Universität zu Köln

Wennhold, Kerstin (2015). Tumorantigen-Specific CD40B Cells: Combining Enhanced Antigen-Presentation and Antibody-Secretion for Tumor Targeting. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Efficient antigen presentation is a prerequisite for the development of a T-cell-mediated immune response in vitro and in vivo. As “nature’s adjuvant”, dendritic cells (DCs) are the most prominent professional antigen-presenting cells (APCs). However, they have several significant disadvantages concerning application as an adjuvant in cancer immunotherapy. They are rare in peripheral blood and the isolated population is not homogenous, since it also contains unwanted tolerogenic DCs. Therefore, an alternative approach to DCs was developed, in which polyclonal B cells can serve as potent APCs by treatment with the inflammatory cytokine IL-4 and the CD40 ligand. CD40-activation dramatically improves antigen presentation by normal and malignant B cells, efficiently inducing naïve and memory CD4+ and CD8+ T-cell responses. Moreover, these CD40-activated (CD40) B cells do not only home to secondary lymphoid organs, but also induce anti-tumor immunity in mice. However, antigen-processing and -presentation by antigen-specific B cells is 1000-fold more effective compared to polyclonal B cells. Therefore, tumorantigen-specific B cells were used in the present study to improve the antigen-presenting function of CD40B cells. Purified tumorantigen-specific B cells highly upregulate activation markers upon CD40-stimulation resulting in an enhanced antigen-presentation and a specific T-cell response in vitro and in vivo. The T cell response elicited by antigen-specific CD40B cells is significantly stronger than that induced by polyclonal CD40B cells and comparable to the stimulation induced by mature DCs. Alone or in combination with antibody-secreting plasma cells, preventive vaccination with these antigen-specific CD40B cells leads to an anti-tumor immune response in vivo resulting in complete inhibition of tumor growth. Moreover, antigen-specific B cells home to the tumor site, thereby offering new application perspectives as vehicle for tumor imaging and drug delivery. These results provide new insights into the role of activated antigen-specific B cells as APCs and their use for cancer immunotherapy.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Voraussetzung für die Induktion einer effizienten Immunantwort ist neben dem richtigen Antigen eine effiziente Präsentation von Antigen in vitro und in vivo. Dendritische Zellen (DC) gelten als die am besten charakterisierten antigen-präsentierenden Zellen. Allerdings können sie kaum in großen Mengen und ausreichender Reinheit hergestellt werden, was einen entscheidenden Nachteil bei der Nutzung von DCs in der klinischen Anwendung dar stellt. Deshalb wurde ein alternativer Ansatz entwickelt, bei dem polyklonale B-Zellen durch die Behandlung mit stimulierenden Zytokinen und dem CD40-Liganden als antigenpräsentierende Zellen genutzt werden können. Die Aktivierung durch den CD40-Liganden induziert entscheidend die Antigen-präsentation, was zu einer effizienten Induktion von CD4+ und CD8+ T-Zellen in vitro führt. Darüber hinaus wandern diese CD40-aktivierten (CD40)B-Zellen nicht nur in die peripheren lymphatischen Organe, sondern induzieren auch eine anti-tumorale Immunität in Mäusen. Die Antigen-präsentation und -prozessierung durch antigen-spezifische B-Zellen ist bis zu tausendfach effektiver als bei polyklonalen B-Zellen. Deshalb wurden in der vorliegenden Arbeit antigen-spezifische B-Zellen genutzt, um die antigen-präsentierende Funktion von CD40B-Zellen zu steigern. Nach CD40-Stimulation regulieren aufgereinigte, antigen-spezifische B-Zellen kostimulatorische Moleküle wie CD80 und CD86 signifikant hoch, was zu einer verstärkten Antigen-präsentation und der Induktion einer spezifischen T-Zellantwort in vitro und in vivo führt. Antigen-spezifische CD40B-Zellen induzieren eine signifikant stärkere T-Zellanwort als polyklonale CD40B-Zellen, die mit einer DC-induzieren Reaktion vergleichbar ist. Eine präventive Vakzinierung mit antigen-spezifischen CD40B-Zellen alleine oder in Kombination mit antikörper-sezernierenden Plasmazellen führt zu einer Anti-Tumor Immunität in vivo, bei der das Tumorwachstum komplett unterdrückt wird. Darüber hinaus migrieren antigen-spezifische CD40B-Zellen in den Tumor, was neue Anwendungsmöglichkeiten als Trägerstoff bei Imagingverfahren oder zum ‚Drug Delivery‘ ermöglicht. Diese Ergebnisse liefern neue Einblicke in die Rolle von aktivierten antigen-spezifischen B-Zellen als antigen-präsentierende Zellen und ihrer Nutzung in der Immuntherapie. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Wennhold, Kerstin kerstin.wennhold@uk-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-60969
Date:	2 February 2015
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Cancer Immunotherapy English CD40-activated B cells English Antigen-presentation English
Date of oral exam:	16 April 2015
Referee:	Name Academic Title Hoppe, Thorsten Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6096