevant to murine NK cell function. Although m157-Tg mice may provide an interesting model to further study uNK cell-mediated placental adaptations, it remains important to identify a murine model of enhanced uNK cell function to corroborate human immunogenetic associations with high birth weight and to challenge the supposition that uNK cell activation is harmful to pregnancy.

Die genaue Implikation natürlicher Killer(NK)-zellen und Neutrophile in Autoimmunerkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) ist nach wie vor ungeklärt und wurde daher im Mausmodell der multiplen Sklerose (MS), der experimentellen Autoimmunenzephalomyelitis (EAE), sowie bei MS und Neuromyelitis optica (NMO) Patienten untersucht. Bei MS Patienten konnte eine mit der Krankheitsaktivität korrelierende, reduzierte Zahl zirkulierender CX3CR1+NK Zellen festgestellt werden. Daher wurden die NK Zell-Dynamiken und der Einfluss von CX3CR1 auf diese im EAE Mausmodell untersucht. Hierbei konnte in Wildtyp(WT) sowie auch CX3CR1-defizienten EAE Mäusen eine Rekrutierung peripherer NK Zellen in das ZNS beobachtet werden. Anders als bei WT EAE Mäusen wiesen die NK Zellen bei CX3CR1-defizienten Mäusen einen primär unreifen Phänotyp auf, der möglicherweise als ursächlich für die erhöhte Krankheitsaktivität dieser Tiere gemutmaßt werden kann. Der Transfer reifer NK Zellen vor Immunisierung CX3CR1-defizienter Tiere zeigte folglich protektive Effekte und lässt schlussfolgern, dass die CX3CR1-vermittelte Rekrutierung reifer NK Zellen die EAE Neuroinflammation limitiert. Die Diskriminierung der MS von der klinisch ähnlichen NMO stellt nach wie vor eine Herausforderung dar. Neutrophile in ZNS-Läsionen und der Cerebrospinalflüssigkeit(CSF) können bei NMO, nicht aber MS Patienten nachgewiesen werden, weshalb Neutrophile aus dem Blut von NMO und MS Patienten hier vergleichend untersucht wurden. Die Neutrophile beider Patientengruppen wiesen einen aktivierten Phänotyp im Vergleich zu gesunden Kontrollen auf. Im Gegensatz dazu zeigte sich eine von Medikation und neurologischen Defiziten der Patienten unabhängige, kompromittierte Funktionalität der NMO verglichen mit MS Neutrophilen im Hinblick auf Migration, oxidativen Burst und Degranulierung. Die Neutrophilenfunktionalität könnte entsprechend potentiell als diagnostisches Diskriminierungskriterium zwischen der MS und der NMO dienen. / The implication of natural killer (NK) cells and neutrophils in autoimmune disorders of the central nervous system (CNS) remains elusive, and therefore was investigated in a mouse model for multiple sclerosis (MS), experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), and in patients with MS and neuromyelitis optica (NMO), respectively. In MS, a decreased frequency of circulating CX3CR1+NK cells correlating with the patient disease activity has been reported. Therefore, the pattern of NK cell mobilization and the contribution of CX3CR1 to NK cell dynamics in response to neuroinflammatory insult were investigated in the EAE model. Here, NK cells similarly mobilized from the periphery and accumulated in the CNS in both wild-type (WT) and CX3CR1-deficient mice during EAE. However, in mice lacking CX3CR1 the infiltrated NK cells displayed an immature phenotype contrasting with the mature infiltrates in the WT counterparts, apparently contributing to EAE exacerbation in those animals since transfer of mature WT NK cells prior to immunization of CX3CR1-deficient mice exerted a protective effect. Together, these data suggest that the CX3CR1-mediated recruitment of mature CX3CR1+NK cells limits EAE neuroinflammation. Due to clinical similarities, the discrimination between MS and NMO is still challenging. In contrast to MS, neutrophil accumulations were found in CNS lesions and the cerebrospinal fluid (CSF) of NMO patients wherefore a comparative analysis of peripheral blood neutrophils in NMO and MS patients was performed. The results revealed an activated neutrophil phenotype in NMO and MS when compared to healthy individuals. In contrast, analysis of neutrophil migration, oxidative burst activity and degranulation showed a compromised neutrophil functionality in NMO compared to MS, which was not influenced by the treatment regime and clinical parameters of the patients. Thus, neutrophil functionality may represent a new diagnostic tool to discriminate between NMO and MS.

