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Ferroptosis is a new type of necrotic cell death associated with the deleterious destruction of cell membranes by iron-dependent lipid peroxidation. Recently, ferroptosis suppressor protein-1 (FSP1) has been discovered as the second ferroptosis surveillance system, which efficiently prevents lipid peroxidation independent of the glutathione/glutathione peroxidase 4 (GPX4) axis. In this study, I elucidated the molecular mechanisms of FSP1 function and unveiled the mechanism of action of its novel inhibitors., Die Ferroptose ist eine neue Form des nekrotischen Zelltods, der mit der schädlichen Zerstörung von Zellmembranen durch eisenabhängige Lipidperoxidation einhergeht. Vor kurzem wurde das Ferroptose-Suppressorprotein-1 (FSP1) als zweites Ferroptose-Überwachungssystem entdeckt, das die Lipidperoxidation unabhängig von der Glutathion/Glutathionperoxidase 4 (GPX4)-Achse wirksam verhindert. In dieser Studie habe ich die molekularen Mechanismen der FSP1-Funktion aufgeklärt und den Wirkmechanismus seiner neuartigen Inhibitoren enthüllt.

The role of programmed cell death 1 ligand 1 (PD-L1) in autoimmune diseases of the central nervous system (CNS) is largely unknown. The present work examines the function of PD-L1 on astrocytes and microglia, its regulation in the animal model of multiple sclerosis, namely experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), and additionally its therapeutic potential. Finally, effects of a combined therapy are investigated using interferon-beta and fingolimod in a chronic EAE model., Die Rolle von Programmed Cell Death 1 Ligand 1 (PD-L1) bei Autoimmunerkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) ist weitgehend unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wird die Funktion von PD-L1 auf Astrozyten und Mikroglia, seine Regulation im Tiermodell der Multiplen Sklerose, die Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE), und zusätzlich das therapeutische Potential untersucht. Schließlich werden die Wirkung einer kombinierten Therapie mit Interferon-beta und Fingolimod in einem chronischen EAE-Modell getestet.

The Human Adenovirus oncogene E4orf1 is necessary and sufficient to activate cellular Akt of the PI3K-Akt pathway in human lung epithelial cells and is required for viral progeny production without impacting other viral markers. Human p53 interacts and destabilizes E4orf1, negatively impacting Akt phosphorylation, which highlights p53’s antiviral function against E4orf1 mediated cellular proliferation or transformation. This study reveals that E4orf1 interacts with the adenoviral E3 ubiquitin ligase, modulating ubiquitin modification of targets like p53., Das Onkogen E4orf1 Humaner Adenoviren ist nötig und ausreichend um zelluläres Akt des PI3K-Akt Wegs in Lungenepithelzellen zu aktivieren und bedingt die Produktion viraler Nachkommen, ohne andere virale Marker zu modulieren. p53 interagiert mit und destabilisiert E4orf1, was die Akt-Phosphorylierung hemmt. Dies suggeriert eine antivirale Funktion von p53 gegen E4orf1-vermittelter zelluläre Proliferation und Transformation. Die Studie zeigt, dass E4orf1 mit der viralen E3 Ubiquitin Ligase interagiert und die Ubiquitin-Modifikation von Zielproteinen wie p53 moduliert.

Cancer-derived extracellular vesicles (EVs) are commonly regarded as immunosuppressive. However, we found RIG-I-induced EVs to be loaded with endogenous immunostimulatory nucleic acids, prompting IFN-I production. In a murine melanoma model, therapeutic application of RIG-I-induced EVs resulted in the accumulation of activated T cells in the tumor microenvironment and synergized with anti-CTLA4 plus anti-PD1 immune checkpoint blockade., Von Tumorzellen freigesetzte extrazelluläre Vesikel (EVs) werden allgemein als immunsuppressiv angesehen. Wir haben jedoch festgestellt, dass RIG-I-induzierte EVs mit endogenen immunstimulierenden Nukleinsäuren beladen werden und die IFN-I-Produktion stimulieren. Im Melanommodell der Maus führte die therapeutische Anwendung von RIG-I-induzierten EVs zur Akkumulation aktivierter T-Zellen im Tumor und wirkte synergistisch mit einer anti-CTLA4 plus anti-PD1 Immuncheckpoint-Blockade.

