title: Einfluss aktivierender Fcγ-Rezeptoren auf die therapeutische Effizienz von Ipilimumab in humanisierten Mäusen mit subkutanen Melanomen
Creators: name: Reitinger, Carmen
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 0
Subjects: subject: DDC Classification::5 Naturwissenschaften und Mathematik :: 57 Biowissenschaften; Biologie :: 570 Biowissenschaften; Biologie

description: Ipilimumab, an immunomodulatory antibody blocking the inhibitory function of CTLA-4, leads to the activation and proliferation of T cells. Studies addressing these topics revert to in vitro analyses or mouse models, leading to results not completely transferable into the human system. Furthermore, there is strong evidence that fcg-receptors influence the efficiency of immunomodulatory antibodies. Thus, we used two different humanized mouse models: Humanized NSG mice expressing fcg-receptors on murine immune cells and humanized NSG-FcRg-/- mice deficient for the fcerg1 gen leading to the lack of activatory fcg-receptors. Therefore, following questions were addressed in this thesis: The impact of fcg-receptors on the efficiency of a-CTLA-4-therapy, the influence of two distinct melanoma cell lines displaying different cytokine profiles, and the suitability of humanized mouse models for testing immunotherapeutic antibodies. The a-CTLA-4 therapy resulted in a massive T cell proliferation in both humanized mouse strains. huNSG thereby displayed even higher T cell counts per mL blood compared to fcg-deficient mice. Moreover, the presence of murine fcg-receptors led to an increased cytokine secretion under ipilimumab therapy. In conclusion, these results indicate that fcg-receptors cause proinflammatory effects on the a-CTLA-4 therapy. Fcg-receptor-deficient mice showed increased tumor-infiltrating lymphocytes compared to melanomas of huNSG mice. Therapeutic a-CTLA-4 treatment triggered higher lymphocyte infiltration into tumors in comparison to hIgG1 treated controls. Thereby, MeU5-Tumors, secreting more cytokines, displayed a higher infiltration of human and murine lymphocytes compared to MeP18-Tumors. Therefore, the results indicate higher immunogenicity of MeU5-Tumors, which influences the efficiency of the a-CTLA-4 therapy. Tumor growth regression following ipilimumab therapy was not determined. However, there was a clear impact of IFN-g impairing the growth of MeP18 melanoma cells. Therapy-associated side effects, already seen in the clinic, could also be detected in both humanized mouse models. Human immune cell infiltrates detected in ipilimumab-treated mice mainly consisted of T cells and CD11c+CD206+ cells. Moreover, the secretion of IL-17A, which was associated with colitis in patients, was shown in some mice. Thus, these results indicate that the humanized mouse model is suitable for testing immunomodulatory antibodies, their anti-tumoral activity, and the therapy-associated side effects. It can be used as a meaningful model to predict therapeutic effects and side effects before going into clinical trials.
description: Der immunmodulatorische Antikörper Ipilimumab, der sich gegen CTLA-4 richtet, führt durch die Blockade der inhibitorischen Funktion von CTLA-4 zur Aktivierung und Proliferation der T-Zellen. Studien diesbezüglich verwenden meist in vitro Analysen oder Mausmodelle, deren Ergebnisse nicht gänzlich ins humane System transferiert werden können. Des Weiteren beeinflussen Fcg-Rezeptoren die Effizienz immunmodulatorischer Antikörper. Um diese Probleme zu adressieren, wurden in dieser Doktorarbeit zwei verschiedene humanisierte Mausmodelle untersucht: huNSG-Mäuse, welche Fcg-Rezeptoren auf murinen Immunzellen exprimieren, und huNSG-FcRg-/- Mäuse, welche defizient für das fcerg1 Gen sind und damit keine aktivierenden Fcg-Rezeptoren exprimieren. Somit konnten im Rahmen dieser Promotion drei wichtige Fragen untersucht werden: Der Einfluss von Fcg-Rezeptoren auf die Effizienz der a-CTLA-4-Therapie, der Einfluss von zwei verschiedenen Melanomzelllinien mit unterschiedlicher Zytokin-Sekretion auf die a-CTLA-4-Therapie und die Eignung des humanisierten Mausmodells zur Untersuchung des immunmodulatorischen Antikörpers Ipilimumab. Durch die a-CTLA-4-Therapie konnte in beiden Mausmodellen eine massive T-Zell-Proliferation hervorgerufen werden. huNSG-Mäuse erreichten dabei höhere T-Zellzahlen pro mL Blut im Vergleich zu der FcRg-defizienten Mauslinie. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass es in Präsenz muriner Fcg-Rezeptoren zu einer vermehrten Zytokin-Ausschüttung unter a-CTLA-4-Therapie kommt. Die Ergebnisse dieser Blut- und Serumanalysen führen zu der Schlussfolgerung, dass Fcg-Rezeptoren einen proinflammatorischen Einfluss auf die a-CTLA-4-Therapie haben. Bezüglich der Analyse der Tumore wiesen FcRg-defiziente Mäuse vor allem in MeU5-Melanomen höhere tumorinfiltrierende Lymphozytenzahlen auf als Melanome der huNSG-Mäuse. Dies deutet auf einen eher antiinflammatorischen Einfluss muriner aktivierender Fcg-Rezeptoren im Tumor hin. Die a-CTLA-4-Therapie führte im Tumor zu einer erhöhten Infiltration von Lymphozyten im Vergleich zur Kontrolle. Wobei der MeU5-Tumor, welcher mehr Zytokine produziert, eine höhere Infiltration humaner und muriner Lymphozyten aufwies als der Vergleichstumor MeP18. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass Mäuse mit MeU5-Tumoren in Serum eine breitere Zytokinantwort aufwiesen als welche mit MeP18-Tumoren. Die Ergebnisse deuten somit auf eine höhere Immunogenität des MeU5-Tumors, welche die Effizienz der a-CTLA-4-Therapie beeinflusst. Eine eindeutige Regression des Tumors konnte durch die Behandlung nicht erreicht werden, jedoch konnte ein sichtlicher Einfluss von IFN-g auf das Wachstum von MeP18-Melanomzellen festgestellt werden. Auch Nebenwirkungen der Therapie, welche bereits in klinischen Studien gezeigt wurden, konnten in beiden humanisierten Mausmodellen nachgewiesen werden. Dabei zeigten sich humane Immunzellinfiltrate in der Leber der therapierten Mäuse, welche vorwiegend aus T-Zellen und CD11c+CD206+ Zellen bestanden. Auch die Ausschüttung des Zytokins IL-17A, welche in Patienten mit einer Kolitis assoziiert wird, konnte in einigen Mäusen detektiert werden. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit somit bestätigt werden, dass sich die etablierten Mausmodelle eignen, um die Aktivität immunmodulatorischer Antikörper, deren anti-tumorale Wirkung und deren behandlungsbezogene Nebenwirkungen zu untersuchen. Somit ermöglicht dieses Model Vorhersagen zu der Wirkungsweise von Therapeutika und deren Nebenwirkungen, bevor deren Einsatz in klinischen Studien am Patienten.