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In dieser Arbeit konnte ein humaner IgG1-Antikörper mittels verschiedener massenspektrometrischer Methoden erfolgreich untersucht und charakterisiert werden. Neben der Bestimmung der molekularen Massen des betrachteten Anti-Interleukin-8-Antikörpers und dessen Fragmenten konnte auch die Bildung von Oligomeren untersucht werden. Es wurden verschiedene Oligomere, bis hin zum Pentamer, massenspektrometrisch gemessen und es konnten auch Erkenntnisse gewonnen werden, dass Konzentrationseffekte maßgeblich zur Oligomerbildung bei diesem Antikörper beitragen. Die Antikörperglykosylierung, eine sehr prominente und hoch diverse Modifikation, wurde bei diesem Antikörper ebenfalls gefunden und neben dem intakten Antikörper auch in dessen Fragmenten und im Dimer gemessen. Neben dieser natürlichen Modifikation wurden auch Derivatisierungen des Antikörpers analysiert, dabei wurden unterschiedliche Metallmarkierungen analysiert. Es konnten verschiedene Markierungsgrade bestimmt werden, auch wenn diese nebeneinander als Mischung vorlagen. Der Nachweis, dass der Antikörper auch weiterhin intakt und bindungsfähig ist, konnte erbracht werden. Die Bildung von Komplexen des Antikörpers mit verschiedenen Proteinen konnte ebenfalls mittels Massenspektrometrie gezeigt werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass es möglich war, eine Quantifizierungsstrategie für Antikörper zu entwickeln. Mit dieser können absolute Quantifizierungen durchgeführt werden, während diese gleichzeitig unabhängig von Art und Struktur des einzusetzenden Standards sind. Damit ist es möglich, die Probleme des Bradford-Assays zu umgehen. Des Weiteren sind nur minimale Kenntnisse über den zu analysierenden Antikörper notwendig, sodass dieses Verfahren auch hervorragend auf bisher nicht charakterisierte Antikörper angewendet werden kann. / The aim of this work is the characterization of an antibody. The used human IgG1-antibody was successfully investigated with various mass spectrometric methods. In addition to the determination of the molecular masses of the analyzed Anti-Interleukin-8 antibody itself and its fragments the formation of oligomers was examined. Different oligomers up to pentamers could be mass spectromatrically measured. Resulting from this, it was possible to find that concentration effects are the main factors for the oligomer formation of this particular antibody. The glycosylation of antibodies, a prominent and high diverse modification, was also found in this antibody and was measured in the intact molecule, in its fragments and also the dimer. Next to this native modification, also a derivatization of the antibody was investigated. Different metal containing modifications were analyzed. Thereby it was possible to determine various tagging degrees, even in a mixture of these metal containing modifications. The important question, whether the tagged antibody is still active and capable for binding, can be answered positively. Furthermore the formation of antibody-protein complexes could be shown via mass spectrometry. It was also successful to develop a quantification strategy for this antibody. With this an absolute quantification was possible, which was independent from the type and the structure of the used standard. With this method it is possible to overcome the problems of the Bradford assay. In addition to this only very little information about the antibody is needed for the quantification, which allows to use this method for non characterized antibodies.

