Endometriose (EM) ist eine häufige gynäkologische Erkrankung, die bei betroffenen Frauen unter anderem mit chronischen Unterleibsschmerzen und Unfruchtbarkeit einhergeht (VALLE 2002). Bisher war es bei den zur Forschung verwendeten Modelltieren für EM (z.B. Rhesusaffe, ZONDERVAN et al. 2004; Weißbüschelaffe, EINSPANIER et al. 2006) nicht möglich festzustellen, ob bei ihnen schmerzhafte Beeinträchtigungen durch die Erkrankung bestehen. Um die Auswirkungen neuer Therapeutika auf das Wohlbefinden der Patientinnen bewerten zu können, werden Methoden benötigt, mit denen EM bedingte Beeinträchtigungen der Modelltiere dargestellt werden können. Daher war es das Ziel dieser Studie, bei einem Primatenmodell für EM, dem Weißbüschelaffen, neue nicht invasive Testsysteme zu etablieren, die zur Darstellung von EM bedingten Schmerzen und Beeinträchtigungen geeignet sind. Unter der Annahme, dass schmerzhafte Erkrankungen das Verhalten (WALLACE et al. 1990), die Beweglichkeit (FLECKNELL 1986) sowie die kognitiven Fähigkeiten (SMITH et al. 2006) der betroffenen Tiere beeinträchtigen können, wurden drei nicht invasive Testsysteme auf ihre Eignung untersucht, Schmerzen bei an EM erkrankten Weißbüschelaffen im Vergleich zu Kontrolltieren darzustellen. Zur Untersuchung des Verhaltens wurde die Videoüberwachung, für die motorischen Fähigkeiten der Futterbaum (modifiziert nach ROBERTS et al. 1993) und für die kognitiven Fähigkeiten der Wisconsin General Test Apparatus (WGTA, HARLOW 1949) sowie der Futterbaum verwendet. Im ersten Abschnitt dieser Studie wurde das Normalverhalten von neun Weißbüschelaffenpaaren per Videokamera über den gesamten Tagesverlauf von zwölf Stunden aufgezeichnet und unter anderem in Bezug auf Aktivität, soziale und eigene Körperpflege sowie Futter- und Wasseraufnahme analysiert. Der Verlauf der Tagesaktivität zeigte drei Maxima zwischen 7:00 und 8:00 Uhr, 11:00 und 12:00 Uhr sowie 14:00 und 15:00 Uhr, dabei war die ansteigende Aktivität als Futtersuchverhalten vor den Mahlzeiten zu werten. Das im ersten Abschnitt der Studie dargestellte Aktivitätsmuster wurde im zweiten Abschnitt verwendet, um die Versuche mit WGTA und Futterbaum besser in den Tagesverlauf der Tiere einzuordnen und darüber ihre Kooperativität zu steigern. Die Tiere führten die Tests immer zur gleichen Tageszeit durch, deshalb wurde somit eine optimale Vergleichbarkeit und Homogenität der Ergebnisse gewährleistet. Bei der Auswertung der Videodokumentation im zweiten Abschnitt dieser Studie zeigte sich, dass erkrankte Weibchen ihren Partner im Gegensatz zu den Kontrolltieren gar nicht pflegen (p=0,029) und die Aktivität der erkrankten Weibchen zwar deutlich, aber nicht signifikant (p=0,057) verringert war. Diese verringerte Aktivität ist möglicherweise ein Hinweis auf Schmerzen der an EM erkrankten Weibchen, während die nicht vorhandene soziale Körperpflege den partnerschaftlichen Problemen betroffener Frauen entsprechen könnte. In den ersten beiden kognitiven Tests mit dem WGTA führten die erkrankten Weibchen signifikant weniger Versuche pro Tag durch als die Kontrolltiere (p=0,006/ p=0,008). Darüber hinaus benötigten die erkrankten Tiere signifikant mehr Versuche, um den ersten Test zu verstehen (p=0,008). Diese Unterschiede zu den Kontrolltieren ließen sich in den folgenden drei Versuchsabschnitten nicht mehr nachweisen. Daraus lässt sich ableiten, dass die Weibchen mit EM sich schlecht auf neue Anforderungen einstellen und sich weniger lange auf eine gestellte Aufgabe konzentrieren können. Nach der International Primatological Society (MC CANN et al. 2007) kann eine verminderte Fähigkeit, sich auf neue Situationen einzustellen, als Anzeichen für Beeinträchtigungen gewertet werden. Bei der Auswertung der Futterbaum Testreihen, in denen sowohl kognitive als auch motorische Fähigkeiten der Tiere mit einer Art „Kletterbaum“ überprüft wurden, ergaben sich demgegenüber keine signifikanten Unterschiede zwischen der EM-Gruppe und den Kontrolltieren. Zusammenfassend eignen sich die Videodokumentation und der WGTA zur Darstellung von Beeinträchtigungen bei an EM erkrankten Weißbüschelaffen. Die beiden Testsysteme können in folgenden pharmakologischen Studien verwendet werden, um erstmals die Auswirkungen neuer Therapeutika auf das Wohlbefinden der Modelltiere zu bewerten. Zusätzlich ermöglichen die Ergebnisse dieser Studie ein Refinement (RUSSELL und BURCH 1959), da die bisher verwendeten invasiven Methoden (Laparoskopie, Laparotomie) zur Bewertung des Verhaltens der EM Läsionen unter einer Therapie ergänzt und sogar ersetzt werden könnten. / Endometriosis (EM) is a common gynecological disease, which is known to cause chronic pelvic pain and infertility in women (VALLE 2002). Up to now, it was not possible to assess, whether the animal models for research (e.g. rhesus macaque, ZONDERVAN et al. 2004; common marmoset, EINSPANIER et al. 2006) suffer from pain or impairments due to the disease. Therefore, new test systems are needed to obtain pain and discomfort in animal models for EM to enable the validation of new therapeutic agents with a view to the patients well being. It was the aim of this study, to establish new non invasive test systems to investigate signs of discomfort in an animal model for EM, the marmoset monkey. Assuming that painful diseases can influence the behaviour (WALLACE et al. 1990), the mobility (FLECKNELL 1986) and the cognitive abilities (SMITH et al. 2006) of animals, three non invasive test systems were reviewed for their ability to detect EM associated pain in common marmosets. They were based on behaviour (videotaping), mobility and exploratory behaviour (food tree, modified after ROBERTS et al. 1993) and cognitive abilities (Wisconsin General Test Apparatus (HARLOW 1949) and food tree). In the first part of this study, the daily activity patterns, allo- and autogrooming as well as water and food intake of nine common marmoset couples were monitored over a 12-hour light phase by video recording. The animals showed a trimodal course of activity per day with maxima from 7:00-8:00h, 11:00-12:00h and 15:00-16:00h. These activity maxima represented foraging behaviour, as they were followed by frequent food intake phases. The knowledge of the daily activity patterns allowed to optimize the experimental conditions for the tasks with the food tree and the Wisconsin General Test Apparatus (WGTA; HARLOW 1949) in the second part of this study. As every animal solved the tasks at the same time of day, the comparability and homogeneity of the results were optimized. By analysing the video documentation in the second part of this study, the females with EM, in contrast to the control females, did not show any social grooming behaviour (p=0.029). Furthermore, their activity level was almost significantly decreased (p=0.057). This reduced activity could indicate towards pain in the diseased females, while the lack of social grooming is similar to partnership problems in diseased women. The WGTA tasks revealed, that the females with EM performed significantly less trials per day in the first two settings (p=0.006/ p=0.008) and needed more trials to solve the first setting than the control animals (p=0.008). Those differences between diseased females and control animals were not detectable in the following three settings of the WGTA tasks. These results demonstrate, that EM affected marmosets have difficulties to concentrate on cognitive tasks and to cope with new situations. According to the International Primatological Society (MC CANN et al. 2007), these difficulties to cope with new situations can be interpreted as signs of distress. The food tree, a kind of jungle gym, was used to assess the animals` cognitive abilities as well as their mobility, but there were no significant differences between the EM diseased females and the control animals. In conclusion, the videotaping and the WGTA are suitable methods to demonstrate signs for impairments due to EM in marmoset monkeys. In following pharmacological studies, both test systems will allow to evaluate the benefit of new therapeutic agents on the animal model`s well being. In addition, the results of this study can help to refine procedures by replacing invasive methods like laparotomy according to the Refinement of RUSSELL and BURCH (1959).

