In dieser Promotionsarbeit wird der Quad-Color FluoroSpot (QCF) vorgestellt, welcher die Bestimmung der Frequenz von DENV-Serotyp-spezifischen und DENV- Serotyp-kreuzreaktiven B-Zellen auf Einzelzellbasis ermöglicht. Das vorgestellte Verfahren erlaubt die umfassende Analyse der spezifischen B-Zellantwort, so wie sie sich während einer primären oder sekundären DENV-Infektion bzw. nach einer Dengueimpfung entwickelt. Außerdem ermöglicht der QCF die Beurteilung, ob die DENV-Serotypspezifität bzw. -kreuzreaktivität von B-Zellen als Surrogatmarker für Immunschutz bei DENV-Infizierten bzw. in Studien, welche Dengueimpfstoff- kandidaten testen, relevant ist. Außerdem kann das Verfahren durch die Anpassung des verwendeten Antigens auch zur Beurteilung der B-Zellantwort, so wie sie sich nach einer Infektion mit anderen Erregern wie HIV oder Influenzavirus entwickelt, Anwendung finden. / Dengue is a major public health problem globally. It is caused by four antigenically distinct serotypes of dengue virus (DENV1-4), and although serotype-specific and strongly neutralizing cross-reactive immune responses against the four DENV serotypes are thought to be protective, subneutralizing Abs can contribute to increased disease severity upon secondary infection with a different DENV serotype. Understanding the breadth of the immune response in natural DENV infections and in vaccinees is crucial for determining the correlates of protection or disease severity. Transformation of B cell populations to generate mAbs and ELISPOT assays have been used to determine B cell and Ab specificity to DENV; however, both methods have technical limitations. We therefore modified the conventional ELISPOT to develop a Quad-Color FluoroSpot to provide a means of examining B cell/Ab serotype specificity and cross-reactivity on a single-cell basis. Abs secreted by B cells are captured by an Fc-specific Ab on a filter plate. Subsequently, standardized concentrations of all four DENV serotypes are added to allow equal stoichiometry for Ag binding. After washing, the spots, representing individual B cells, are visualized using four fluorescently labeled DENV serotype-specific detection mAbs. This method can be used to better understand the breadth and magnitude of B cell responses following primary and secondary DENV infection or vaccination and their role as immune correlates of protection from subsequent DENV infections. Furthermore, the Quad-Color FluoroSpot assay can be applied to other diseases caused by multiple pathogen serotypes in which determining the serotype or subtype-specific B cell response is important.

Gliotoxin ist ein ubiquitär vorkommendes Mykotoxin und wird unter anderem von Aspergillus sp. gebildet. Das Gliotoxin ist toxisch und stellt für Mensch und Tier ein gesundheitliches Risiko dar. Über die Aufnahme von kontaminierten Futtermitteln (FM) kann es in tierische Produkte und anschließend in die Nahrungsmittelkette gelangen. Dem Mykotoxin werden starke immunmodulatorische Eigenschaften zugeschrieben. Gliotoxin gilt als eine sehr reaktive Verbindung, die in der Umwelt schnell zu bis(methylthio)Gliotoxin (bmGliotoxin) umgesetzt werden kann. Dieser Metabolit ist sowohl atoxisch als auch biologisch inaktiv und wird aufgrund seiner Stabilität als ein wichtiger und zuverlässiger Diagnostikmarker beschrieben. In der Mykotoxinanalytik werden Konzentrationsbestimmungen primär durch chromato-graphische Verfahren durchgeführt. Mit diesen Verfahren konnten bereits Gliotoxin-Konzentrationen in verschiedensten FM bestimmt werden. Im Gegensatz zu anderen prominenten Mykotoxinen gibt es für das Gliotoxin kein Nachweisverfahren für routinemäßige