Die hier vorgestellte Precision-cut Liver Slice-Technik eignet sich zur Untersuchung von zellautonomer Immunität in murinen und humanen Leberzellen bei Lebererkrankungen wie Virushepatitiden, Steatohepatitis oder Leberzhirrose. Es wurde die nicht-kanonische CD8 T-Zell-Effektorfunktion untersucht, die einen zell-autonomen Abwehr-Mechanismus beschreibt, der unabhängig von der klassischen Antigenpräsentation in virus-infizierten Zellen zur spezifischen Eliminierung von infizierten Hepatozyten führt., The Precision-cut Liver Slice technique introduced here is suitable to study the mechanisms of cell-autonomous immunity in liver cells and bears the potential for translational research by using human liver tissue to characterize cell-autonomous immunity in human liver cells, in particular for liver diseases such as viral hepatitis, alcoholic or non-alcoholic steatohepatitis and liver fibrosis or cirrhosis, or for situations of therapeutic liver targeting such as gene therapy.

Sinusoidale Leberendothelzellen bilden eine der größten, funktionellen Leberzellpopulationen und übernehmen wichtige Aspekte der Leberfunktion, wie die Begrenzung des sinusoidalen Lumens oder der Antigen Prozessierung und Präsentation gegenüber von Immunzellen. In dieser Arbeit präsentieren wir Hinweise auf eine weitere Funktion, bei der die Antigenpräsentation zu CD8 T-Zellen im Rahmen von IL-6 trans-signaling zu der Produktion und Aktivierung des für die Leberregeneration notwendigen Hepatozyte Growth Factors führt., Sinusoidal Endothelial cells are the second largest liver cell population and are responsible for major tasks within the liver. They form the sinusoids and are able to process and present antigens towards cells of the immune system. Here we present data for an additional function where the Antigen presentation towards CD8 T-cells and the subsequent IL-6 trans-signaling lead to the production and activation of the Hepatocyte Growth Factor which is paramount for Liver regeneration.

In this thesis, mechanisms of immune suppression in tumors were studied. MDSCs transferred the reactive dicarbonyl methylglyoxal in direct cell-contact to CD8+ T cells, thereby inducing functional and metabolic paralysis. In further experiments it was shown that circulating acute myeloid leukemia cells suppressed NK cell effector functions via prostaglandin E2 secretion. The experiments presented in this thesis offer new therapeutic approaches that can be implemented into future immunotherapies., In dieser Arbeit wurden Mechanismen der Immunsuppression in Tumoren untersucht. MDSCs übertrugen das Dicarbonyl Methylglyoxal in direktem Zell-Kontakt auf CD8+ T Zellen und induzierten dadurch funktionelle und metabolische Paralyse. In weitergehenden Experimenten wurde gezeigt, dass zirkulierende Zellen der AML durch Sekretion von PGE2 die Effektor-Funktionen von NK Zellen supprimieren. Die in dieser Arbeit gezeigten Experimente eröffnen neue therapeutische Ansätze für künftige Immuntherapien.

After resolved viral liver infection, virus-specific liver CD8+ T cells separated into liver-resident CXCR6hi and circulating CX3CR1+ memory T cells. CXCR6hi T cells were present also during persistent viral liver infection, in contrast to absent CX3CR1+ TEM cells. However, these CXCR6hi T cells were dysfunctional, and their gene expression dominated by the transcription factor CREM/ICER. Enhanced cAMP signaling upstream of CREM/ICER hampered functionality, which was partially restored in ICER-deficient T cells. Hence, targeting cAMP signaling may be a promising strategy to reinvigorate dysfunctional resident T cells., Nach einer ausgeheilten viralen Leberinfektion teilen sich die Virus-spezifischen CD8+ T-Gedächtniszellen in Leber-residente CXCR6hi und zirkulierende CX3CR1+ T-Zellen. CXCR6hi T-Zellen waren auch während einer persistierenden Leberinfektion vorhanden, im Gegensatz zu CX3CR1+ TEM Zellen. Allerdings waren diese CXCR6hi T-Zellen dysfunktional und wiesen eine CREM/ICER-dominierte Genexpression auf. Erhöhtes cAMP-Signaling oberhalb des Transkriptionsfaktors CREM/ICER beeinträchtigte die Funktionalität, welche in ICER-defizienten T-Zellen teilweise wiederhergestellt war. Daher könnte der cAMP-Signalweg ein vielversprechendes therapeutisches Ziel zur Stärkung der Funktionalität dysfunktionaler residenter T-Zellen darstellen.