Die Durchseuchungsrate der Bevölkerung in Deutschland mit den humanen ß-Herpesviren liegt zwischen 40 und 90%. Nach der Primärinfektion verbleiben die ß-Herpesviren latent in den Körperzellen und haben die Fähigkeit, z.B. nach körperlichem Stress, bei Immunsuppression oder unter UV-Strahlung erneut in den lytischen Vermehrungszyklus einzutreten. Die kommerziell erhältlichen serologischen Methoden für die Diagnostik der humanen ß Herpesviren haben sich in den letzten Jahren wenig weiterentwickelt. Der enzymgekoppelte Immunadsorptionstest (ELISA) und der Immunfluoreszenztest (IFT) sind die Standardmethoden für die Diagnostik der humanen ß-Herpesviren. Da bei der Bestimmung des IgM-Titers Kreuzreaktionen sowie falsch-positive oder falsch-negative Ergebnisse auftreten können, reicht der IgM-Titer als alleinige Aussage für die Diagnose einer akuten Infektion nicht aus. Weiterhin fehlt bei einer Superinfektion mit einem anderen Stamm des gleichen Virus oder im Falle einer Reaktivierung des Virus oft die IgM-Antwort. In diesen Fällen kann nur auf Grund des IgG-Titeranstieges eine Reaktivierung bzw. Superinfektion angenommen werden. Bei fehlender Immunkompetenz bleibt der Anstieg des IgG-Titers jedoch oft aus. Serologische ELISA-IgG-Tests und IFT-IgG-Tests auf der Basis von Mischantigenen für den Nachweis von HCMV- oder HHV6-Reaktivierungen zeigen bei immunsupprimierten Patienten zurückliegende Infektionen bzw. Reaktivierungen an. Kommerzielle Western Blots für den Nachweis von IgG-Antikörpern gegen „late antigens“ der Zytomegalieviren sind verfügbar, werden aber nur in Speziallaboratorien eingesetzt. Weiterhin ist eine Differenzierung der Subtypen HHV6 A und HHV6 B mit den kommerziell erhältlichen Methoden wie ELISA und IFT nicht möglich. Eine Unterscheidung der Subtypen HHV6 A und HHV6 B wäre aber auf Grund der Unterschiede in der Infektionsfähigkeit, im Replikationsmuster, in der Epidemiologie und der Pathogenität wünschenswert. Im Rahmen des BMBF-Projektes Bioresponse (Projektträger Jülich: Förderkennzahl beim BMBF: 03WKR03E) und der nachfolgenden Stipendiatenförderung durch die Jürgen-Manchot-Stiftung wurden für eine differenzierte ß-Herpesvirusdiagnostik auf Basis des Mikroblots je zehn HCMV- und HHV6-Antigene exprimiert und evaluiert. Die Mikroblottechnologie - eine an Mikrowellplatten angepasste und miniaturisierte Form der Streifentesttechnologie - ermöglicht den simultanen Nachweis von bis zu zehn Antigen-spezifischen IgG Antikörpern bei geringem Proben- und Reagenzienverbrauch. Von in der Literatur als antigen beschriebenen Strukturproteinen und Nichtstrukturproteinen der Betaherpesviren wurden Proteinbereiche mit und ohne bekannten Epitopen ausgewählt und als Fusionsproteine in BL-21 Zellen exprimiert. Jeweils zehn über die Ni-NTA-Agarose-Säule aufgereinigte virusspezifische Fusionsantigene wurden zur Herstellung der Mikroblots eingesetzt. Der HCMV-IgG-Mikroblot und der HHV6-IgG-Mikroblot wiesen zu den kommerziell erhältlichen serologischen Testsystemen (HHV6 IgG-IFT von Euroimmun, Lübeck, HCMV-IgG-ELISA von Dade Behring, Marburg, HCMV IgG recom Blot von Mikrogen, Neuried) vergleichbare Sensitivitäten auf. Im Vergleich zum HHV6-IgG-ELISA (Panbio, Rüsselsheim) ist der HHV6 IgG-Mikroblot die empfindlichere Nachweismethode. Die Spezifität des HHV6 IgG-Mikroblots ist mit den HHV6-Testsystemen (HHV6-IgG-IFT von Euroimmun, Lübeck, HHV6-IgG-ELISA von Panbio, Rüsselsheim) vergleichbar. Weiterhin wies der HCMV-IgG-Mikroblot im Vergleich zum kommerziell erhältlichen HCMV-IgG-ELISA (Dade Behring, Marburg) und zum HCMV-IgG-recom Blot (Mikrogen, Neuried) eine Spezifität von 80% bzw. 83% auf. Der Mikroblot hat sich als ein geeignetes diagnostisches Instrument erwiesen, um neben der Entwicklung des IgG-Antikörpertiters auch differenziert die Antigen-spezifischen IgG Antikörperantworten unter bestimmten Fragestellungen zu untersuchen. So ermöglicht der HHV6 IgG-Mikroblot erstmals eine serologische Unterscheidung von HHV6 A und HHV6 B monovalenten Seren und den Nachweis von HHV6 A/ B polyvalenten Seren. Die Mikroblottechnologie wurde primär für die serologische Testung von Seren und Plasmen etabliert. Mit dem HCMV-IgG-Mikroblot wäre aber auch eine Liquordiagnostik möglich. Jedoch konnte mit dem HHV6-IgG-Mikroblot vermutlich auf Grund nicht ausreichender Sensitivität eine Einsatzmöglichkeit in der Liquordiagnostik anhand dieser Arbeit wegen zu geringer Probenzahlen nicht gezeigt werden. In einer anschließenden Studie sollte dennoch die Eignung der HHV6-Antigene für die HHV6-Liquordiagnostik mit einem größeren Umfang an Liquores geprüft werden. Stabilitätstestungen zeigten, dass die Messergebnisse von am gleichen Tag wiederholt gemessenen Seren oder Plasmen reproduzierbar waren. An verschiedenen Tagen gemessene Seren und Plasmen wiesen jedoch unterschiedliche Messergebnisse auf. Mögliche Ursachen für die geringe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse im Mikroblot sind die unterschiedlichen Epitopdichten ein und desselben Antigens in den Mikroblots, die unspezifische Hintergrundfärbung in den Mikroblots sowie die nicht konstante bivalente Gleichgewichts- und Bindungskonstante der IgG-Antikörper im Mikroblot. In folgenden Studien sollte durch eine Optimierung des Proteintransfers der Antigene auf die Nitrozellulosemembran eine gleiche Epitopdichte gewährleistet werden. Gleichzeitig muss der Algorithmus der Software dahingehend verbessert werden, dass dieser trotz einer möglichen Verunreinigung der Mikroblots oder schwacher Hintergrundfärbung die Markerbande erkennt