Der monoklonale Antikörper SM5-1 wurde in Vorarbeiten mittels eines Immunisierungsprotokolls (Kooperation Prof. Guo, Cleveland, USA) von einer humanen Melanom-Zell-Linie gewonnen. In der vorliegenden Arbeit wurde an nicht-melanozytären benignen Geweben, 16 Nävi, 84 nicht-melanozytären Tumoren sowie 745 Melanomproben das Färbeverhalten von SM5-1 mittels Immunhistochemie charakterisiert. SM5-1 wurde zunächst mit HMB-45 und anti-S100 an 250 primären und 151 metastasierten Melanomen und in einer zweiten Stichprobe mit Antikörpern gegen Melan-A/MART-1 (A103) und Tyrosinase (T311) an 101 primären und 243 metastasierten Melanomen verglichen. Es zeigte sich, dass SM5-1 für normale Zellen negativ ist. SM5-1, anti-S100 und HMB-45 färbten 100% der Nävi und 97 - 99% der 250 primären Melanome. Während SM5-1 und anti-S100 96% der 151 Melanommetastasen korrekt identifizierten, waren für HMB-45 nur 83% der Proben positiv. Alle HMB-45 negativen Metastasen reagierten mit SM5-1. Weder SM5-1 noch HMB-45 färbten nicht-melanozytäre Tumore, wohingegen der unspezifischere Antikörper anti-S100 21 von 84 dieser Tumore färbte. Insgesamt wurde beim primären und metastasierten Melanom für SM5-1 eine Sensitivität von 98%, für HMB-45 von 93% und für anti-S100 von 97% beobachtet. Im Vergleich der Antikörper SM5-1, A103 und T311 färbten SM5-1 92,4%, A103 82,9% und T311 71,2% der insgesamt 344 primären und metastasierten Melanome. SM5-1 zeigte innerhalb einer Tumorzellpopulation ein homogeneres Färbeverhalten und eine höhere Färbeintensität bei den 243 Melanommetastasen als A103 und T311. Der monoklonale Antikörper SM5-1 zeigte gegenüber den gebräuchlichen Antikörpern erhebliche Vorteile bei der immunhistochemischen Beurteilung des Melanoms, insbesondere bei dessen Metastasen. Somit kann er als Marker der ersten Wahl bei der immunhistochemischen Diagnostik von Melanomen empfohlen werden. Um die Rolle des durch SM5-1 erkannten Antigens zu verstehen, sind jedoch noch weitere Untersuchungen notwendig. / Antibodies such as HMB-45 and anti-S100 protein have been widely used as markers of malignant melanoma. Using a subtractive immunization protocol in preliminary works (cooperation Prof. Guo, Cleveland, USA), the monoclonal antibody SM5-1 was generated from a mouse model of human melanoma. The immunhistochemical staining of SM5-1 was studied in paraffin-embedded specimens of normal non-melanocytic tissue, melanocytic nevi of the skin (n = 16), non-melanocytic neoplasms (n = 84) and 745 melanomas. 250 primary melanomas and 151 metastases were compared with HMB-45 and anti-S100 staining. Further 101 primary melanomas and 243 metastases were compared with Melan-A/MART-1 (A103) and tyrosinase (T311). Staining of normal cells for SM5-1 was found to be negative. SM5-1, anti-S100 and HMB-45 reacted with nevi and 97 - 99% of 250 primary melanomas. Whereas SM5-1 and anti-S100 showed a high degree of positive staining in 96% of 151 metastases, only 83% reacted with HMB-45. All HMB-45-negative melanoma metastases were found to be positive for SM5-1. Whereas neither SM5-1 nor HMB-45 stained any of 84 specimens from non-melanocytic neoplasms, anti-S100 was positive in 21/84. Altogether SM5-1 has a sensitivity of 98%, HMB-45 of 93% and anti-S100 of 97% for primary and metastatic melanomas. SM5-1 stained 92,3%, A103 82,9% and T311 71,2% of 344 primary and metastatic melanomas. SM5-1 showed a stronger and more homogeneous reactivity as A103 und T311 in metastases (n = 243). All tested antibodies had a comparable staining intensity for primary melanomas (n = 101). The monoclonal antibody SM5-1 appears to have advantages for the immunhistochemical analysis of melanoma over currently available antibodies, especially for melanoma metastases. Therefore it is useful as a first line reagent in immunohistochemistry of melanoma. Further studies are needed to elucidate the exact nature of the antigen recognized by SM5-1.