In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die stereochemische Inhibition der CX3CR1/Fraktalkine-Achse keine signifikanten Änderung der auf DRG-Neurone gerichteten Migration der Pankreaskarzinom(PDAC)-Zellliinen und keine zytotoxische Auswirkung auf die PDAC-Zelllinien aufweist. Eine Behandlung mit CX3CR1 Antikörpern zeigte hingegen einen stark antiproliferativen Effekt auf diese Zelllinien. Der ERK1/2-Signaltransduktionsweg scheint in diesen Prozessen keine direkte Rolle zu spielen., In the present work it was shown that the stereochemical inhibition of the CX3CR1/fractalkine axis does not have a significant influence on the migration of pancreatic cancer (PDAC) cell lines toward the DRG neurons. It exerted no cytotoxic effect on the PDAC cell lines. Treatment with a Cx3Cr1-antibody, on the other hand, showed a strong antiproliferative effect on these cell lines. The ERK1/2 signaling pathway does not seem to play a direct role in these processes.

More effective protection against tumors and intracellular pathogens requires a deeper understanding of CD8 T-cell biology. We found that the progenitors of dysfunctional CD8 T-cell responses are maintained independently of CD4 help, in contrast to those of functional ones. Additionally, we address the mechanism of selective suppression of differentiated effector, but not precursor or memory CD8 T-cell formation by the nucleotide synthesis inhibitor teriflunomide., Ein effektiverer Schutz gegen Tumore und intrazelluläre Pathogene erfordert ein tieferes Verständnis der Biologie von CD8 T-Zellen. Wir fanden heraus, dass die Vorläuferzellen dysfunktionaler CD8-T-Zellantworten, im Gegensatz zu Gedächtniszellvorläuferzellen in funktionalen Antworten, unabhängig von CD4 Helfer-T-Zellen aufrechterhalten werden. Außerdem untersuchten wir den Mechanismus, warum nur differenzierte Effektorzellen nicht aber Vorläufergedächtnis CD8-T-Zellen durch den Nukleotidsyntheseinhibitor Teriflunomid inhibitert werden.

T cell receptor (TCR) avidity is thought to be a key determinant of antitumoral T cell efficacy. This thesis uses polyclonal transfer of antigen-specific T cells with differing TCR avidities into a murine MC38-OVA tumor model to investigate their distribution and functional capacities. Transfer of high avidity TCRs yielded superior tumor protection, but TCR abundance in the tumor was independent of their avidity. In peripheral blood, PD-1 expression of TCRs correlated with their protectivity., T-Zell-Rezeptor (TZR)-Avidität ist ein wichtiger Faktor für den Erfolg der antitumoralen T-Zell-Antwort. Diese Arbeit verwendet den polyklonalen Transfer antigenspezifischer T-Zellen verschiedener Avidität in ein murines MC38-OVA Tumormodell, um ihre Verteilung und Funktionalität zu untersuchen. TZRs hoher Avidität zeigten bessere Tumorprotektivität, aber die Häufigkeit der TZRs im Tumor war unabhängig von der Avidität. Die PD-1 Expression der TZRs im Blut korrelierte mit deren Protektivität.