und eine Auswertung gewährleistet werden kann. Die unspezifische Hintergrundfärbung in den Mikroblots sollte nach Absprache mit dem Hersteller durch den Einsatz alternativer Blockreagenzien weitgehend reduziert werden. Weiterhin muss die Cutoff-Grenze so definiert werden, dass eine bestmögliche Sensitivität bei optimaler Spezifität der Mikroblotmethode ermöglicht wird. Dieser Cutoff kann sowohl durch die Anzahl der reaktiven Antigene als auch durch die Färbungsstärke der Antigen-Antikörperreaktion mit einem spezifischen Antigen definiert werden. In einem zweiten klinisch orientierten Teil dieser Arbeit wurden mit der Mikroblottechnologie die HCMV- und HHV6-Antikörperantworten nach hämatopoetischer Stammzell-transplantation (HSZT) untersucht. Die HCMV- und HHV6-Antikörperverläufe der Patienten nach HSZT wiesen keinen Zusammenhang zwischen nachgewiesener Reaktivierung und IgG-Antikörperentwicklung auf. Der Nachweis einer HCMV- bzw. HHV6-Reaktivierung bzw. -Infektion nur auf Grundlage des IgG-Antikörpertiters ist bei immunsupprimierten Patienten daher nicht möglich. Es konnte nicht nach jeder positiven HCMV- bzw. HHV6 PCR ein IgG-Antikörperanstieg beobachtet werden, was vermutlich durch die Immunsuppression der Patienten bedingt war. Weiterhin konnten HCMV- bzw. HHV6 IgG Antikörperanstiege selten zeitnah zu positiven HCMV- bzw. HHV6-PCR-Nachweisen gezeigt werden. Im Gegensatz dazu wurden bei weiteren Patienten mit HCMV- bzw. HHV6-positiven Transplantatspendern trotz negativer PCR frühe HCMV- bzw. HHV6-IgG-Antikörperanstiege bis zu 180 Tage nach der HSZT nachgewiesen. Diese frühen IgG-Antikörperanstiege sind wahrscheinlich durch die mit dem Stammzelltransplantat übertragenen B Gedächtniszellen sowie Plasmazellen verursacht und tragen zur frühen Immunrekonstitution des Patienten bei. Chemoradioresistente langlebige Plasmazellen können ebenfalls eine Ursache für frühe IgG Antikörperanstiege bis zu 180 Tage nach der HSZT bei HCMV-positiven Patienten mit negativen HCMV- bzw. HHV6-Transplantatspendern oder bei Patienten mit positiven HCMV bzw. HHV6-Transplantatspendern darstellen. Während die HCMV-IgG-Antikörperverläufe der Patienten nach der HSZT unabhängig von den positiven HCMV-PCR-Nachweisen durch mehrere HCMV-IgG-Antikörperanstiege und abfälle gekennzeichnet waren, wiesen die HHV6-IgG-Antikörperverläufe unabhängig von den positiven HHV6-PCR-Nachweisen nur einen HHV6-IgG-Antikörperanstieg auf, der von einem HHV6-Antikörperabfall gefolgt wurde. Da HHV6-Reaktivierungen mit 14-28 Tagen kurz nach der HSZT und im Gegensatz zu HCMV-Reaktivierungen nur in einem kurzen Zeitfenster nachgewiesen wurden, ist vermutlich nur für diesen begrenzten Zeitraum HHV6-Antigen als Trigger für die Antikörper produzierenden Plasmazellen verfügbar. Ob gesunde Probanden nach einer HHV6-Infektion oder HHV6-Reaktivierung eine ähnliche Antikörperkinetik wie HSZT-Patienten aufweisen, sollte in einer Folgestudie untersucht werden. Mit der Mikroblottechnologie konnte ein Einfluss des HCMV-Serostatus vom Transplantatspender auf die HCMV-IgG-Antikörperentwicklung nach HSZT gezeigt werden. Überwiegend nur HCMV-positive Patienten mit positiven HCMV-Transplantatspendern wiesen unabhängig von der HCMV-Reaktivierung frühe IgG-Antikörperanstiege bis zu 180 Tage nach der HSZT auf. Diese frühen IgG-Antikörperanstiege sind durch die mit dem Stammzelltransplantat übertragenen B-Gedächtniszellen oder Plasmazellen sowie seltener durch chemoradioresistente Plasmazellen verursacht und können zu einer frühen Immunrekonstitution beitragen. Im Gegensatz zu der kommerziell erhältlichen ELISA-Technik kann mit dem Mikroblot neben der Antikörperkinetik auch differenziert die Entwicklung der Antigen-spezifischen IgG-Antikörperreaktionen untersucht werden. So konnte bei sieben von 22 Patienten trotz Abfall des HCMV-Antikörpertiters bzw. stabilem HCMV-Antikörpertiter eine Zunahme von einzelnen HCMV Antigen spezifischen IgG Antikörpern nach hämatopoetischer Stammzell-transplantation beobachtet werden. Diese einzelen IgG-Antikörperanstiege könnten serologisch auf eine HCMV-Reaktivierung hinweisen. Weiterhin konnte bei drei von zehn Patienten mit HCMV-negativen Transplantatspendern unabhängig vom HCMV-IgG-Antikörpertiter ein Wechsel der HCMV Antigen-spezifischen IgG Antikörpermuster ab dem 6. Monat beobachtet werden. Der Wechsel der HCMV Antigen-spezifischen IgG-Antikörpermuster verweist auf die Bildung von neuen IgG-Antikörper sezernierenden B-Lymphozyten und vermutlich auf einen Wechsel der B Lymphozytenpopulation vom Empfänger zum Spender. Der Wechsel der B Lymphozytenpopulation vom Empfänger zum Spender ist für den Patienten ein wichtiger Schritt für die Rekonstitution der B Lymphozyten nach HSZT. Mit dem HHV6-IgG-Mikroblot hingegen konnte ein Wechsel der Antigen-spezifischen IgG-Antikörper nicht beobachtet werden. Eine Unterscheidung der HHV6-Subtypen auf serologischer Basis nach hämatopoetischer Stammzelltransplantation wurde neu etabliert. Alle sieben mit dem HHV6-IgG-Mikroblot nachgewiesenen HHV6-IgG-Antikörperanstiege zeigten sowohl HHV6 A Antigen-spezifische, als auch HHV6 B Antigen-spezifische IgG-Antikörperreaktionen. Jedoch zeigten vier von sieben Antikörperverläufen überwiegend HHV6 B Antigen-spezifische IgG-Antikörperreaktionen. Weiterhin konnten HHV6 B Antigen-spezifische IgG Antikörper früher als HHV6 A Antigen-spezifische IgG-Antikörper nachgewiesen werden. Auf Grund dieser Beobachtungen ist zu vermuten, dass der HHV6 B-Subtyp zu einem früheren Zeitpunkt und häufiger nach der HSZT als der HHV6 A-Subtyp reaktiviert.