Kontrolluntersuchungen. Daher war das Ziel der Dissertationsarbeit die Entwicklung eines ELISA, mit dem Gliotoxin in FM einfach und schnell bestimmt werden kann. Es wurden zunächst geeignete Protein-Gliotoxin-Konjugate für die Anti-Gliotoxin-Immunisierung hergestellt. Kaninchen wurden nach einem festgelegten Protokoll mit diesen Hapten-Konjugaten immunisiert (Kurzzeit- bzw. Langzeitimmunisierung). Anschließend erfolgte die Titerbestimmung in den Antiseren und die Überprüfung der Paratophemmbarkeit durch freies Gliotoxin. Aus dem Antiserum mit der höchsten IgG-anti-Gliotoxin-Konzentration wurden die Antikörper antigenaffinitäts-chromatografisch aufgereinigt. Zusätzlich wurde für den kompetitiven ELISA ein geeignetes Gliotoxin-Peroxidase-Konjugat hergestellt. Alle Testkomponenten wurden vorab geprüft und danach der kompetitive Gliotoxin-ELISA validiert. Mit dem optimierten kompetitiven Testsystem wurden die Gliotoxin-Konzentrationen in Schimmelpilz-Kulturüberständen (Aspergillus sp.) gemessen. Anschließend erfolgte die Untersuchung von Futtermittelproben (Silagen) auf Gliotoxin. Nach der entsprechenden Probenaufbereitung der FM wurde das Gliotoxin im kompetitiven ELISA ebenfalls quantitativ bestimmt. Die hier gemessenen Gliotoxin-Konzentrationen wurden mit Ergebnissen aus parallel durchgeführten Untersuchungen mit der LC-MS/MS verglichen. Mit dem entwickelten kompetitiven ELISA sind quantitative Aussagen zu erhöhten Gliotoxin-Konzentrationen in verschiedenen Probenmaterialien möglich. Das Mykotoxin kann sowohl frei in seiner nativen Form, gebunden an Proteine oder metabolisiert als bis(methylthio)gliotoxin detektiert werden. Mit dem Testsystem kann die quantitative Produktion von Gliotoxin durch verschiedene Schimmelpilzarten beurteilt werden. Die untersuchten FM (Silageproben) konnten im entwickelten ELISA alle erfolgreich gemessen und beurteilt werden.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Schimmelpilze 2 2.1.1 Definition und Zuordnung 2 2.1.2 Vorkommen in der Umwelt 4 2.1.3 Bedeutung und Nutzen 5 2.1.4 Schadwirkung für Mensch und Tier 7 2.2 Mykotoxine 9 2.3 Gliotoxin 10 2.3.1 Allgemeine Merkmale 10 2.3.2 Bis(methylthio)Gliotoxin 16 2.3.3 Ausgewählte Pathogenitätsmechanismen 17 2.3.3.1 Redox-Zirkel und ROS-Produktion 17 2.3.3.2 Verschiebung des TH1/ TH2-Gleichgewichtes 18 2.3.3.3 Inhibition des Transkriptionsfaktors NF-κB 19 2.3.3.4 Einleitung von Apoptose und Nekrose 20 2.3.3.5 Inhibition von Mastzellen 21 2.3.4 Nachweisverfahren 22 2.3.4.1 Chromatographie 22 2.3.4.2 Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) 23 2.3.5 Quantitative Mengenbestimmungen in Proben 25 2.3.5.1 Klinisches Probenmaterial 25 2.3.5.2 Belastete Futtermittelproben 27 2.3.5.3 Belastete Lebensmittelproben 33 3 Material und Methoden 34 3.1 Gliotoxin, Chemikalien und ausgewählte Laborgeräte 34 3.2 Gliotoxin-Hapten für die Immunisierung 35 3.3 Immunisierung 37 3.4 Untersuchung der Anti-Gliotoxin-Antiseren 37 3.4.1 Protein-Gliotoxin-Konjugate für ELISA 37 3.4.2 ELISA für Antiserumuntersuchung 39 3.4.3 ELISA für die Bestimmung der IgG-Konzentrationen anti-Gliotoxin 40 3.5 Etablierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 42 3.5.1 Isolierung der IgG-anti-Gliotoxin 42 3.5.2 Herstellung des Gliotoxin-HRP-Konjugates 43 3.5.3 Prüfung der Testkomponenten 44 3.5.4 Validierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 45 3.6 Untersuchung von Kreuzreaktionen 45 3.7 Untersuchung von Pilzkulturen auf Gliotoxin 45 3.8 Untersuchung von Futtermitteln auf Gliotoxin 47 3.8.1 Untersuchung von dotiertem Futtermittel 47 3.8.2 Futtermitteluntersuchung mit dem Gliotoxin-ELISA 48 3.8.3 Futtermitteluntersuchung mit der LC-MS/MS 49 3.9 