Kern, Florian: Periphere T-Zellen bei Patienten nach Organtransplantation: Die Transplantatschädigung und die Kontrolle der Zytomegalievirusinfektion
Periphere T-Zellen bei Patienten nach Organtransplantation:
Die Transplantatschädigung und die Kontrolle der Zytomegalievirusinfektion

Habilitationsschrift

zur Erlangung der Lehrbefähigung
für das Fach
Immunologie

vorgelegt dem Fakultätsrat der Medizinischen Fakultät Charité

der Humboldt-Universität zu Berlin


von Herrn Dr. med. Florian Kern,
geboren am 24. Juli 1963 in Herrsching am Ammersee

Präsident: Prof. Dr. rer. nat. J. Mlynek

Dekan: Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

eingereicht am: Juni 2001
Tag des öffentlich-wissenschaftlichen Vortrages: 26.03.2002

Gutachter:
1) Prof. Dr. med. H.W. Doerr, Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main
2) Prof. Dr. med. F. Emmrich, Universität Leipzig

Zusammenfassung

Mit durchflusszytometrischen und molekularbiologischen Verfahren wurden verschiedene Subpopulationen peripherer T-Lymphozyten bei gesunden Spendern und Nierentransplantatempfängern phänotypisch und funktionell untersucht. Wir fanden, dass eine T-Zell-Population, welche unter anderem die Oberflächenmarker LFA-1 und CD57 exprimierte, nicht aber CD28, terminale Effektorzellen enthielt. Wegen der bekannten Assoziation der Expansion CD57-positiver CD8-positiver T-Zellen mit einer Infektion mit dem Zytomegalievirus (CMV), wollten wir untersuchen, ob auch CMV-spezifische Effektorzellen darin enthalten waren. Um diesen möglichen Zusammenhang zwischen Phänotyp und Spezifität zu untersuchen, wurde ein bekanntes durchflusszytometrisches Verfahren zur Erfassung antigen-spezifischer CD4-T-Zellen so modifiziert, dass damit auch antigen-spezifische CD8-T-Zellen erfasst werden konnten. Dazu wurden frisch isolierte periphere mononukleäre Zellen in vitro mit löslichen Peptiden oder Peptidgemischen inkubiert (anstelle von Erregerlysaten oder Proteinantigenen wie im bekannten Verfahren), so dass durch direkte externe Beladung von MHC-I- und MHC-II- Molekülen nicht nur CD4- sondern auch CD8-T-Zellen stimuliert wurden. Anschließend konnten CD4 - und/oder CD8-positive T-Zellen nachgewiesen werden, in welchen es zur Synthese von Interferon-gamma gekommen war (intrazelluläre Färbung), wodurch diese Zellen als antigen-spezifisch identifiziert wurden. Diese Zellen konnten dann weiter phänotypisch analysiert werden. Unter Verwendung bekannter CD8-T-Zellen-stimulierender CMV-Peptide konnte der Phänotyp CMV-spezifischer CD8-T-Zellen untersucht werden, wobei sich zeigte, dass das CD57-positive Subset tatsächlich den gößeren Teil der CMV-spezifischen CD8 T-Zellen enthielt. Andererseits konnte das neue Verfahren verwendet werden, um weitere Peptide zu identifizieren, welche eine T-Zellstimulation bewirkten (Epitopkartierung). In zwei von uns untersuchten Proteinen des CMV (pp65 und IE-1) wurden so mehrere neue CD4- und CD8-T-Zellepitope beschrieben. Die Vewendung komplexer Peptidgemische erlaubte darüber hinaus die Untersuchung der T-Zellantwort gegen ganze Proteine (repräsentiert durch die Gesamtheit aller denkbaren Epitope), was insbesondere für die Untersuchung von CD8-T-Zellen eine große Bereicherung darstellte und vom MHC-Typ unabhängig war. Wir verwendeten dieses neue Verfahren bisher zur Analyse und zum Monitoring der T-Zellantwort gegen bestimmte Erregerproteine oder -peptide (z.B. aus CMV oder HIV). Es eignet sich darüber hinaus auch zur Untersuchung der Immunantwort gegen Impfstoffe, welche zur Induktion von T-Zellen führen sollen.

Schlagwörter:
T-Zellen, Interferon-gamma, Durchflusszytometrie, antigen-spezifisch, Epitope, Zytomegalievirus

Abstract

Using flow-cytometric and molecular-biology methods subpopulations of peripheral blood T-lymphocytes were examined in healthy donors and renal transplant recipients with respect to phenotype and function. We found that a T-cell population that expressed the surface markers LFA-1 and CD57 (among others), but not CD28, contained terminal effector cells. Because of the known association of an expansion of CD57-positive CD8-positive T-cells with an infection with Cytomegalovirus (CMV), we wanted to examine if CMV-specific effector cells were also contained in this subset. In order to investigate this association between phenotype and specificity, we modified a known flow-cytometric method for the detection of antigen-specific CD4 T-cells in such a way that antigen-specific CD8 T-cells could also be detected. For this purpose freshly isolated mononuclear cells were incubated in vitro with soluble peptides or peptide mixes (instead of pathogen lysates or protein antigens as used in the original method) so that following direct external loading of MHC-I and MHC-II molecules not only CD4 T-cells but also CD8-T-cells were stimulated. Subsequently, CD4 and/or CD8 T-cells that had synthesized Interferon-gamma (intracellular staining), which identified them as being antigen-specific, could be detected. These cells could then be analyzed with regard to phenotype. Using known CD8-T-cell stimulating CMV-peptides, the phenotype of CMV-specific CD8 T-cells could be analyzed. Thus it was demonstrated that the majority of CMV-specific CD8 T-cells was indeed contained in the CD57-positive subset. On the other hand, this new approach allowed the identification of additional peptides that stimulated T-cells (epitope mapping). In two CMV-proteins that we examined (pp65 and IE-1) several new CD4 and CD8-T-cell epitopes were described. The use of complex peptide mixes in this approach allowed the analysis of T-cell responses to complete proteins (represented by the entirety of all possible epitopes), which was a great benefit to the analysis of CD8 T-cells and independent of MHC-type. Until now, we have used this new method for the analysis and the monitoring of the T-cell response to specific pathogen proteins or peptides (e.g. from CMV or HIV). It is suitable, moreover, for the analysis of the immune response to vaccinations that aim at the induction of T-cells.

Keywords:
T-cells, Interferon-gamma, Flow-cytometry, antigen-specific, epitopes, Cytomegalovirus


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Inhaltsverzeichnis

TitelseitePeriphere T-Zellen bei Patienten nach Organtransplantation: Die Transplantatschädigung und die Kontrolle der Zytomegalievirusinfektion
Widmung
Vorwort Vorwort
1 Definition einer ‘neuen‘ Effektor/Memory-Subpopulation von CD8-T-Zellen
2 Die Entwicklung von Nachweissystemen für CMV-spezifische Effektor-T-Zellen und die durchflußzytometrische Epitopkartierung
3 Der Einsatz von Peptidpools (Peptidbibliotheken) zur Charakterisierung der T-Zellantwort gegen komplette virale Proteine
4 Ausblick
Bibliographie Literaturverzeichnis
Danksagung
Selbständigkeitserklärung

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Wed Sep 25 13:17:18 2002