Glioblastoma multiforme (GBM) ist der nach WHO am gefährlichsten eingestufte Hirntumor astrozytären Ursprungs. Patienten versterben ohne Behandlung etwa drei bis sechs Monaten nach Diagnose, die derzeitig modernste Behandlung mit Chemo-Radiotherapie verlängert das mediane Überleben auf 12-15 Monate. Trotz intensiver Forschung gibt es zurzeit keine realistische Heilungschance. Bislang erfolgt der Großteil der Forschung an Zellkulturen oder mit Hilfe von Tiermodellen, bei denen ein Tumor künstlich erzeugt wird. Dabei ergeben sich Probleme für die Übertragung der Ergebnisse auf den Menschen. Zellkulturen werden z.B. als sogenannte Monolayer-Kulturen gehalten, was bedeutet, dass ihnen der natürliche Gewebeverband und die für Signalling-Wege wichtige extrazelluläre Matrix fehlen. Außerdem werden solche Langzeitkulturen häufig subkultiviert und mutieren dadurch in Richtung einer klonalen Linie, was zwar Ergebnisse leichter reproduzierbar macht, aber nicht die Situation im Patienten widerspiegelt. Tierversuche implizieren zwar den Gewebeverband im Körper, jedoch müssen die dafür verwendeten Nager immunsupprimiert sein, so dass sie den induzierten Tumor nicht abstoßen. Dies erzeugt wiederum ein künstliches Umfeld. In diesem Projekt wird untersucht, ob sich humane GBM-Gewebe als sogenannte Slice-Kultur halten lassen und als Testsysteme zur Untersuchung der Wirkung von Chemotherapeutika sowie Bestrahlung geeignet sind. Bei dieser Kultivierungsmethode wird das Gewebe in Scheiben (Slices) geschnitten, wobei alle Zellen im Verband sowie die 3D-Struktur erhalten bleiben. Wegen des humanen Ursprungs entfällt das Problem des Speziesunterschiedes. Das Gewebe wird direkt aus dem Operationssaal ins Labor transferiert und weiterverarbeitet. Wir konnten bislang zeigen, dass Slice-Kulturen von humanem GBM über mindestens zwei Wochen in Kultur vital bleiben und ihre ursprüngliche charakteristische Morphologie beibehalten. Etablierte Behandlungsmethoden wie die Gabe von Temozolomid oder Röntgenbestrahlung zeigen auch in kultivierten Slices bekannte Effekte wie Induktion von DNA-Doppelstrangbrüchen, Reduktion von Proliferation und Aktivierung des Apoptose-Enzyms Caspase 3. Eine neue Therapieoption besteht seit einigen Jahren in der Bestrahlung mit Kohlenstoffionen (12C), die an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entwickelt und getestet wurde. Derzeit wird diese Therapie sehr erfolgreich an soliden Tumoren im Kopf- und Halsbereich angewendet und soll nun auf weitere Tumorarten ausgedehnt werden. Eine Kooperation mit der dortigen Biophysik-Gruppe wurde initiiert, um humane GBM-Slices mit 12C zu bestrahlen. Bislang wurde das entsprechende Setup etabliert und erste Experimente durchgeführt. Die ersten Ergebnisse wurden kürzlich publiziert. Weiterhin soll nun geprüft werden, ob das Ansprechen der GBM Slice-Kulturen mit dem Überleben der Patienten korreliert bzw. ob resistente Kulturen aus Patienten stammten, die schlecht auf die Therapie reagierten. Außerdem sollen überlebende Zellen in den Slices nach Behandlung auf ihre molekularen Eigenschaften geprüft werden, um Hinweise auf die Mechanismen der Tumorresistenz zu erhalten. Langfristig könnten diese Slice-Kulturen genutzt werden, um neuartige Wirkstoffe in der Vorklinik zu prüfen oder eine optimierte, personalisierte Therapie für Patienten zu ermitteln.

Endometriose (EM) ist eine häufige gynäkologische Erkrankung, die bei betroffenen Frauen unter anderem mit chronischen Unterleibsschmerzen und Unfruchtbarkeit einhergeht (VALLE 2002). Bisher war es bei den zur Forschung verwendeten Modelltieren für EM (z.B. Rhesusaffe, ZONDERVAN et al. 2004; Weißbüschelaffe, EINSPANIER et al. 2006) nicht möglich festzustellen, ob bei ihnen schmerzhafte Beeinträchtigungen durch die Erkrankung bestehen. Um die Auswirkungen neuer Therapeutika auf das Wohlbefinden der Patientinnen bewerten zu können, werden Methoden benötigt, mit denen EM bedingte Beeinträchtigungen der Modelltiere dargestellt werden können. Daher war es das Ziel dieser Studie, bei einem Primatenmodell für EM, dem Weißbüschelaffen, neue nicht invasive Testsysteme zu etablieren, die zur Darstellung von EM bedingten Schmerzen und Beeinträchtigungen geeignet sind. Unter der Annahme, dass schmerzhafte Erkrankungen das Verhalten (WALLACE et al. 1990), die Beweglichkeit (FLECKNELL 1986) sowie die kognitiven Fähigkeiten (SMITH et al. 2006) der betroffenen Tiere beeinträchtigen können, wurden drei nicht invasive Testsysteme auf ihre Eignung untersucht, Schmerzen bei an EM erkrankten Weißbüschelaffen im Vergleich zu Kontrolltieren darzustellen. Zur Untersuchung des Verhaltens wurde die Videoüberwachung, für die motorischen Fähigkeiten der Futterbaum (modifiziert nach ROBERTS et al. 1993) und für die kognitiven Fähigkeiten der Wisconsin General Test Apparatus (WGTA, HARLOW 1949) sowie der Futterbaum verwendet. Im ersten Abschnitt dieser Studie wurde das Normalverhalten von neun Weißbüschelaffenpaaren per Videokamera über den gesamten Tagesverlauf von zwölf Stunden aufgezeichnet und unter anderem in Bezug auf Aktivität, soziale und eigene Körperpflege sowie Futter- und Wasseraufnahme analysiert. Der Verlauf der Tagesaktivität zeigte drei Maxima zwischen 7:00 und 8:00 Uhr, 11:00 und 12:00 Uhr sowie 14:00 und 15:00 Uhr, dabei war die ansteigende Aktivität als Futtersuchverhalten vor den Mahlzeiten zu werten. Das im ersten Abschnitt der Studie dargestellte Aktivitätsmuster wurde im zweiten Abschnitt verwendet, um die Versuche mit WGTA und Futterbaum besser in den Tagesverlauf der Tiere einzuordnen und darüber ihre Kooperativität zu steigern. Die Tiere führten die Tests immer zur gleichen Tageszeit durch, deshalb wurde somit eine optimale Vergleichbarkeit und Homogenität der Ergebnisse gewährleistet. Bei der Auswertung der Videodokumentation im zweiten Abschnitt dieser Studie zeigte sich, dass erkrankte Weibchen ihren Partner im Gegensatz zu den Kontrolltieren gar nicht pflegen (p=0,029) und die Aktivität der erkrankten Weibchen zwar deutlich, aber nicht signifikant (p=0,057) verringert war. Diese verringerte Aktivität ist möglicherweise ein Hinweis auf Schmerzen der an EM erkrankten Weibchen, während die nicht vorhandene soziale Körperpflege den partnerschaftlichen Problemen betroffener Frauen entsprechen könnte. In den ersten beiden kognitiven Tests mit dem WGTA führten die erkrankten Weibchen signifikant weniger Versuche pro Tag durch als die Kontrolltiere (p=0,006/ p=0,008). Darüber hinaus benötigten die erkrankten Tiere signifikant mehr Versuche, um den ersten Test