Datenauswertung 49 4 Ergebnisse 50 4.1 Hapten für die Immunisierung 50 4.2 Untersuchung der Anti-Gliotoxin-Antiseren 50 4.2.1 Titerbestimmung 50 4.2.2 Bestimmung der Hemmungsrate durch freies Gliotoxin 51 4.2.3 IgG-anti-Gliotoxin-Konzentration in den Antiseren 53 4.3 Untersuchung der Antiseren 55 4.3.1 Isolierung des IgG-anti-Gliotoxin 55 4.3.2 Voruntersuchungen für die Etablierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 57 4.3.3 Validierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 60 4.4 Untersuchung von Kreuzreaktionen 64 4.5 Untersuchung von Pilzkulturen auf Gliotoxin 65 4.6 Untersuchung von Futtermitteln auf Gliotoxin 68 4.6.1 Untersuchung mit Gliotoxin dotierter Futtermittel 68 4.6.2 Futtermitteluntersuchung mit Gliotoxin-ELISA und LC-MS/MS 71 4.7 Auswertung und Bewertung 73 5 Diskussion 78 5.1 Bewertung der Gliotoxin-Antigen Entwicklung 78 5.2 Bewertung der Antiseren nach Immunisierung (28d- und 91d-Protokoll) 79 5.3 Etablierung des kompetitiven ELISA 83 5.4 Bewertung der Pilze und der Kulturüberstände 85 5.5 Bewertung der Futtermittel 88 6 Zusammenfassung 96 7 Summary 98 8 Literaturverzeichnis 100 9 Anhang 116

The present study deals with the comparison and establishment of methods for the detection of antibodies against recombinant human growth hormone (rhGH). Therefore, different methods for the detection of hGH-Abs were evaluated and compared in order to establish a test system that can be used for the detection of neutralizing antibodies against hGH, which could be developed under rhGH treatment. This manuscript describes in detail the validation of a newly developed biological assay, the neutralizing hGH-antibody assay (NAb assay). Therefore, a cell line transfected with the growth hormone receptor, that proliferates in the presence of hGH, was used. This proliferation was quantified by an increase of the optical density (OD/ absorbance) after addition of a colorimetric reagent, whereas the presence of hGH-antibodies leads to an inhibition of cell proliferation. To validate the test system for the detection of hGH-antibodies, we tested serum samples of 4 patients suffering from neurosecretory dysfunction (NSD) and samples taken from 6 patients with growth hormone deficiency (GHD) which were treated with rhGH and were highly suspected for a-hGH antibodies. These samples were tested in two different immunological assays, capable to screen sera for anti-hGH immunreactivity in the case of hGH-insensitivity during GH treatment. Using the NAb assay the neutralizing activity of specific hGH-antibodies was proved in serum samples of NSD and GHD type 1A patients. In case of neutralizing hGH-antibody activity, a clinically based decision can be made whether rhGH therapy should be stopped or the rhGH dosis should be increased. By the use of our test system, we offer the measurement of anti-hGH-antibody activity to other laboratories in cases when secondary hGH-insensitivity is assumed or observed.

Das Verständnis der Immunpathogenese des systemischen Lupus erythematodes (SLE) hilft, das komplexe Krankheitsgeschehen zu verstehen und neue Therapiestrategien zu entwickeln. Die Krankheitsmanifestationen des SLE sind im Wesentlichen Folge von Autoantikörpern, Immunkomplexen und Zytokinen. Insbesondere die Neigung zu unterschiedlichen Autoantikörpern macht das Wesen der Erkrankung aus; die genauen Spezifitäten der Autoantikörper führen zu ganz unterschiedlichen Organmanifestationen. Diese Übersichtsarbeit stellt den klinisch relevanten Stand des Wissens zur SLE-Pathogenese dar – mit dem Ziel, ein für den klinischen Einsatz nützlichesModell zu etablieren, das auch hilft, die neuen Therapieansätze einzuordnen.

