title: Investigating the efficacy of transcription factor-specific DNAzymes in animal models of inflammatory skin diseases
title: Untersuchungen zur Wirksamkeit Transkriptionsfaktor-spezifischer DNAzyme in Tiermodellen für entzündliche Hauterkrankungen
Creators: name: Ibrahim, Rouba
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Tbet
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
oxazolone
Entzündliche Hauterkrankungen, DNAzyme
GATA3
Skin inflammation, DNAzyme
Oxazolon

description: Entzündliche Erkrankungen der Haut
      sind durch trockene, juckende und schuppende Veränderungen
      des betroffenen Organs gekennzeichnet. Derzeitige Therapien
      behandeln meist nur die Symptome und sind häufig mit einem
      großen Spektrum an Nebenwirkungen verbunden. Es gibt daher
      einen wachsenden Bedarf an spezifischeren Therapieoptionen,
      welche Schlüsselmoleküle in der Immunopathologie dieser
      Krankheiten adressieren. Verschiedene Untergruppen von
      T-Helferzellen spielen eine zentrale Rolle bei der
      Entwicklung dieser Hauterkrankungen. Die Differenzierung und
      Aktivierung dieser T-Helferzell (TH)-Subtypen wird durch
      verschiedene Transkriptionsfaktoren reguliert. In dieser
      Arbeit liegt der Fokus auf dem TH2- bzw TH1-induzierenden
      Transkriptionsfaktor GATA3 bzw Tbet, Die atopische Dermatitis
      (TH2) sowie die Kontaktdermatitis und Psoriasis (TH1) werden
      mit einem der beiden TH-Zell-Phänotypen assoziiert. In den
      jeweiligen Erkrankungen konnten erhöhte Mengen des
      entsprechenden Transkriptionsfaktors nachgewiesen werden, was
      diese Moleküle zu einer interessanten Zielstruktur für eine
      DNAzym- Therapie macht. Um die Effizienz von
      Transkriptionsfaktor-spezifischen DNAzymen zu testen, wurden
      zwei verschiedene Tiermodelle für entzündliche
      Hauterkrankungen etabliert. Im ersten Modell wurde durch
      mechanische Schädigung der Haut und dem Hapten Oxazolon eine
      TH2-dominierte Kontakthypersensitivität ausgelöst, deren
      Eigenschaften der Atopischen Dermatitis entsprechen. Im
      zweiten Modell wurde in OVA-T-Zell-Rezeptor-transgenen
      Mäusen, nach OVA/CFA Sensibilisierung und anschließender
      lokaler OVA-Applikation eine TH1-dominierte Entzündung
      ausgelöst. Die Effekte einer präventiven lokalen Behandlung
      mit dem GATA3-spezifischen DNAzym hgd40, wurde im
      Oxazolon-Modell untersucht. Zum Schutz und zur
      Penetrationsförderung des Moleküls, wurde dieses in eine
      w/o/w Emulsion eingebracht. Im Vergleich zum Placebo und dem
      unspezifischen DNAzym ODNg3 zeigte die prophylaktische
      Behandlung mit hgd40 eine signifikante Reduktion der
      Hautschwellung. Ebenso konnte eine geringere Anzahl an
      infiltrierenden CD4+ Zellen in die Dermis beobachtet werden.
      Dieser Beobachtung ging in der frühen Sensibilisierungsphase
      eine niedrigere GATA3 mRNA Expression in der Haut voraus.
      Eine ähnliche Abnahme der Hautschwellung wurde nach einer
      semi-therapeutischen Behandlung beobachtet, in der hgd40 erst
      24 Stunden vor Provokation aber nicht vor der
      Sensibilisierung appliziert wurde. Die Effekte der Behandlung
      mit dem Tbet-spezifischen DNAzym td32 wurden im
      OVA/CFA-Modell evaluiert. Die Daten zeigen eine geringere
      Hautschwellung nach prophylaktischer Behandlung mit einer
      td32-Emulsion, während keine Effekte nach Behandlung mit dem
      Kontroll-DNAzym ODNg3 oder dem Placebo zu beobachten waren.
      Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die Behandlung mit
      hgd40 keinen Einfluss auf die Entwicklung der Hautschwellung
      in dieser TH1-dominierten Entzündung hat. Dies unterstützt
      die Hypothese der spezifischen Interaktion des DNAzyms mit
      Tbet. Zusammenfassendkonnte gezeigt werden, dass durch die
      Behandlung mit DNAzymen, gerichtet gegen die TH2- und TH1-
      spezifischen Transkriptionsfaktoren GATA3 und Tbet eine
      Verbesserung der Entzündungssymptome in vivo erreicht werden
      konnte. Diese Ergebnisse zeigen, dass DNAzyme als
      vielversprechendes Instrument für die zukünftige lokale
      Behandlung entzündlicher Hautkrankheiten darstellen
      können.
description: Inflammatory skin diseases cover a
      wide range of skin conditions that cause dry, itchy, scaly
      skin and affects millions around the world. Current therapies
      are mostly symptomatic and often associated with a wide range
      of side effects. Therefore, there is a growing need for a
      more specific therapy targeting key molecules in the
      pathogenesis of such diseases. Investigations revealed a
      central role for different T helper subsets in the
      immunopathology of these skin diseases. Atopic dermatitis
      (Th2), contact dermatitis (Th1) and Psoriasis (Th1, Th17),
      are associated with one or more of these Th-phenotypes. The
      differentiation and activation of T helper subtypes is
      regulated by different transcription factors. This study
      focused on two specific transcription factors GATA3 and Tbet,
      which regulate the differentiation and activation of Th2 and
      Th1, respectively. The levels of these transcription factors
      were found to be elevated in diseases with the respective Th
      phenotype, which made them interesting targets for
      DNAzyme-based therapy. In order to test the efficacy of such
      transcription factor-specific DNAzymes, two different animal
      models of inflammatory allergic skin diseases were
      established. In the first model skin injury and the hapten
      oxazolone were used to elicit a Th2-dominant contact
      hypersensitivity with features similar to those of atopic
      dermatitis. In the second model, Ovalbumin was used to induce
      a Th1-dominated inflammation in OVA-specific T cell receptor-
      transgenic mice after systemic sensitization with OVA/CFA.
      Effects of topical preventive treatment with GATA3-specific
      DNAzyme (hgd40) were investigated in the oxazolone model. The
      DNAzymes were formulated in w/o/w emulsion for protection
      against degradation and an enhanced skin penetration.
      Compared to placebo and control non-specific DNAzyme ODNg3,
      prophylactic treatment with hgd40 significantly reduced skin
      swelling. It also resulted in lower numbers of CD4+ cells
      infiltrating the dermis. This was associated with a
      downregulation of GATA3 mRNA expression in the skin early in
      the sensitization phase. Similar reduction in skin swelling
      was also observed after a semi-therapeutic treatment, in
      which hgd40 was first applied 24 h prior to challenge but not
      during sensitization. Using the OVA/CFA model, effects of the
      Tbet-specific DNAzyme td32 treatment were evaluated. Data
      indicated a significant reduction in skin swelling following
      prophylactic treatment with emulsions containing td32. No
      such effect was observed in the control DNAzyme ODNg3 or
      placebo groups. In addition, no influence on the progression
      of skin swelling in this Th1-skewed skin inflammation after
      treatment with hgd40 was detected, which further supports the
      hypothesis of specific targeting of Tbet. In summary, this
      study shows that treatment with DNAzymes, targeting Th1- and
      Th2- specific transcription factors Tbet and GATA3 improved
      inflammatory symptoms in vivo. These results pose the DNAzyme
      as promising tools for future topical treatment of
      inflammatory skin diseases.