zu verstehen (p=0,008). Diese Unterschiede zu den Kontrolltieren ließen sich in den folgenden drei Versuchsabschnitten nicht mehr nachweisen. Daraus lässt sich ableiten, dass die Weibchen mit EM sich schlecht auf neue Anforderungen einstellen und sich weniger lange auf eine gestellte Aufgabe konzentrieren können. Nach der International Primatological Society (MC CANN et al. 2007) kann eine verminderte Fähigkeit, sich auf neue Situationen einzustellen, als Anzeichen für Beeinträchtigungen gewertet werden. Bei der Auswertung der Futterbaum Testreihen, in denen sowohl kognitive als auch motorische Fähigkeiten der Tiere mit einer Art „Kletterbaum“ überprüft wurden, ergaben sich demgegenüber keine signifikanten Unterschiede zwischen der EM-Gruppe und den Kontrolltieren. Zusammenfassend eignen sich die Videodokumentation und der WGTA zur Darstellung von Beeinträchtigungen bei an EM erkrankten Weißbüschelaffen. Die beiden Testsysteme können in folgenden pharmakologischen Studien verwendet werden, um erstmals die Auswirkungen neuer Therapeutika auf das Wohlbefinden der Modelltiere zu bewerten. Zusätzlich ermöglichen die Ergebnisse dieser Studie ein Refinement (RUSSELL und BURCH 1959), da die bisher verwendeten invasiven Methoden (Laparoskopie, Laparotomie) zur Bewertung des Verhaltens der EM Läsionen unter einer Therapie ergänzt und sogar ersetzt werden könnten.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Endometriose 3 2.2 Tiermodelle für Endometriose 7 2.3 Methoden zur Darstellung von Beeinträchtigungen und Schmerzen bei Tieren 8 2.4 Der Weißbüschelaffe 10 3 Tiere, Material und Methoden 13 3.1 Tiere 13 3.2 Videodokumentation 16 3.3 Wisconsin General Test Apparatus (WGTA) 17 3.4 Futterbaum 20 3.5 Statistische Verfahren 22 4 Ergebnisse 24 4.1 Videodokumentation im ersten Studienabschnitt 24 4.2 Ergebnisse im zweiten Studienabschnitt 27 4.2.1 Videodokumentation 27 4.2.2 WGTA 29 4.2.3 Futterbaum 33 5 Diskussion 35 6 Zusammenfassung 41 7 Summary 43 8 Literaturverzeichnis 45 9 Anhang I 9.1 Paper „Behavioural tests as indicator for pain and distress in a primate endometriosis model“ eingereicht am 17.12.2009 bei Laboratory Animals I 9.2 Abstract zu dem Vortrag auf der 47. Wissenschaftlichen Tagung der Gesellschaft für Versuchstierkunde GV-SOLAS am 13.-15. September 2009 in Wien XIX 9.3 Abstract zu einem Poster, vorgestellt auf dem 7. Leipzig Research Festival for Life Sciences am 12. Dezember 2008 XX 9.4 Abstract zu dem Vortrag auf der 18. Tagung der DVG-Fachgruppe Physiologie und Biochemie am 9.-11. März 2008 in Leipzig XXI Danksagung / Endometriosis (EM) is a common gynecological disease, which is known to cause chronic pelvic pain and infertility in women (VALLE 2002). Up to now, it was not possible to assess, whether the animal models for research (e.g. rhesus macaque, ZONDERVAN et al. 2004; common marmoset, EINSPANIER et al. 2006) suffer from pain or impairments due to the disease. Therefore, new test systems are needed to obtain pain and discomfort in animal models for EM to enable the validation of new therapeutic agents with a view to the patients well being. It was the aim of this study, to establish new non invasive test systems to investigate signs of discomfort in an animal model for EM, the marmoset monkey. Assuming that painful diseases can influence the behaviour (WALLACE et al. 1990), the mobility (FLECKNELL 1986) and the cognitive abilities (SMITH et al. 2006) of animals, three non invasive test systems were reviewed for their ability to detect EM associated pain in common marmosets. They were based on behaviour (videotaping), mobility and exploratory behaviour (food tree, modified after ROBERTS et al. 1993) and cognitive abilities (Wisconsin General Test Apparatus (HARLOW 1949) and food tree). In the first part of this study, the daily activity patterns, allo- and autogrooming as well as water and food intake of nine common marmoset couples were monitored over a 12-hour light phase by video recording. The animals showed a trimodal course of activity per day with maxima from 7:00-8:00h, 11:00-12:00h and 15:00-16:00h. These activity maxima represented foraging behaviour, as they were followed by frequent food intake phases. The knowledge of the daily activity patterns allowed to optimize the experimental conditions for the tasks with the food tree and the Wisconsin General Test Apparatus (WGTA; HARLOW 1949) in the second part of this study. As every animal solved the tasks at the same time of day, the comparability and homogeneity of the results were optimized. By analysing the video documentation in the second part of this study, the females with EM, in contrast to the control females, did not show any social grooming behaviour (p=0.029). Furthermore, their activity level was almost significantly decreased (p=0.057). This reduced activity could indicate towards pain in the diseased females, while the lack of social grooming is similar to partnership problems in diseased women. The WGTA tasks revealed, that the females with EM performed significantly less trials per day in the first two settings (p=0.006/ p=0.008) and needed more trials to solve the first setting than the control animals (p=0.008). Those differences between diseased females and control animals were not detectable in the following three settings of the WGTA tasks. These results demonstrate, that EM affected marmosets have difficulties to concentrate on cognitive tasks and to cope with new situations. According to the International Primatological Society (MC CANN et al. 2007), these difficulties to cope with new situations can be interpreted as signs of distress. The food tree, a kind of jungle gym, was used to assess the animals` cognitive abilities as well as their mobility, but there were no significant differences between the EM diseased females and the control animals. In conclusion, the videotaping and the WGTA are suitable methods to demonstrate signs for impairments due to EM in marmoset monkeys. In following pharmacological studies, both test systems will allow to evaluate the benefit of new therapeutic agents on the animal model`s well being. In addition, the results of this study can help to refine procedures by replacing invasive methods like laparotomy according to the Refinement of RUSSELL and BURCH (1959).:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Endometriose 3 2.2 Tiermodelle für Endometriose 7 2.3 Methoden zur Darstellung von Beeinträchtigungen und Schmerzen bei Tieren 8 2.4 Der Weißbüschelaffe 10 3 Tiere, Material und Methoden 13 3.1 Tiere 13 3.2 Videodokumentation 16 3.3 Wisconsin General Test Apparatus (WGTA) 17 3.4 Futterbaum 20 3.5 Statistische Verfahren 22 4 Ergebnisse 24 4.1 Videodokumentation im ersten Studienabschnitt 24 4.2 Ergebnisse im zweiten Studienabschnitt 27 4.2.1 Videodokumentation 27 4.2.2 WGTA 29 4.2.3 Futterbaum 33 5 Diskussion 35 6 Zusammenfassung 41 7 Summary 43 8 Literaturverzeichnis 45 9 Anhang I 9.1 Paper „Behavioural tests as indicator for pain and distress in a primate endometriosis model“ eingereicht am 17.12.2009 bei Laboratory Animals I 9.2 Abstract zu dem Vortrag auf der 47. Wissenschaftlichen Tagung der Gesellschaft für Versuchstierkunde GV-SOLAS am 13.-15. September 2009 in Wien XIX 9.3 Abstract zu einem Poster, vorgestellt auf dem 7. Leipzig Research Festival for Life Sciences am 12. Dezember 2008 XX 9.4 Abstract zu dem Vortrag auf der 18. Tagung der DVG-Fachgruppe Physiologie und Biochemie am 9.-11. März 2008 in Leipzig XXI Danksagung