The cGAS-STING pathway is a signaling pathway of innate immunity recognizing cytosolic double-stranded DNA and leading to a Type I Interferon response. This work demonstrates a protective role of cGAS-STING during irradiation and immune mediated tissue damage in murine models of graft-versus-host disease. Using small intestinal organoids, it could be shown that cGAS-STING protects the small intestinal crypt containing the intestinal stem cell and drives intestinal epithelial regeneration., Der cGAS-STING Signalweg gehört zu den Signalwegen des angeborenen Immunsystems und erkennt zytosolische doppelsträngige DNA, woraufhin eine Typ I Interferon Antwort ausgelöst wird. Diese Arbeit beschreibt eine protektive Funktion von cGAS-STING während bestrahlungs- und immunvermitteltem Gewebeschaden in Mausmodellen der GVHD. Mithilfe intestinaler Organoide konnte gezeigt werden, dass cGAS-STING die Dünndarmkrypte mit den darin gelegenen Stammzellen schützt und intestinale epitheliale Regeneration antreibt.

The hepatitis B virus core protein takes over a variety of functions during HBV infection and is regulated by posttranslational modifications. Here, we report SUMO modification as novel PTM, which represents a functional switch in core protein regulation. Core protein SUMO PTM is essential for viral DNA import and establishment of the viral persistence reservoir, the cccDNA. Inhibition of SUMOylation interfered with HBV infection and provides a new target for inhibiting HBV replication., Das Hepatitis B Virus Core Protein übernimmt eine Vielzahl von Aufgaben während der HBV Infektion und wird über posttranslationale Modifikationen reguliert. In dieser Arbeit wird die Modifikation mit SUMO als neue PTM beschrieben, die einen funktionalen Schalter der Core Protein Regulation darstellt. Core Protein SUMO PTM ist essentiell für den Kernimport der viralen DNA und die Etablierung der cccDNA als virale Persistenzform. Die Hemmung der SUMOylierung beeinträchtigte die HBV Infektion und bietet neue Ansätze zur Inhibierung der HBV Replikation.

This project studied the outcome of liver sinusoidal endothelial cell (LSECs) crosstalk with natural killer T-cell (NKT). We have identified an important so far unknown role of LSECs to present lipid-antigens on CD1d molecules to NKT cells, which leads to an indirect activation of CXCR6+ CD8 memory T-cells and NK cells. We believe that our findings raise the prospect of harnessing the interplay between ECs and NKT cells as well as immune effector cells locally in liver sinusoids and may help to design future immune therapies to increase intrahepatic immunity against infection or cancer., Dieses Projekt untersuchte das Ergebnis des Übersprechens von sinusförmigen Leberendothelzellen (LSECs) mit natürlichen Killer T-Zellen (NKT). Wir haben eine wichtige bisher unbekannte Rolle von LSECs bei der Präsentation von Lipidantigenen auf CD1d-Molekülen für NKT-Zellen identifiziert, was zu einer indirekten Aktivierung von CXCR6 + CD8 Speicher T-Zellen und NK Zellen führt. Wir glauben, dass unsere Ergebnisse die Aussicht auf eine Nutzung des Zusammenspiels zwischen ECs und NKT Zellen sowie Immuneffektorzellen lokal in Lebersinusoiden erhöhen und dazu beitragen können, zukünftige Immuntherapien zu entwickeln, um die intrahepatische Immunität gegen Infektionen oder Krebs zu erhöhen.