Anti-IgA Antikörper werden häufig als Ursache nicht-hämolytischer Transfusionsreaktionen angesehen. Die Inzidenz solcher Reaktionen schwankt zwischen 1:17.000 bis 1:770.000 und beruht größtenteils auf Fallberichten. Die Bedeutung dieser Antikörper, obwohl mit einer Prävalenz von 1: 18 bis 1:1.250 relativ häufig vorkommend, konnte in den circa vierzig Jahren seit ihrer Entdeckung nicht eindeutig geklärt werden; verschiedene Spezifitäten der Antikörper mit unterschiedlichen Reaktionen erschweren die Diagnose und eine klare Schematisierung. Ein Nachteil war bisher das Fehlen einer schnellen und unkomplizierten Nachweismethode, die in vielen Laboratorien angewandt werden kann. Die Ende der sechziger Jahre entwickelte Die Ende der 1960’er Jahre entwickelte Passive Hämagglutination (PHA) ist oft ungenau und unterliegt starken Schwankungen, kann aber relativ einfach durchgeführt werden und ist deshalb die Hauptmethode in der Diagnose von anti-IgA gewesen. Neuere und genauere Methoden wie Radio Immuno Assay (RIA) und Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) sind weder schnell durchzuführen noch in vielen Laboratorien verfügbar. In dieser Arbeit wird eine neue Agglutinationsmethode, Particle Gel Immuno Assay (PaGIA) evaluiert und mit der PHA verglichen. Im ersten Teil wurden die Seren 105 gesunder Spender untersucht: 70 führten zu Reaktionen im PHA mit Titern bis 1:80 während keines im PaGIA reagierte, was die Spezifität des PaGIA unterlegt. Anschließend wurden elf Seren von Patienten mit selektivem IgA Mangel (sDIgA) und 23 Seren von Patienten mit variablem Immundefektsyndrom (CVID) auf das Vorliegen eines anti-IgA Antikörpers untersucht. Fünf Seren beider Patientengruppen führten in beiden Tests zu Agglutinationen und ein Serum (sDIgA) reagierte mit einem Titer von 1:1 in der PHA aber nicht im PaGIA. Die hier gefundenen Prävalenz (22% sDIgA, 45% CVID) und Größe der Titer (sDIgA>CVID) von anti-IgA stimmt mit den bisherigen Erkenntnissen überein. Weitere Untersuchungen konnten die Stabilität des PaGIA bzw. dessen Beads und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse über mehrere Monate als auch die Möglichkeit subklassenspezifisches anti-IgA nachzuweisen darlegen. Der PaGIA stellt einen schnell und einfach durchzuführenden Test dar, mit dem anti-IgA Antikörper verschiedener Spezifität verläßlich bestimmt werden können, um Untersuchungen im großen Rahmen durchzuführen, die die Bedeutung der anti-IgA Antikörpern erhellen. / Anti-IgA antibodies are thought to be responsible for non-hemolytic transfusion reactions in one in 17,000 to one in 770,000 number of cases. This incidence is mainly supported by case reports. Despite their relative frequency of one in 18 to one in 1,250, since their discovery approximately forty years ago, the true significance of these antibodies has not yet been determined. Several specificities of these antibodies resulting in different reaction patterns make diagnosis and categorization difficult. Until recently, the lack of a fast and reliable laboratory test was a drawback. This test needed to be easily performed, fast, accurate, reproducible and accessible to many practitioners in many laboratories. The Passive Hemagglutination Assay (PHA), developed in the late 1960’s, is neither precise nor reliable but easy to perform and therefore has been the mainstay in diagnosis of anti-IgA. While newer methods, such as Radio Immuno Assay (RIA) and Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA), are neither fast nor easily performed but very precise. This thesis studies and evaluates a new agglutination assay, the Particle Gel Immuno Assay (PaGIA), and compares it to the PHA. In the first part of our study we established the specificity of PaGIA. Sera of 105 healthy blood donors were tested: 70 led to positive reactions with the PHA with titers up to 1:80 while none reacted with the PaGIA. Subsequently, eleven sera of patients with selective deficiency of IgA (sDIgA) and 23 sera of those with Common Variable Immunodeficiency (CVID) were tested for the presence of anti-IgA antibodies. Five sera in each group led to agglutinations in both assays and one serum reacted with a titer of 1:1 in the PHA but not in the PaGIA. The prevalence (22% sDIgA, 45% CVID) and strength of the titers (sDIgA>CVID) of anti-IgA corresponds with current knowledge. Further tests demonstrated the PaGIA’s and its beads stability and reproducibility over several months as well as the possibility for detection of subclass-specific anti-IgA. The PaGIA is a fast and easily performed assay which reliably detects anti-IgA antibodies of different specificities, thereby providing a tool for large scale studies to shed more light on the significance of anti-IgA antibodies.