Die Durchseuchungsrate der Bevölkerung in Deutschland mit den humanen ß-Herpesviren liegt zwischen 40 und 90%. Nach der Primärinfektion verbleiben die ß-Herpesviren latent in den Körperzellen und haben die Fähigkeit, z.B. nach körperlichem Stress, bei Immunsuppression oder unter UV-Strahlung erneut in den lytischen Vermehrungszyklus einzutreten. Die kommerziell erhältlichen serologischen Methoden für die Diagnostik der humanen ß Herpesviren haben sich in den letzten Jahren wenig weiterentwickelt. Der enzymgekoppelte Immunadsorptionstest (ELISA) und der Immunfluoreszenztest (IFT) sind die Standardmethoden für die Diagnostik der humanen ß-Herpesviren. Da bei der Bestimmung des IgM-Titers Kreuzreaktionen sowie falsch-positive oder falsch-negative Ergebnisse auftreten können, reicht der IgM-Titer als alleinige Aussage für die Diagnose einer akuten Infektion nicht aus. Weiterhin fehlt bei einer Superinfektion mit einem anderen Stamm des gleichen Virus oder im Falle einer Reaktivierung des Virus oft die IgM-Antwort. In diesen Fällen kann nur auf Grund des IgG-Titeranstieges eine Reaktivierung bzw. Superinfektion angenommen werden. Bei fehlender Immunkompetenz bleibt der Anstieg des IgG-Titers jedoch oft aus. Serologische ELISA-IgG-Tests und IFT-IgG-Tests auf der Basis von Mischantigenen für den Nachweis von HCMV- oder HHV6-Reaktivierungen zeigen bei immunsupprimierten Patienten zurückliegende Infektionen bzw. Reaktivierungen an. Kommerzielle Western Blots für den Nachweis von IgG-Antikörpern gegen „late antigens“ der Zytomegalieviren sind verfügbar, werden aber nur in Speziallaboratorien eingesetzt. Weiterhin ist eine Differenzierung der Subtypen HHV6 A und HHV6 B mit den kommerziell erhältlichen Methoden wie ELISA und IFT nicht möglich. Eine Unterscheidung der Subtypen HHV6 A und HHV6 B wäre aber auf Grund der Unterschiede in der Infektionsfähigkeit, im Replikationsmuster, in der Epidemiologie und der Pathogenität wünschenswert. Im Rahmen des BMBF-Projektes Bioresponse (Projektträger Jülich: Förderkennzahl beim BMBF: 03WKR03E) und der nachfolgenden Stipendiatenförderung durch die Jürgen-Manchot-Stiftung wurden für eine differenzierte ß-Herpesvirusdiagnostik auf Basis des Mikroblots je zehn HCMV- und HHV6-Antigene exprimiert und evaluiert. Die Mikroblottechnologie - eine an Mikrowellplatten angepasste und miniaturisierte Form der Streifentesttechnologie - ermöglicht den simultanen Nachweis von bis zu zehn Antigen-spezifischen IgG Antikörpern bei geringem Proben- und Reagenzienverbrauch. Von in der Literatur als antigen beschriebenen Strukturproteinen und Nichtstrukturproteinen der Betaherpesviren wurden Proteinbereiche mit und ohne bekannten Epitopen ausgewählt und als Fusionsproteine in BL-21 Zellen exprimiert. Jeweils zehn über die Ni-NTA-Agarose-Säule aufgereinigte virusspezifische Fusionsantigene wurden zur Herstellung der Mikroblots eingesetzt. Der HCMV-IgG-Mikroblot und der HHV6-IgG-Mikroblot wiesen zu den kommerziell erhältlichen serologischen Testsystemen (HHV6 IgG-IFT von Euroimmun, Lübeck, HCMV-IgG-ELISA von Dade Behring, Marburg, HCMV IgG recom Blot von Mikrogen, Neuried) vergleichbare Sensitivitäten auf. Im Vergleich zum HHV6-IgG-ELISA (Panbio, Rüsselsheim) ist der HHV6 IgG-Mikroblot die empfindlichere Nachweismethode. Die Spezifität des HHV6 IgG-Mikroblots ist mit den HHV6-Testsystemen (HHV6-IgG-IFT von Euroimmun, Lübeck, HHV6-IgG-ELISA von Panbio, Rüsselsheim) vergleichbar. Weiterhin wies der HCMV-IgG-Mikroblot im Vergleich zum kommerziell erhältlichen HCMV-IgG-ELISA (Dade Behring, Marburg) und zum HCMV-IgG-recom Blot (Mikrogen, Neuried) eine Spezifität von 80% bzw. 83% auf. Der Mikroblot hat sich als ein geeignetes diagnostisches Instrument erwiesen, um neben der Entwicklung des IgG-Antikörpertiters auch differenziert die Antigen-spezifischen IgG Antikörperantworten unter bestimmten Fragestellungen zu untersuchen. So ermöglicht der HHV6 IgG-Mikroblot erstmals eine serologische Unterscheidung von HHV6 A und HHV6 B monovalenten Seren und den Nachweis von HHV6 A/ B polyvalenten Seren. Die Mikroblottechnologie wurde primär für die serologische Testung von Seren und Plasmen etabliert. Mit dem HCMV-IgG-Mikroblot wäre aber auch eine Liquordiagnostik möglich. Jedoch konnte mit dem HHV6-IgG-Mikroblot vermutlich auf Grund nicht ausreichender Sensitivität eine Einsatzmöglichkeit in der Liquordiagnostik anhand dieser Arbeit wegen zu geringer Probenzahlen nicht gezeigt werden. In einer anschließenden Studie sollte dennoch die Eignung der HHV6-Antigene für die HHV6-Liquordiagnostik mit einem größeren Umfang an Liquores geprüft werden. Stabilitätstestungen zeigten, dass die Messergebnisse von am gleichen Tag wiederholt gemessenen Seren oder Plasmen reproduzierbar waren. An verschiedenen Tagen gemessene Seren und Plasmen wiesen jedoch unterschiedliche Messergebnisse auf. Mögliche Ursachen für die geringe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse im Mikroblot sind die unterschiedlichen Epitopdichten ein und desselben Antigens in den Mikroblots, die unspezifische Hintergrundfärbung in den Mikroblots sowie die nicht konstante bivalente Gleichgewichts- und Bindungskonstante der IgG-Antikörper im Mikroblot. In folgenden Studien sollte durch eine Optimierung des Proteintransfers der Antigene auf die Nitrozellulosemembran eine gleiche Epitopdichte gewährleistet werden. Gleichzeitig muss der Algorithmus der Software dahingehend verbessert werden, dass dieser trotz einer möglichen Verunreinigung der Mikroblots oder schwacher Hintergrundfärbung die Markerbande erkennt und eine Auswertung gewährleistet werden kann. Die