In der vorliegenden Arbeit werden drei neue Klassen von modular zugänglichen Elektrophilen für die Biokonjugation von Cystein vorgestellt. Diethynyl-phosphinate (DPs) wurden als bisreaktive Elektrophile für die cysteinselektive Markierung von Peptiden, Proteinen und Antikörpern entwickelt. In diesen Molekülen können beide elektronenarmen Dreifachbindungen unter physiologischen Bedingungen mit Thiol-Nukleophilen reagieren und die erhaltenen Konjugate sind in menschlichem Plasma und in Gegenwart großer Mengen an reduziertem Glutathion stabil. Darüber hinaus wurden DPs in der selektiven Herstellung verschiedener Protein-(Doppel)-Konjugate angewandt. Neben der klassischen Proteinmodifikation können DPs auch zur kovalenten Verbrückung der Disulfidbrücken von Antikörpern eingesetzt werden. Weiters wurde mit Hilfe von Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen werden Ethinyl-triazolyl-phosphinate (ETP) als eine neue Klasse hochreaktiver Elektrophile für die Cystein-Biokonjugation entdeckt. Die Berechnungen zeigen, dass sowohl die elektronenziehenden als auch die π-Elektronen donierenden Eigenschaften des Triazolrings die Reaktivität erhöhen. Vor allem aber wird gezeigt, dass ETP-Elektrophile über die chemoselektive Cu(I)-katalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition in ein azidhaltiges Molekül eingebaut werden können. Da diese Reaktion problemlos in wässrigen Puffersystemen abläuft, konnte eine Vielzahl funktioneller Elektrophile, einschließlich elektrophiler Peptide und Proteine, aus DPs erzeugt werden. Schließlich wurden Diethinylphosphinoxide als chemoselektive Reagenzien zur Disulfidvererbrückung untersucht. Insbesondere Diethinyl-Triazolyl-Phosphinoxide (DTP) sind vielversprechende Kandidaten, da sie die modulare Synthese von ETP-Elektrophilen mit den beiden reaktiven Gruppen in DPs kombinieren. Die Fähigkeit der DTP-Reagenzien, Disulfide zu verbrücken, wurde durch die Bildung mehrerer funktioneller Antikörperkonjugate gezeigt. / The present work introduces three new classes of modular accessible electrophiles for cysteine bioconjugation. Diethynyl-phosphinates (DPs) were developed as bisreactive electrophiles for the cysteine-selective modification of peptides, proteins and antibodies. Both electrophilic alkynes can react with thiol-nucleophiles under physiological conditions. The corresponding double-conjugates are stable in human plasma and in the presence of a large excess reduced glutathione. Furthermore, the general applicability of diethynyl phosphinates for cysteine selective bioconjugation was established by the generation of various protein-(double)-conjugates and their application in cell experiments. Additionally, DPs can be employed to covalently rebridge the interchain disulfides of therapeutically relevant IgG1 antibodies. Furthermore, with the help of density functional theory based calculations, ethynyl-triazolyl-phosphinates (ETP) were discovered as a new class of highly reactive electrophilic warheads for cysteine bioconjugation. According to the calculations, both the electron withdrawing as well as the π-electron donating properties of the triazole-ring enhance the reactivity of the electrophile. Most importantly, it was demonstrated that ETP electrophiles can be incorporated into a given azide containing molecule via the chemoselective CuI-catalyzed azide alkyne cycloaddition. ETP-reagents were used to obtain functional peptide-, protein- and antibody-conjugates, as well as site-specifically linked diubiquitins. Finally, diethynyl phosphine oxides were explored as chemoselective reagents for disulfide rebridging. Especially diethynyl-triazolyl-phosphine oxides (DTP) are promising candidates since they combine the modular synthesis of ETP-electrophiles with the two reactive groups present in diethynyl phosphinates. The capability of DTP-reagents to rebridged disulfides was proven by the formation several functional antibody conjugates.