Intrahepatic myeloid-cell aggregates form in response to Toll-like receptor 9 (TLR9) signaling in a TNF-dependent fashion and provide a unique anatomic structure that drives local proliferation of cytotoxic CD8 T cells (iMATEs) and confers protection against viral infection. Yet, the identity and functional profile of the iMATE-defining myeloid cell population remained elusive. The current study was undertaken to identify the iMATE-forming myeloid cell population to gain mechanistic insights into iMATE-formation and T cell expansion and to characterize a molecular marker that predicts iMATE-formation. The phenotype of myeloid cells in the murine liver after TLR9 activation was analyzed systematically using a set of different methodologies. Initial flow cytometric phenotypic characterization and tSNE analysis revealed a complex composition of monocytes and newly differentiating macrophages that hinted towards a sequential replacement of liver-resident macrophages followed by repopulation through bone marrow derived inflammatory monocytes. Laser-capture microdissection and genome wide analysis of gene expression identified a set of marker proteins that were validated by flow cytometry and led to the definition of a particular phenotype of CD40-expressing monocyte-derived macrophages that are exclusively found in iMATEs but not elsewhere in the host. Further genomic characterization employing RNA sequencing revealed substantial differences to liver-resident Kupffer cells and identified specific metabolic properties relevant for local induction of immunity. Functional assays of these iMATE-defining monocyte-derived macrophages revealed metabolic competence with high-level glycolysis and revealed that these cells are highly potent in the induction of CD8 T cell proliferation, in the differentiation towards GzmB expression rendering them efficient killer cells and in cross-presenting soluble antigens to CD8 T cells. Liver macrophages, in contrast, displayed a low glycolyt, Intrahepatischer myeloider Zellaggregate (iMATEs) bilden sich auf Grund des durch Toll-like Rezeptor 9 (TLR9) induzierten TNF Signalings. Sie stellen einzigartige anatomische Strukturen da, die die lokale Proliferation zytotoxischer T Zellen fördern und Schutz gegen virale Infektionen darstellen. Die Identität und das funktionale Profil der iMATE-bildenden Zellen sind bis jetzt noch unbekannt. Sie sollten mit Hilfe der vorliegenden Studie identifiziert werden, um Einblicke in die mechanistischen Vorgänge der iMATE Bildung und T Zellexpansion zu gewinnen. Des Weiteren sollte ein molekularer Marker für die Prognostik der iMATE Formation bestimmt werden. Der Phänotyp der myeloiden Zellen in der murinen Leber nach der Anwendung des Liganden für TLR9 wurde mit Hilfe verschiedener Methoden systematisch analysiert. Die initiale phänotypische Charakterisierung mit Durchflusszytometrie und tSNE Analyse offenbarte eine komplexe Zusammensetzung von Monozyten und neu differenzierten Makrophagen. Alles wies darauf hin, dass leberresidente Makrophagen nach und nach durch inflammatorische Monozyten aus dem Knochenmark ersetzt werden. Eine Gruppe von Markerproteinen wurden mit Laser-Mikrodissektion und anschließender genomweiter Analyse der Genexpression bestimmt und durchflusszytometrisch validiert. Dabei konnte ein bestimmter Phänotyp CD40 exprimierender von Monozyten abstammender Makrophagen definiert werden, der nur in iMATEs auftaucht. Weiterführende genomische Charakterisierung durch RNS Sequenzierung konnte zeigen, dass substanzielle Unterschiede zwischen CD40 exprimierender von Monozyten abstammender Makrophagen und leberresidenten Kupfferzellen bestehen. Des Weiteren wurde spezifische metabolische Fähigkeiten identifiziert, die für die Induktion lokaler Immunität von großer Bedeutung sind. Die metabolische Kompetenz der iMATE definierenden von Monozyten abstammender Makrophagen wurde mit Hilfe funktioneller Assays untersucht und zeichnete sich vor allem durch eine hohe gly

Diese Arbeit zeigt, dass CXCR6+CD8+ T-Zellen innerhalb einer nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH) ohne die Erkennung eines Antigens Leberschäden verursachen. Für die Pathogenität dieser Zellen ist die deutliche Herunterregulation des Transkriptionsfaktors Foxo1, die Umsetzung der kurzkettigen Fettsäure Acetat sowie die metabolische Aktivierung des purinergen Rezeptors P2XR7 entscheidend. Durch diese Mechanismen können metabolisch-aktivierte von antigen-spezifischen CD8 T-Zellen unterschieden werden und erklären wie Leberschäden während einer sterilen Entzündung zustande kommen., This study shows that CXCR6+ CD8+ T cells cause antigen-independent liver damage during non-alcoholic steatohepatitis (NASH). The pathogenicity of these cells is governed by significant downregulation of the transcription factor Foxo1, utilization of the short-chain fatty acid acetate and activation of the purinergic receptor P2XR7. These mechanisms discriminate metabolically-activated CD8+ T cells from antigen-activated CD8+ T cells and explain how these cells mediate liver damage under sterile, chronic inflammation.