unspezifische Hintergrundfärbung in den Mikroblots sollte nach Absprache mit dem Hersteller durch den Einsatz alternativer Blockreagenzien weitgehend reduziert werden. Weiterhin muss die Cutoff-Grenze so definiert werden, dass eine bestmögliche Sensitivität bei optimaler Spezifität der Mikroblotmethode ermöglicht wird. Dieser Cutoff kann sowohl durch die Anzahl der reaktiven Antigene als auch durch die Färbungsstärke der Antigen-Antikörperreaktion mit einem spezifischen Antigen definiert werden. In einem zweiten klinisch orientierten Teil dieser Arbeit wurden mit der Mikroblottechnologie die HCMV- und HHV6-Antikörperantworten nach hämatopoetischer Stammzell-transplantation (HSZT) untersucht. Die HCMV- und HHV6-Antikörperverläufe der Patienten nach HSZT wiesen keinen Zusammenhang zwischen nachgewiesener Reaktivierung und IgG-Antikörperentwicklung auf. Der Nachweis einer HCMV- bzw. HHV6-Reaktivierung bzw. -Infektion nur auf Grundlage des IgG-Antikörpertiters ist bei immunsupprimierten Patienten daher nicht möglich. Es konnte nicht nach jeder positiven HCMV- bzw. HHV6 PCR ein IgG-Antikörperanstieg beobachtet werden, was vermutlich durch die Immunsuppression der Patienten bedingt war. Weiterhin konnten HCMV- bzw. HHV6 IgG Antikörperanstiege selten zeitnah zu positiven HCMV- bzw. HHV6-PCR-Nachweisen gezeigt werden. Im Gegensatz dazu wurden bei weiteren Patienten mit HCMV- bzw. HHV6-positiven Transplantatspendern trotz negativer PCR frühe HCMV- bzw. HHV6-IgG-Antikörperanstiege bis zu 180 Tage nach der HSZT nachgewiesen. Diese frühen IgG-Antikörperanstiege sind wahrscheinlich durch die mit dem Stammzelltransplantat übertragenen B Gedächtniszellen sowie Plasmazellen verursacht und tragen zur frühen Immunrekonstitution des Patienten bei. Chemoradioresistente langlebige Plasmazellen können ebenfalls eine Ursache für frühe IgG Antikörperanstiege bis zu 180 Tage nach der HSZT bei HCMV-positiven Patienten mit negativen HCMV- bzw. HHV6-Transplantatspendern oder bei Patienten mit positiven HCMV bzw. HHV6-Transplantatspendern darstellen. Während die HCMV-IgG-Antikörperverläufe der Patienten nach der HSZT unabhängig von den positiven HCMV-PCR-Nachweisen durch mehrere HCMV-IgG-Antikörperanstiege und abfälle gekennzeichnet waren, wiesen die HHV6-IgG-Antikörperverläufe unabhängig von den positiven HHV6-PCR-Nachweisen nur einen HHV6-IgG-Antikörperanstieg auf, der von einem HHV6-Antikörperabfall gefolgt wurde. Da HHV6-Reaktivierungen mit 14-28 Tagen kurz nach der HSZT und im Gegensatz zu HCMV-Reaktivierungen nur in einem kurzen Zeitfenster nachgewiesen wurden, ist vermutlich nur für diesen begrenzten Zeitraum HHV6-Antigen als Trigger für die Antikörper produzierenden Plasmazellen verfügbar. Ob gesunde Probanden nach einer HHV6-Infektion oder HHV6-Reaktivierung eine ähnliche Antikörperkinetik wie HSZT-Patienten aufweisen, sollte in einer Folgestudie untersucht werden. Mit der Mikroblottechnologie konnte ein Einfluss des HCMV-Serostatus vom Transplantatspender auf die HCMV-IgG-Antikörperentwicklung nach HSZT gezeigt werden. Überwiegend nur HCMV-positive Patienten mit positiven HCMV-Transplantatspendern wiesen unabhängig von der HCMV-Reaktivierung frühe IgG-Antikörperanstiege bis zu 180 Tage nach der HSZT auf. Diese frühen IgG-Antikörperanstiege sind durch die mit dem Stammzelltransplantat übertragenen B-Gedächtniszellen oder Plasmazellen sowie seltener durch chemoradioresistente Plasmazellen verursacht und können zu einer frühen Immunrekonstitution beitragen. Im Gegensatz zu der kommerziell erhältlichen ELISA-Technik kann mit dem Mikroblot neben der Antikörperkinetik auch differenziert die Entwicklung der Antigen-spezifischen IgG-Antikörperreaktionen untersucht werden. So konnte bei sieben von 22 Patienten trotz Abfall des HCMV-Antikörpertiters bzw. stabilem HCMV-Antikörpertiter eine Zunahme von einzelnen HCMV Antigen spezifischen IgG Antikörpern nach hämatopoetischer Stammzell-transplantation beobachtet werden. Diese einzelen IgG-Antikörperanstiege könnten serologisch auf eine HCMV-Reaktivierung hinweisen. Weiterhin konnte bei drei von zehn Patienten mit HCMV-negativen Transplantatspendern unabhängig vom HCMV-IgG-Antikörpertiter ein Wechsel der HCMV Antigen-spezifischen IgG Antikörpermuster ab dem 6. Monat beobachtet werden. Der Wechsel der HCMV Antigen-spezifischen IgG-Antikörpermuster verweist auf die Bildung von neuen IgG-Antikörper sezernierenden B-Lymphozyten und vermutlich auf einen Wechsel der B Lymphozytenpopulation vom Empfänger zum Spender. Der Wechsel der B Lymphozytenpopulation vom Empfänger zum Spender ist für den Patienten ein wichtiger Schritt für die Rekonstitution der B Lymphozyten nach HSZT. Mit dem HHV6-IgG-Mikroblot hingegen konnte ein Wechsel der Antigen-spezifischen IgG-Antikörper nicht beobachtet werden. Eine Unterscheidung der HHV6-Subtypen auf serologischer Basis nach hämatopoetischer Stammzelltransplantation wurde neu etabliert. Alle sieben mit dem HHV6-IgG-Mikroblot nachgewiesenen HHV6-IgG-Antikörperanstiege zeigten sowohl HHV6 A Antigen-spezifische, als auch HHV6 B Antigen-spezifische IgG-Antikörperreaktionen. Jedoch zeigten vier von sieben Antikörperverläufen überwiegend HHV6 B Antigen-spezifische IgG-Antikörperreaktionen. Weiterhin konnten HHV6 B Antigen-spezifische IgG Antikörper früher als HHV6 A Antigen-spezifische IgG-Antikörper nachgewiesen werden. Auf Grund dieser Beobachtungen ist zu vermuten, dass der HHV6 B-Subtyp zu einem früheren Zeitpunkt und häufiger nach der HSZT als der HHV6 A-Subtyp reaktiviert.:1. Einleitung 8 1.1 Humane Herpesviren 8 1.1.1 Die humanen Betaherpesviren 9 1.2 Nachweis der HCMV- und HHV6-Viren 11 1.2.1 Nachweis der HCMV- und HHV6-Viren mittels Virusanzucht 12 1.2.2 Nachweis der HCMV- und HHV6-Viren durch molekularbiologische Methoden 12 1.2.3 Nachweis der HCMV- und HHV6-Viren durch serologische Methoden 13 1.3 Multiparameterdiagnostik 14 1.4 B-Lymphozyten, die Produzenten der Antikörper 14 1.4.1 Bildung und Reifung von B-Lymphozyten 14 1.4.2 B-Zellaktivierung und Antikörperproduktion 15 1.4.3 Aufbau und Funktion des Immunglobulins G 16 1.5 Hämatopoetische Stammzelltransplantation 17 1.5.1 Rekonstitution der B-Lymphozyten nach hämatopoetischer Stammzell-transplantation (HSZT) 18 1.5.2 HCMV und HHV6, ein pathogenes Potential nach hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSZT) 19 1.6 Zielstellung 21 2. Material und Methoden 22 2.1 Material 22 2.1.1 Geräte 22 2.1.2 Chemikalien und Substanzen 22 2.1.3 Medien 24 2.1.4 Zelllinie 24 2.1.5 Bakterien- und Virusstämme 24 2.1.6 Plasmide 25 2.1.7 Enzyme 