Einleitung Die FSME ist die medizinisch bedeutsamste zeckenübertragene Krankheit in Europa und Asien. In Europa erkranken jährlich mehrere tausend Menschen an der FSME. Zur Seroprävalenz der FSME liegen wenige Daten vor, da seit dem Aufkommen der FSME-Impfung in den 80er Jahren in Deutschland eine Unterscheidung von Impf- und Infektionsantikörpern mittels konventioneller serologischer Methoden nicht mehr möglich war. Die Entwicklung eines neuen ELISAs im Jahr 2020, der auf dem Nichtstrukturprotein 1 (NS1) basiert, macht diese Unterscheidung möglich. Ziele der Arbeit Die Ziele der durchgeführten Studie waren die Bestimmung von epidemiologischen Zielgrößen wie Seroprävalenz, Infektions- und Immunitätsrate sowie das Generieren neuer Daten zum Manifestationsindex im endemischen Landkreis Ortenaukreis in Baden-Württemberg. Das Vorliegen historischer Daten zur Seroprävalenz, die vor Einführung der Impfung im Landkreis Ortenaukreis erhoben wurden, schaffte zudem die interessante Möglichkeit, die Häufigkeit der FSME-Infektionen in einem endemischen Gebiet über einige Jahrzehnte zu vergleichen. Des Weiteren wurden die Blutproben auf neutralisierende Antikörper hin untersucht und die serologische Immunitätsrate der Proben mit vom Robert Koch-Institut bereitgestellten Zahlen zum Impfschutz in der Bevölkerung verglichen. Material und Methoden Insgesamt wurden 2220 Blutspenderestproben, die größtenteils aus dem Landkreis Ortenaukreis in Baden-Württemberg stammen, beprobt. Die FSME-Meldezahlen für das untersuchte Gebiet wurden vom RKI bereitgestellt. Zuerst wurden alle Blutproben mit einem IgG-ELISA auf IgG-Antikörper gegen die FSME getestet. Alle in diesem ELISA positiven Proben wurden im weiteren Verlauf mit dem neuen NS1-ELISA auf IgG-Antikörper gegen das NS1-Protein getestet. Alle im IgG-ELISA positiven und im NS1-ELISA negativen Proben wurden mittels SNT auf das Vorhandensein neutralisierender Antikörper überprüft. Der IIFT wurde zur Überprüfung von kreuzreaktiven Antikörpern verwendet. Die auf Daten der Krankenversicherungen basierende Durchimpfungsrate für den Ortenaukreis wurde vom Robert Koch-Institut bereitgestellt. Ergebnisse Von den 2220 Proben wiesen 57 % (1257/2220) IgG-Antikörper gegen die FSME auf. 125 der 2220 Proben, also 5,6 %, wurden mithilfe des NS1-ELISAs positiv auf eine vorangegangene FSME-Infektion getestet. Bei wenigen Proben wurden kreuzreagierende Antikörper gefunden, die durch andere Flaviviren induziert wurden (7/2220). Es konnte ein Manifestationsindex von ca. 2 % ermittelt werden, sowie eine hohe Anzahl an stillen Infektionen von über 250 pro 100.000 Einwohnern pro Jahr. Für ca. 55 % (1150/2104) der Proben wurde ein neutralisierender Antikörpertiter gegen das FSME-Virus ermittelt. Schlussfolgerung In den dieser Arbeit zugrunde liegenden Studien wurden neue Daten zu FSME-Inzidenz und Manifestationsindex in einem endemischen Gebiet generiert. Nach Vergleich mit Daten aus dem Jahr 1986 ist festzustellen, dass die Ergebnisse für einen etwa siebenfachen Anstieg der FSME-Infektionsraten im untersuchten Gebiet trotz der Verfügbarkeit eines hochwirksamen Impfstoffs sprechen. Die serologische Immunitätsrate ist signifikant höher als die vom Robert Koch-Institut für den Ortenaukreis erhobenen Zahlen zum Impfschutz (ca. 20 %), was für eine längere Haltbarkeit der von der Impfung induzierten Antikörper sprechen könnte, als ursprünglich angenommen. Diese Arbeit verdeutlicht außerdem den Nutzen von Seroprävalenzstudien zur Ergänzung Inzidenz-basierter Risikobewertung von Gebieten, in denen das FSME-Virus endemisch ist.:1 Einleitung......................................................................................1 2 Literaturübersicht.........................................................................2 2.1 Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus (FSME-Virus)................2 2.1.1 Virologie................................................................................2 2.1.2 Virusreplikation.....................................................................3 2.1.3 Epidemiologie in Deutschland..............................................4 2.1.4 Übertragungszyklus des FSME-Virus...................................6 2.1.5 Infektion und Krankheitsverlauf............................................8 2.1.6 Impfung.................................................................................9 2.1.7 Diagnostik............................................................................10 2.1.8 Serologische Methoden.......................................................11 3 Publikationen...............................................................................14 3.1 Eigenanteil Publikation 1..............................................................14 3.1.1 Publikation 1........................................................................16 3.2 Eigenanteil Publikation 2..............................................................25 3.2.1 Publikation 2........................................................................26 4 Diskussion....................................................................................36 5 Zusammenfassung.......................................................................44 6 Summary......................................................................................46 7 Referenzen...................................................................................48 7.1 Literatur........................................................................................48 7.2 Abbildungsverzeichnis.................................................................59 8 Danksagung.................................................................................60 / Introduction TBE is the medically most significant tick-borne disease in Europe and Asia. In Europe, several thousand people fall ill with TBE every year. There is little data available on the seroprevalence of TBE, because the availability of TBE vaccination since the 1980s in Germany has made it no longer possible to distinguish between vaccine- and infection-induced antibodies using conventional serological methods. The development of a new ELISA in 2020 based on the non-structural protein 1 (NS1) makes this distinction possible. Objectives The study’s objectives were to determine epidemiological target points such as seroprevalence, infection and serological