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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-81789
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2016/8178/


Identification of B cell antigen receptor epitopes of mantle cell lymphoma B cells

Identifikation von Epitopen des B-Zell-Antigen-Rezeptors von Mantelzelllymphom-B-Zellen

Fichtner, Michael

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SWD-Schlagwörter: Lymphom , Non-Hodgkin-Lymphom , B-Lymphozyten-Rezeptor , Antigen , Superantigen
Freie Schlagwörter (Englisch): Lymphoma , Non-Hodgkin-Lymphoma , B cell receptor , Antigen , Superantigen
Basisklassifikation: 42.13
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Trepel, Martin (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 30.09.2016
Erstellungsjahr: 2016
Publikationsdatum: 11.11.2016
Kurzfassung auf Englisch: Mantle cell lymphoma (MCL) is an aggressive entity of B cell Non-Hodgkin lymphomas, which is associated with a poor prognosis. The impressive effectiveness of recently developed drugs, targeting the B cell receptor (BCR) signalling in this disease, suggest a major role of the BCR in the lymphoma development and progression. However, little is known about the bound epitopes and antigens of this molecule in MCL.
This study aimed to find specific antigens of MCL-BCRs to provide further insights into the pathogenesis of MCL. To accomplish this goal, MCL patient material was acquired and the variable regions of the tumour-associated immunoglobulins (Igs) were determined. Afterwards, the variable heavy and light chain regions of several MCL samples were cloned in an expression vector to produce IgGs and Fab fragments with the same binding properties as the MCL-BCRs.
It was shown that the BCR repertoire was strongly biased within the cohort of 24 analysed MCL samples. About 45% of all tumour B cells expressed an IGHV3-gene and one-third expressed an IGHV4-gene. Immunoprecipitation and mass spectrometric analysis revealed two potential auto-antigens which were not associated with MCL to date: β-actin and the NADP-dependent malic enzyme. However, only a few MCL-derived antibodies bound to these proteins and random peptide phage display library screenings showed only limited success. By analysing the BCR repertoire of MCL samples, sequence features, which are indicative for a complementarity determining region (CDR)-independent recognition of the staphylococcal superantigen protein A (SpA), were found in all Igs harbouring an IGHV3-gene. Subsequent experiments demonstrated that all MCL-derived Fab fragments of this subgroup bound to SpA.
Moreover, a cellular readout system for BCR activation experiments was established. With this technique, it was possible to analyse whether an antigen is able to cross-link the BCR of a B cell and activates the BCR signalling cascade. This system was then used to demonstrate that SpA can induce B cells which express an IGHV3-gene. These results were also confirmed using the MAVER-1 and Jeko-1 MCL cell lines.
Consequently, the results of this study indicate that a Staphylococcus aureus infection might be an important hallmark in MCL pathogenesis. If the findings could be verified in patients, new promising approaches in MCL treatment or prevention could be developed.
Kurzfassung auf Deutsch: Das Mantelzelllymphom (MCL) ist eine aggressive Entität des Non-Hodgkin-Lymphoms mit einer ungünstigen Prognose. Neue Medikamente, welche die Signalkaskade des B-Zell-Antigen-Rezeptors (BCR) inhibieren, zeigten in den letzten Jahren jedoch vielversprechende Behandlungserfolge. Diese Befunde verdeutlichten dabei auch die Schlüsselrolle des BCR bei der Tumorentstehung und -progression. Die Epitope und Antigene, welche durch die MCL-BCRs gebunden werden, sind bisher jedoch weitgehend unbekannt.
Ziel der vorliegenden Studie war es, neue Antigene der MCL-BCRs zu identifizieren und dadurch Einblicke in die Pathogenese des MCL zu erlangen. Dafür wurden MCL-Patientenproben gesammelt und die variablen Regionen der tumorassoziierten Immunglobuline (Ig) bestimmt. Anschließend wurden einige dieser Igs als rekombinante IgGs bzw. Fab-Fragmente produziert. Es konnte gezeigt werden, dass das BCR-Repertoire der 24 Proben umfassenden Kohorte stark eingeschränkt war. Etwa 45% der untersuchten MCL-B-Zellen exprimierten IGHV3-Gene und ein weiteres Drittel exprimierte IGHV4-Gene.
Mittels Immunpräzipitationen und massenspektrometrischen Analysen konnten zudem zwei potentielle Auto-Antigene identifiziert werden, welche bisher noch nicht für das MCL beschrieben wurden. Dabei handelte es sich um β-actin und das NADP-abhängige Malatenzym. Allerdings zeigten nur wenige MCL-Igs eine Bindung an diese beiden Proteine und auch Phage-Displays mit randomisierten Peptidbibliotheken waren nur teilweise erfolgreich. Es wurde daher auch nach Antigenen gesucht, welche Paratop-unabhängig gebunden werden. Dabei wurde entdeckt, dass alle Igs, die ein IGHV3-Gen exprimierten, ein Motiv aufwiesen, welches die Bindung des Staphylococcus aureus Protein A (SpA) ermöglichte. Anschließend konnte gezeigt werden, dass alle produzierten MCL-Fabs dieser bedeutenden Sub-Population an SpA binden. Des Weiteren wurde eine Methode etabliert, die es ermöglichte zu untersuchen, ob ein Antigen den BCR-Signalweg induzieren kann. Mit Hilfe dieser Methode konnte dann gezeigt werden, dass SpA in der Lage ist B-Zellen, welche IGHV3-Gene exprimieren, zu aktivieren. Diese Ergebnisse wurden zudem in den MCL-Zelllinien MAVER-1 und Jeko-1 bestätigt.
Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass eine S. aureus Infektion eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese des MCL spielen könnte. Wenn die Erkenntnisse dieser Studie im Patienten bestätigt werden, könnte dies neue Möglichkeiten für die Therapie oder Prävention des MCL eröffnen.

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