Im Rahmen der Dysregulation des Immunsystems nach Trauma sind die exakten immunologischen Mechanismen bis dato nicht final geklärt. In dieser experimentellen Arbeit wurde in einem murinen Traumamodell unter dem Einsatz von gendefizienten Tieren gezeigt, dass Thrombozyten und regulatorische CD4+ T-Zellen posttraumatisch über direkte Zell-Zell-Signalübertragung via CD40L und P-Selektin interagieren und somit ein neuer Aspekt im Verständnis potenziell protektiver immunologischer Prozesse generiert., In the context of the dysregulation of the immune system after trauma, the exact immunological mechanisms have not yet been finally determined. In this experimental study, employing gene-deficient animals in a murine trauma model, platelets and regulatory CD4+ T cells were shown to posttraumatically interact through direct cell-cell signaling via CD40L and P-selectin, thus generating a new aspect in understanding potentially protective immunological processes.

In dieser Arbeit wurde der Einfluss einer Stammzellmarkierung mit dem MRT Eisenkontrastmittel Resovist® auf die Knorpeldefektregeneration untersucht sowie der histologische Nachweis der Markierung erbracht. In 36 Kaninchenfemora wurden allogene mesenchymale Stammzellen (MSC) in Fibrin–Zell–Implantaten in standardisierte Knorpeldefekte eingebracht. Die MSC waren mit eGFP für den histologischen Nachweis (n=36) sowie zur Hälfte mit Resovist® markiert (n=18). Die Auswertung erfolgte nach der 4., 12. und 24. Woche (je n=12). Der direkte Nachweis der Markierung gelang nach der 4. Woche uneingeschränkt, nach der 12. Woche nur in langsam heilenden Defekten. Weder makroskopisch noch mikroskopisch wurde gemäß ICRS Kriterien ein signifikanter Einfluss der Markierung nachgewiesen. Dies bestätigten auch die molekularbiologischen Analysen verschiedener Genexpressionsraten von typischen Differenzierungs , Dedifferenzierungs , sowie Entzündungsmarkern mittels PCR. Anhand dieser kumulativen Ergebnisse kann in Zukunft die Resovist® Markierung als in vivo Stammzellenmonitoring angewendet werden., Object of the study was to discern the influence of stem cell labelling with MRI-contrast media Resovist® on cartilage regeneration and histological label detection. Fibrin-Clots containing allogenic mesenchymal stem cells (MSC) were implanted in standardised cartilage defects in 36 rabbit femora. All MSC (n=36) were labelled lentivirally with eGFP for histological detection, in addition half of the MSC (n=18) were incubated with the MRI-contrast agent Resovist®. Ex vivo analysis was performed after 4, 12 and 24 weeks. After the 4th week histology showed both labels were detectable, after the 12th week detection was only possible in slowly healing defects. Microscopic and macroscopic evaluation of cartilage regeneration using ICRS criteria showed no significant differences through labelling. These findings were corroborated in molecular biological analysis of typical differentiation, dedifferentiation and inflammation markers using PCR. Henceforth, Resovist® can be used for in vivo stem cell monitoring.

In dieser Arbeit wurden Daten zur IgE-Reaktivität bzgl. rekombinanter Allergene und kreuzreaktiver Kohlenhydratseitenketten (CCD) von 269 Patienten mit Bienen- und/oder Wespengiftallergie ausgewertet. Hierdurch konnte u.a. die hohe Sensitivität und CCD-unabhängige Spezifität der Komponentendiagnostik mit rekombinanten Allergenen bei der Diagnose einer Insektengiftallergie bestätigt und eine bisher unterschätzte Rolle der Hyaluronidasen bei Kreuzreaktionen auf Bienen- und Wespengift gezeigt werden. Jedoch zeigte sich eine Abhängigkeit der IgE-Reaktivitäten vom angewendeten Testsystem: mittels Immulite-System wurden durchschnittlich höhere Werte als mit ImmunoCAP erzielt., In this study, IgE-reactivity to recombinant allergens and cross-reactive carbohydrate determinants (CCD) of 269 patients allergic to bee and/or wasp venom was analyzed. A high sensitivity and CCD-independent specificity of component-resolved diagnosis with recombinant allergens could be confirmed and the so far underestimated role of the major allergen hyaluronidase in cross-reactivity to bee and wasp venom could be pointed out. However, the extent of IgE-reactivity was dependent on the used diagnostic assay: values measured with the Immulite system were found to be higher than with the CAP system.