immunity rates and to generate new data on the manifestation index in the endemic district of Ortenaukreis in Baden-Württemberg. The availability of historical seroprevalence data collected before the introduction of TBE vaccination in the Ortenaukreis district also provided the interesting opportunity to compare the prevalence of TBE infections in an endemic area over several decades. Additionally, the blood samples were analysed for neutralising antibodies, and the serological immunity rate of the sample size was compared with numbers on the vaccination rate in the population provided by the Robert Koch Institute (RKI). Material and Methods A total of 2220 blood donor samples, most of which came from the Ortenaukreis district in Baden-Württemberg, were sampled. The RKI provided TBE reporting numbers for the region of interest. All blood samples were initially tested for IgG antibodies against TBE using an IgG ELISA. All samples positive in this ELISA were subsequently tested for IgG antibodies against the NS1 protein in the new NS1 ELISA. All samples positive in the IgG ELISA and negative in the NS1 ELISA were tested for the presence of neutralising antibodies with the SNA. The IIFA was used to check for cross-reactive antibodies. The vaccination rate for the Ortenaukreis district, based on health insurance data, was provided by the RKI. Results Of the 2220 samples, 57 % (1257/2220) showed IgG antibodies against TBE. 125 of the 2220 samples, i.e. 5.6 %, tested positive for a previous TBE infection in the NS1 ELISA. In a few samples, cross-reacting antibodies induced by other flaviviruses were found (7/2220). A manifestation index of ca. 2 % could be determined, as well as a high number of silent infections of more than 250 per 100.000 inhabitants per year. A neutralising antibody titer against the TBE virus could be determined for ca. 55 % (1150/2104) of the sample size. Conclusion In the studies on which this work is based, new TBE incidence and manifestation index data were generated for an endemic area. After comparing the data from 1986, the results indicate an approximately sevenfold increase in TBE infection rates in the studied area despite the availability of a highly effective vaccine. The serological protection rate is significantly higher than the immune protection rate numbers collected by the RKI for the Ortenaukreis (approx. 20 %), which could speak for longer durability of the antibodies induced by the vaccination than originally assumed. Furthermore, this study illustrates the use of seroprevalence studies in addition to incidence-based risk assessment of TBE endemic areas.:1 Einleitung......................................................................................1 2 Literaturübersicht.........................................................................2 2.1 Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus (FSME-Virus)................2 2.1.1 Virologie................................................................................2 2.1.2 Virusreplikation.....................................................................3 2.1.3 Epidemiologie in Deutschland..............................................4 2.1.4 Übertragungszyklus des FSME-Virus...................................6 2.1.5 Infektion und Krankheitsverlauf............................................8 2.1.6 Impfung.................................................................................9 2.1.7 Diagnostik............................................................................10 2.1.8 Serologische Methoden.......................................................11 3 Publikationen...............................................................................14 3.1 Eigenanteil Publikation 1..............................................................14 3.1.1 Publikation 1........................................................................16 3.2 Eigenanteil Publikation 2..............................................................25 3.2.1 Publikation 2........................................................................26 4 Diskussion....................................................................................36 5 Zusammenfassung.......................................................................44 6 Summary......................................................................................46 7 Referenzen...................................................................................48 7.1 Literatur........................................................................................48 7.2 Abbildungsverzeichnis.................................................................59 8 Danksagung.................................................................................60

Das Sjögren-Syndrom (SjS) stellt eine mögliche autoimmune Ursache einer interstitiellen Lungenerkrankung dar. Die Abklärung in Richtung SjS ist aber im Vergleich zu anderen systemischen Autoimmunerkrankungen bisher kaum standardisiert. Die subjektive Sicca-Symptomatik, die Anti-SS-A/Ro-Antikörper und selbst die ANA-Diagnostik als Suchtest haben alle relevante Einschränkungen in ihrer Sensitivität und/oder Spezifität. Vor diesem Hintergrund haben wir in einer interdisziplinären Diskussion einen Konsens für die SjS-Abklärung entwickelt, den wir hier für die breitere Diskussion vorstellen. Neben ANA sollten sowohl Anti-SS-A/Ro-Antikörper als auch Antikörper gegen α‑Fodrin bestimmt werden. Wichtig ist die Objektivierung der Trockenheit mittels Schirmer- und Saxon-Test und bei fehlenden typischen Autoantikörpern die Speicheldrüsenbiopsie. / Sjögren’s syndrome (SjS) is a possible autoimmune cause of interstitial lung disease. The diagnostic pathway for SjS, however, is largely undefined in comparison to other systemic autoimmune diseases. Subjective sicca symptoms, anti-SS-A/Ro antibodies and even ANA as screening tests all have relevant limitations in sensitivity and/or specificity. Against this background, in an interdisciplinary discussion we have developed a consensus for the clarification of SjS, which is presented here for broader discussion. In addition to ANA and anti-SS-A/Ro antibodies, antibodies against alpha-fodrin should be included. Objective measures of dryness, such a Schirmer and Saxon tests are important, as is a salivary gland biopsy in the absence of typical autoantibodies.