In einem komplexen tierexperimentellen Ansatz wurde das Potenzial der anti huCD4-Antikörper MAX16H5 und MAX12F6 zur Modulierung zellvermittelter Immun-reaktionen in vivo untersucht. Dafür kam ein mehrfach transgenes Mausmodell zur Anwendung, in dem das humane Zielmolekül und dessen physiologischer Ligand als Transgene exprimiert waren. Als T-Zell vermittelte Immunreaktion wurde eine Kon-taktreaktion (delayed type hypersensitivity, DTH) gegen DNFB etabliert und validiert. An der DTH wurde untersucht, ob und wie die verschiedenen Antikörper die Sen-sibilisierungs- und die Auslösungsphase beeinflussen. Die experimentellen Ergeb-nisse zeigen, dass die Antikörper epitop- und isotypabhängig die beiden Phasen der DTH unterschiedlich beeinflussen. Die Applikation der Antikörper während der Sensi-bilisierung führte zu einer unterschiedlich ausgeprägten Suppression der DTH. Dage-gen hatten sie gegensätzliche Effekte auf die Auslösung. Während nach MAX12F6-Behandlung eine stärkere und prolongierte DTH gemessen wurde, verlief die DTH-Reaktion nach MAX16H5-Applikation deutlich abgeschwächt. Mittels flowzytometri-scher Analysen konnte gezeigt werden, dass die Antikörper unterschiedliche Subpo-pulationen der T-Helferzellen depletieren. Darüber hinaus führte MAX16H5 offen-sichtlich zur Induktion regulatorischer T-Zellen. Die Daten erklären unterschiedliche Erfolge aus ersten klinischen Studien mit verschiedenen anti huCD4 Antikörpern. Auch eignet sich CD4 auch als diagnostisches Target zur in vivo Diagnostik T-Zell vermittelter Entzündungsreaktionen. Mit Antikörperfragmenten von MAX16H5 wurde ein immunszintigraphisches Verfahren entwickelt, das die spezifische Darstellung der mit der DTH einhergehenden Entzündungsreaktion ermöglicht.

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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.

In einem komplexen tierexperimentellen Ansatz wurde das Potenzial der anti huCD4-Antikörper MAX16H5 und MAX12F6 zur Modulierung zellvermittelter Immun-reaktionen in vivo untersucht. Dafür kam ein mehrfach transgenes Mausmodell zur Anwendung, in dem das humane Zielmolekül und dessen physiologischer Ligand als Transgene exprimiert waren. Als T-Zell vermittelte Immunreaktion wurde eine Kon-taktreaktion (delayed type hypersensitivity, DTH) gegen DNFB etabliert und validiert. An der DTH wurde untersucht, ob und wie die verschiedenen Antikörper die Sen-sibilisierungs- und die Auslösungsphase beeinflussen. Die experimentellen Ergeb-nisse zeigen, dass die Antikörper epitop- und isotypabhängig die beiden Phasen der DTH unterschiedlich beeinflussen. Die Applikation der Antikörper während der Sensi-bilisierung führte zu einer unterschiedlich ausgeprägten Suppression der DTH. Dage-gen hatten sie gegensätzliche Effekte auf die Auslösung. Während nach MAX12F6-Behandlung eine stärkere und prolongierte DTH gemessen wurde, verlief die DTH-Reaktion nach MAX16H5-Applikation deutlich abgeschwächt. Mittels flowzytometri-scher Analysen konnte gezeigt werden, dass die Antikörper unterschiedliche Subpo-pulationen der T-Helferzellen depletieren. Darüber hinaus führte MAX16H5 offen-sichtlich zur Induktion regulatorischer T-Zellen. Die Daten erklären unterschiedliche Erfolge aus ersten klinischen Studien mit verschiedenen anti huCD4 Antikörpern. Auch eignet sich CD4 auch als diagnostisches Target zur in vivo Diagnostik T-Zell vermittelter Entzündungsreaktionen. Mit Antikörperfragmenten von MAX16H5 wurde ein immunszintigraphisches Verfahren entwickelt, das die spezifische Darstellung der mit der DTH einhergehenden Entzündungsreaktion ermöglicht.

Efficient immobilization of the antibody to the substrate is of crucial importance in the development of anti-CD34-based endothelial progenitor cells capturing cardiovascular devices. This should go along with precise control of the antibody orientation by appropriate immobilization technology for retaining antibody activity, like in immunosensors. Recently, great attention was paid to immobilization of anti-CD34 antibody onto substrates by covalent binding, but at random orientation. Here, to investigate the biological effect of antibody orientation, we have prepared two kinds of anti-CD34 antibody coated surfaces, with random immobilization and oriented immobilization. The immunological binding activity (IBA) of the antibody at oriented immobilization was 3.48 times higher than at random immobilization, indicating that the two different surfaces were successfully prepared. The endothelial progenitor cell-capturing capability of oriented antibody-immobilized surface was 1.35 and 1.64 times higher than for the random immobilized surface after seeding for 2 and 12 h under flow condition, respectively. The endothelial progenitor cell-capturing efficiency per antibody by oriented immobilization was 5.16 and 6.26 times higher than for the random after seeding for 2 and 12 h under flow condition, respectively. In addition, the oriented antibody-immobilized surface possessed better blood-compatibility. These results clearly revealed the significance of antibody orientation which could retain its biological effect and may revolutionize the antibody-immobilization protocols used in cardiovascular and other bloodcontacting biomedical devices.