We performed a retrospective study in 185 patients with myelogenous leukemias who had received hematopoietic cells from unrelated donors. The aim of this study was to answer the question wether the benefit of KIR ligand incompatibility seen in haploidentical tranplantations can also be seen using unrelated donors. We could not detect a significant difference in survival between patients with a KIR ligand incompatibility and those with either fully matched or partially mismatched unrelated donors in this patient cohort. / In der Therapie von Leukämien ist die Knochenmark- bzw. Stammzelltransplantation eine tragende Säule. Für den Transplantationserfolg ist eine Übereinstimmung der Haupthistokompatibilitätsantige (HLA-Antigene der Klassen I und II) zwischen Spender und Empfänger von zentraler Bedeutung. Diese Notwendigkeit ergibt sich aus der sogenannten MHC-Restriktion in der T-Zellrezeptorerkennung. Ob auch NK-Zellrezeptoren und deren Liganden in der Spenderauswahl berücksichtigt werden sollten, ist bisher unzureichend untersucht. Insbesondere trifft das für die KIR-Rezeptoren zu, die wie die T-Zellrezeptoren ebenfalls HLA-Antigene als Liganden besitzen. Velardi et al. haben 2002 erstmalig gezeigt, daß in der Therapie myeloischer Leukämien die Transplantation von Blutstammzellen verwandter Spender mit KIR-Liganden-Inkompatibilität von klinischem Vorteil ist. Ob KIR-Liganden-Inkompatibilität auch bei Knochenmark-/ Stammzelltransplantationen Unverwandter Bedeutung erlangen könnte, war zu Studienbeginn offen und blieb auch infolge diskrepanter Untersuchungsergebnisse von verschiedenen Arbeitsgruppen im Verlauf der Studie widersprüchlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Fragestellung, die auch Teil einer internationalen Studie war, an 185 Spender-Empfänger-Paaren retrospektiv untersucht. Dabei wurde bei den Paaren einerseits die KIR-Liganden-Kompatibilität auf der Grundlage der HLA-C-Supertypen erschlossen (nach Velardi et al.). Andererseits konnte sie im internationalen Studienprogramm direkt aus dem KIR-Genotyp des Spenders und dem HLA-C-Supertyp des Empfängers ermittelt werden. Die Untersuchungen ergaben folgende Resultate: bei Vorliegen von KIR-Liganden-Inkompatibilität hat die Verwendung von ATG als Bestandteil der GvHD-Prophylaxe keinen Einfluß auf das klinische Ergebnis. Die Vermutungen von Giebel et al. wurden damit nicht gestützt. Die Bestimmung des KIR-Liganden-Status mit Hilfe der Rückschlußmethode allein aus dem HLA-Typ ist unzuverlässig. Für eine exakte Differenzierung ist die gleichzeitige KIR-Genotypisierung erforderlich. KIR-Liganden-Inkompatibilität ist bei unverwandten Knochenmark-/ Stammzelltransplantationen nicht von klinischem Vorteil. Auch ein gezieltes Aussuchen HLA-C-inkompatibler Spender auf der Grundlage einer KIR-Genotypisierung stellt derzeit keine therapeutische Option dar.

Invariant natural killer T (iNKT) cells are a versatile subclass of T lymphocytes which recognize glycolipid antigens. iNKT cells are capable of rapidly producing a broad array of cytokines in response to stimulation; thus, they play an important role in the early regulation of a variety of immune responses. It was hypothesized that iNKT cells express functional Toll-like receptors (TLRs) and that stimulation of TLRs by their ligands modulates iNKT cells responses. In the first objective, it was revealed that upon stimulation with anti-CD3 monoclonal antibody and interferon (IFN)-α, expression of TLRs was enhanced in iNKT cells. Furthermore, stimulation of iNKT cells with TLR ligands led to a significant increase in the expression of several cytokines. In the second objective, the mechanisms behind the modulatory effects of the TLR9 ligand (CpG-ODN) on iNKT cells were determined. Altogether, these findings suggest a direct role for TLRs in iNKT cell activation. / Ontario Graduate Scholarship

Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Generierung und Evaluation von Natürlichen Killerzellen, die EGFRvIII-positive und SDF-1alpha sekretierende primäre Glioblastomzellen aufspüren, erkennen und effizient abtöten können. Die Kombination der gelenkten Zytotoxizität mit einer optimierten Migration von Effektorzellen des Immunsystems wird auf Grundlage der in dieser Arbeit gewonnenen Daten als ein vielversprechender Ansatz für eine zukünftige Therapie des primären Glioblastoms vorgeschlagen.

A HAM/TSP é uma doença de caráter neurológico que acomete aproximadamente 5% dos infectados pelo vírus HTLV, afetando-os principalmente em sua capacidade locomotora. Não são conhecidos até o momento os fatores que fazem o indivíduo infectado desenvolver ou não as patologias associadas ao vírus. Nesse contexto, estudamos a participação das células natural killer T (NKT) visando contribuir na elucidação da patogênese da paraparasia espática tropical HAM/TSP. As células natural killer T (NKT) são um subtipo de linfócitos T, com capacidade efetora e auxiliar, e está associado à doenças infecciosas, alergias e a doenças autoimunes, e a hipótese deste trabalho é que elas participem da progressão da HAM/TSP. Após realizarmos testes para avaliação da ativação das NKT (PD-1), bem como avaliar sua capacidade de secretar IFN- y e Granzima B concluimos que as mesmas não possuem potencial de ativação na periferia e pressupomos que estas podem estar no sítio acometido pela patologia, o SNC. Neste contexto, nosso estudo acrescenta informações quanto à patogenia da HAM/TSP e contribui com conhecimento para a futura elucidação da doença / The HAM/TSP is a neurological disease that affects approximately 5% of HTLV infected individuals, especially in their locomotor capacity. They are not known yet the factors that make the infected individual to develop or not the pathologies associated with virus. In this context, we study the participation of natural killer T cells (NKT), trying to contribute to clarify the HAM/TSP pathogenesis. NKT cells are a subtype of lymphocytes with effector and helper capacities, and are associated with infectious, allergies and autoimmune diseases. Our hypothesis is that they participate in the progression of HAM/TSP. After evaluate the activation of NKT through PD-1 marker, as well evaluate assess their ability to secrete IFN-y and Granzyme B, we conclude that the NKT cells lack periphery in activation potential, and presuppose that they are present at the central nervous system, the site affected by the disease. In this context, our study adds information on the pathogenesis of HAM / TSP and contributes knowledge for future elucidation of disease