In dieser Arbeit wurde die Affinitätsreifung des murinen anti-c-myc-Peptid-Antikörpers 9E10 analysiert. Hierfür wurden Fab-Fragmente mit Keimbahnrückmutationen gentechnisch hergestellt und in ihrem Bindungsverhalten zum humanen c-myc-Peptid charakterisiert. Das von 9E10 erkannte Epitop besitzt die Aminosäuresequenz EQKLISEEDLLRKR mit den darin sehr selektiv erkannten Schlüsselpositionen LISEXXL.Der 3300-fache Affinitätsgewinn während der 9E10-Reifung kommt sowohl durch eine Zunahme der Assoziations- als auch durch eine Abnahme der Dissoziationsgeschwindigkeit des Komplexes zustande. Der Affinitätsgewinn resultiert weniger aus zusätzlichen Kontakten des Antikörpers zum Peptid, sondern vor allem aus der Beeinflussung der Konformation und/oder der Flexibilität der an der Bindung beteiligten CDRs. Die außergewöhnlich lange CDR-H3 liefert einen wesentlichen Beitrag zur Affinitätsreifung. Die variable leichte Domäne dient dabei mit der langen CDR-L1 und -L3 als eine Bindungsplattform für die flexible CDR-H3. Änderungen in der Spezifität von 9E10 sind vorrangig auf die Reifung der variablen schweren Domäne zurückzuführen. Dabei ist die selektive Erkennung der Schlüsselpositionen im Peptid im Anfangsstadium der Affinitätsreifung von 9E10 stark ausgeprägt. / In this work the affinity maturation of the murine anti c-myc-peptide antibody 9E10 was analysed. Therefore Fab fragments with reversed mutations directed towards germline genes were genetically produced and characterised for their binding to the human c-myc peptide. The epitope recognized by 9E10 consists of the amino acid sequence EQKLISEEDLLRKR of which the key positions LISEXXL are very selectively recognized. The maturation of 9E10 leads to a 3300-fold higher affinity, which is achieved by a faster association as well as by a slower dissociation of the complex. For the gain in affinity formation of additional contacts to the peptide is less important than conformational and/or flexibility changes of the CDRs which are involved in binding. The exceptionally long CDR-H3 contributes essentially to the affinity maturation. The variable light domain serves thereby with its long CDR-L1 and -L3 as a binding platform for the flexible CDR-H3. Changes in specificity of 9E10 are primarily due to maturation of the variable heavy domain. Selective recognition of the key positions in the peptide is already highly pronounced in the initial stage of affinity maturation of 9E10.