25 2.1.8 DNA-Marker und Proteinmarker 25 2.1.9 Kits 25 2.1.10 Primer 26 2.2 Methoden 29 2.2.1 Expression der HCMV- und HHV6-Antigene 29 2.2.2 Evaluierung der viralen Antigene im Mikroblot 49 2.2.3 Vergleichsanalysen 50 2.3 Patientenproben 52 2.4 Statistische Methoden 52 3. Ergebnisse 53 3.1 Expression der HCMV- und HHV6-Antigene 53 3.1.1 Auswahl der Zielsequenzen 53 3.1.2 Klonierung der Zielsequenzen in den Expressionsvektor pet 28a (+) 54 3.1.3 Aufreinigung der Fusionsantigene 57 3.2 Evaluierung der Virusantigene im Mikroblot 59 3.2.1 Auswertung der Mikroblotdaten 62 3.2.2 Optimierung der Reaktionsbedingungen im Mikroblot 67 3.2.3 Plasma- und Liquordiagnostik – ein weiteres Einsatzfeld der Mikroblots 68 3.2.4 Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit der Messergebnisse im Mikroblot 77 3.2.5 Sensitivitäts- und Spezifitätstestung des HCMV-Mikroblots 82 3.2.6 Sensitivitäts- und Spezifitätstestung des HHV6-Mikroblots 85 3.2.7 Beurteilung der Testseren mit dem HHV6-IgG-Mikroblot 89 3.2.8 Untersuchungen zur serologischen Unterscheidung der HHV6-positiven Seren 93 3.3 Antikörperkinetiken nach hämatopoetischer Stammzelltransplantation 97 3.3.1 Entwicklung der HCMV spezifischen IgG-Antikörperantwort nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSZT) 97 3.3.2 Entwicklung der HHV6 spezifischen IgG-Antikörperantwort nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSZT) 100 4. Diskussion 104 4.1 Probleme der heterologen Proteinexpression 104 4.2 Grenzen der Aufreinigung über die Ni-NTA-Agarose-Säule 104 4.3 Semiquantitative Auswertung der Mikroblotdaten 105 4.4 Optimierung der Farbreaktion im Mikroblot 106 4.5 Seren, Plasmen und Liquores - im Mikroblot einsetzbare Probenmaterialien 107 4.5.1 Vergleich der Reaktivität von Seren und Plasmen im Mikroblot 107 4.5.2 Liquordiagnostik – Möglichkeiten und Grenzen mit dem Mikroblot 108 4.6 Untersuchungen zur Stabilität der Mikroblots 109 4.6.1 Reproduzierbarkeit der Messergebnisse in einem Reaktionsansatz 109 4.6.2 Signifikante Unterschiede bei wiederholter Messung an verschiedenen Tagen 110 4.7 HCMV-Mikroblot - ein sensitives diagnostisches Testsystem 111 4.8 Drei verschiedene HHV6-Testsysteme – drei verschiedene HHV6-Prävalenzen 112 4.9 Der Mikroblot – eine serologische Methode zur Unterscheidung von monovalenten HHV6 A- und HHV6 B-Seren 114 4.9.1 Serologische Dominanz des HHV6 B-Subtyps 115 4.9.2 Interpretation der IgG-Antikörperreaktionen mit den homologen HHV6-Antigenpaaren 116 4.10 Unterschiedliche HCMV- bzw. HHV6-IgG-Antikörperkinetiken nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSZT) 118 4.11 Reduktion der HCMV-Reaktivierung durch HCMV-positive Transplantatspender 121 4.12 HCMV pp52-F1 Antigen-spezifische IgG-Antikörperreaktionen – möglicherweise ein Nachweis für HCMV-Reaktivierungen nach HSZT 122 4.13 Wechsel der Antigen-spezifischen IgG-Antikörpermuster 182, 204 und 283 Tage nach der HSZT 123 4.14 Differenzierung der HHV6 A-Antigen- und HHV6 B-Antigen-spezifischen Antikörperreaktionen nach hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSZT) 123 5. Zusammenfassung, Ausblick und Perspektiven für die Mikroblottechnologie 125 6. Literatur 129 7. Danksagung: 142 8. Thesen 144

Glioblastoma multiforme (GBM) ist der nach WHO am gefährlichsten eingestufte Hirntumor astrozytären Ursprungs. Patienten versterben ohne Behandlung etwa drei bis sechs Monaten nach Diagnose, die derzeitig modernste Behandlung mit Chemo-Radiotherapie verlängert das mediane Überleben auf 12-15 Monate. Trotz intensiver Forschung gibt es zurzeit keine realistische Heilungschance. Bislang erfolgt der Großteil der Forschung an Zellkulturen oder mit Hilfe von Tiermodellen, bei denen ein Tumor künstlich erzeugt wird. Dabei ergeben sich Probleme für die Übertragung der Ergebnisse auf den Menschen. Zellkulturen werden z.B. als sogenannte Monolayer-Kulturen gehalten, was bedeutet, dass ihnen der natürliche Gewebeverband und die für Signalling-Wege wichtige extrazelluläre Matrix fehlen. Außerdem werden solche Langzeitkulturen häufig subkultiviert und mutieren dadurch in Richtung einer klonalen Linie, was zwar Ergebnisse leichter reproduzierbar macht, aber nicht die Situation im Patienten widerspiegelt. Tierversuche implizieren zwar den Gewebeverband im Körper, jedoch müssen die dafür verwendeten Nager immunsupprimiert sein, so dass sie den induzierten Tumor nicht abstoßen. Dies erzeugt wiederum ein künstliches Umfeld. In diesem Projekt wird untersucht, ob sich humane GBM-Gewebe als sogenannte Slice-Kultur halten lassen und als Testsysteme zur Untersuchung der Wirkung von Chemotherapeutika sowie Bestrahlung geeignet sind. Bei dieser Kultivierungsmethode wird das Gewebe in Scheiben (Slices) geschnitten, wobei alle Zellen im Verband sowie die 3D-Struktur erhalten bleiben. Wegen des humanen Ursprungs entfällt das Problem des Speziesunterschiedes. Das Gewebe wird direkt aus dem Operationssaal ins Labor transferiert und weiterverarbeitet. Wir konnten bislang zeigen, dass Slice-Kulturen von humanem GBM über mindestens zwei Wochen in Kultur vital bleiben und ihre ursprüngliche charakteristische Morphologie beibehalten. Etablierte Behandlungsmethoden wie die Gabe von Temozolomid oder Röntgenbestrahlung zeigen auch in kultivierten Slices bekannte Effekte wie Induktion von DNA-Doppelstrangbrüchen, Reduktion von Proliferation und Aktivierung des Apoptose-Enzyms Caspase 3. Eine neue Therapieoption besteht seit einigen Jahren in der Bestrahlung mit Kohlenstoffionen (12C), die an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entwickelt und getestet wurde. Derzeit wird diese Therapie sehr erfolgreich an soliden Tumoren im Kopf- und Halsbereich angewendet und soll nun auf weitere Tumorarten ausgedehnt werden. Eine Kooperation mit der dortigen Biophysik-Gruppe wurde initiiert, um humane GBM-Slices mit 12C zu bestrahlen. Bislang wurde das entsprechende Setup etabliert und erste Experimente durchgeführt. Die ersten Ergebnisse wurden kürzlich publiziert. Weiterhin soll nun geprüft werden, ob das Ansprechen der GBM Slice-Kulturen mit dem Überleben der Patienten korreliert bzw. ob resistente Kulturen aus Patienten stammten, die schlecht auf die Therapie reagierten. Außerdem sollen überlebende Zellen in den Slices nach Behandlung auf ihre molekularen Eigenschaften geprüft werden, um Hinweise auf die Mechanismen der Tumorresistenz zu erhalten. Langfristig könnten diese Slice-Kulturen genutzt werden, um neuartige Wirkstoffe in der Vorklinik zu prüfen oder eine optimierte, personalisierte Therapie für Patienten zu ermitteln.