Koffein (1,3,7-Trimethylxanthin) und Coprostanol (5beta-cholestan-3beta-ol) wurden im Berliner Oberflächenwasser nachgewiesen. Ihre Konzentrationen korrelierten mit dem Verunreinigungsgrad der Proben, was nahelegt, dass sie sich als Marker für menschliche Aktivität eignen. Bemerkenswerterweise wurde Koffein in jeder einzelnen Oberflächenwasserprobe oberhalb der Bestimmungsgrenze von 0,025 µg/L gefunden. Um Oberflächenwasserproben in größeren Serien zu untersuchen, war die Entwicklung zweier neuer Methoden erforderlich: ein Immunoassay, basierend auf einem monoklonalen Antikörper für Koffein und eine dispersive flüssig-flüssig Mikroextraktionsmethode (DLLME), gefolgt von Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) für Coprostanol. Der entwickelte Koffein-Immunoassay zeigt die beste je erhaltene Nachweisgrenze für Koffein (0,001 µg/L), erlaubt Hochdurchsatz-Analysen und erfordert keine Probenvorbereitung. Der Assay wurde auch erfolgreich für die Messung von Koffein in Getränken, Haarwaschmitteln, Koffeintabletten und menschlichem Speichel angewendet. Antikörper gegen Coprostanol sind nicht kommerziell erhältlich. Eine neue Strategie Anti-Coprostanol-Antikörper zu generieren wurde erarbeitet, die eine analoge Verbindung – Isolithocholsäure (ILA) – als Hapten verwendet, mit der eine Gruppe von Mäusen immunisiert wurde. Ein polyklonales Anti-ILA-Serum wurde produziert, welches Coprostanol bindet, aber die niedrige Affinität erlaubte nicht den Aufbau eines Immunoassays, der die Messung von Umweltkonzentrationen des Anayten (im Bereich ng/L) zulässt. Spezifische Anti-ILA-Immunglobuline G wurden auch in den Faeces der Mäuse gefunden. Coprostanol wurde in den Wasserproben durch die Verwendung einer neuentwickelten LC-MS/MS-Methode unter APCI-Ionisation (atmospheric pressure chemical ionisation) gemessen. Konzentrationen oberhalb von 0,1 µg/L wurden nach Voranreicherung der Probe mittels DLLME bestimmt. / Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) and coprostanol (5beta-cholestan-3beta-ol) were detected in samples of Berlin’s surface water. Their concentrations correlated with the contamination status of the samples, suggesting their usefulness as markers of human activity. Remarkably, caffeine concentrations were always well above the limit of quantitation of 0.025 µg/L. In order to screen surface water samples in larger series, the development of two novel methods was required: a monoclonal antibody-based immunoassay for caffeine and a dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) method, followed by liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for coprostanol. The caffeine immunoassay developed shows the best analytical limit of detection (LOD) obtained so far for caffeine (0.001 µg/L), allows high-throughput analysis, and does not require sample pre-treatment. The assay was also successfully employed to measure caffeine in beverages, shampoos, caffeine tab-lets, and human saliva. Antibodies to coprostanol are not commercially available. A new strategy to generate anti-coprostanol antibodies was elaborated using an analogous com-pound as hapten – isolithocholic acid (ILA) – and immunizing a group of mice. A polyclonal anti-ILA serum was produced, which binds coprostanol but the low affinity did not permit setting up an immunoassay to measure environmental concentrations of the analyte (in the range of ng/L). Specific anti-ILA immunoglobulin G were also found in the faeces of the immunized mice. Coprostanol was quantified in the water samples using a newly developed LC-MS/MS method using atmospheric pressure chemical ionisation (APCI). Concentrations above 0.1 µg/L were determined after sample preconcentration using DLLME. This extraction method also proved to be successful for enrichment of coprostanol-related compounds such as cholesterol, cholestanol, cholestanone, ergosterol, and stigmasterol.

Background Previously, we identified a major myeloid-derived proinflammatory subpopulation of human blood dendritic cells which we termed slanDCs (e.g. Schäkel et al. (2006) Immunity 24, 767–777). The slan epitope is an O-linked sugar modification (6-sulfo LacNAc, slan) of P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1). As slanDCs can induce neoantigen-specific CD4+ T cells and tumor-reactive CD8+ cytotoxic T cells, they appear as promising targets for an in vivo delivery of antigens for vaccination. However, tools for delivery of antigens to slanDCs were not available until now. Moreover, it is unknown whether or not antigens delivered via the slan epitope can be taken up, properly processed and presented by slanDCs to T cells. Methodology/Principal Findings Single chain fragment variables were prepared from presently available decavalent monoclonal anti-slan IgM antibodies but failed to bind to slanDCs. Therefore, a novel multivalent anti-slanDC scaffold was developed which consists of two components: (i) a single chain bispecific recombinant diabody (scBsDb) that is directed on the one hand to the slan epitope and on the other hand to a novel peptide epitope tag, and (ii) modular (antigen-containing) linker peptides that are flanked at both their termini with at least one peptide epitope tag. Delivery of a Tetanus Toxin-derived antigen to slanDCs via such a scBsDb/antigen scaffold allowed us to recall autologous Tetanus-specific memory T cells. Conclusions/Significance In summary our data show that (i) the slan epitope can be used for delivery of antigens to this class of human-specific DCs, and (ii) antigens bound to the slan epitope can be taken up by slanDCs, processed and presented to T cells. Consequently, our novel modular scaffold system may be useful for the development of human vaccines.