Sinusoidale Leberendothelzellen bilden eine der größten, funktionellen Leberzellpopulationen und übernehmen wichtige Aspekte der Leberfunktion, wie die Begrenzung des sinusoidalen Lumens oder der Antigen Prozessierung und Präsentation gegenüber von Immunzellen. In dieser Arbeit präsentieren wir Hinweise auf eine weitere Funktion, bei der die Antigenpräsentation zu CD8 T-Zellen im Rahmen von IL-6 trans-signaling zu der Produktion und Aktivierung des für die Leberregeneration notwendigen Hepatozyte Growth Factors führt., Sinusoidal Endothelial cells are the second largest liver cell population and are responsible for major tasks within the liver. They form the sinusoids and are able to process and present antigens towards cells of the immune system. Here we present data for an additional function where the Antigen presentation towards CD8 T-cells and the subsequent IL-6 trans-signaling lead to the production and activation of the Hepatocyte Growth Factor which is paramount for Liver regeneration.

Trm remain in tissues after infection. Their phenotype and site-specificity are well studied, but there are still major uncertainties about their biology during reinfection. In this work, a new fate-mapping model is validated and used to analyze the behavior of Trm during reinfection. CD103+ Trm did not expand and were replaced by newly immigrating Trm, in addition an inflammation-induced and antigen-specific gene signature was found. CD103+ Trm thus react locally and are replaced with new Trm., Trm verbleiben nach einer Infektion im Gewebe. Ihr Phänotyp und ihre Ortsgebundenheit sind gut untersucht, aber es gibt noch große Unklarheiten über ihre Biologie während einer Reinfektion. In dieser Arbeit wird ein neues Fate-Mapping-Modell validiert und eingesetzt, um das Verhalten von Trm während Reinfektionen zu analysieren. CD103+ Trm expandierten nicht und wurden durch neu einwandernde Trm ersetzt, zusätzlich wurde eine entzündungsinduzierte und Antigen-spezifische Gensignatur gefunden. CD103+ Trm reagieren somit lokal und werden mit neuen Trm ersetzt.

This study focused on the molecular mechanisms of HBV, with the goal to identify a possible treatment. We revealed PML-NBs and post-translational modifications by SUMO have a fundamental impact on HBx protein and the whole HBV infection. Moreover, the association of HBV components to PML-NBs permitted the successful treatment of HBV via ATO administration. Thus, ATO represents a promising novel antiviral therapy against acute and chronic HBV infections, which is urgently required., Diese Arbeit untersuchte die molekularen Mechanismen von HBV mit dem Ziel einer möglichen Behandlung. Hier wurde gezeigt, dass die Lokalisation und posttranslationale Modifikation durch SUMO essenziell für das HBx Protein sowie die gesamte HBV Infektion ist. Des Weiteren ermöglichte die Assoziation von HBV Faktoren mit PML-NBs die erfolgreiche Behandlung von HBV durch ATO. Dies stellt eine vielversprechende und dringend erforderliche neue Therapie gegen akute und chronische HBV Infektionen dar.

Um Mechanismen der Viruspersistenz in der Leber zu untersuchen, wurden zwei experimentelle Systeme für hepatotrope Virusinfektionen etabliert. Es zeigte sich, dass die Antigenmenge und Antigenverteilung über einen chronischen oder akuten Verlauf entscheiden. Darüber hinaus wurde eine neue Form der Immunevasion von infizierten Zellen identifiziert, bei der Hepatozyten mit niedriger viraler Antigenexpression einer zytotoxischen CD8 T-Zell-Effektorfunktion entgehen, To unravel factors responsible for viral persistence in the liver, two different experimental systems for hepatotropic virus infections have been established. Antigen levels and distribution have been identified as determining factors for development of chronic infection. Moreover, a novel mechanism of immune evasion was identified, whereby infected hepatocytes expressing low levels of viral antigen could escape CD8 T cell effector function.

There are around 260 million people suffering from chronic Hepatitis B infection. There is no immunotherapy for a functional cure of chronic HBV infection so far. Here we have shown that the combination of therapeutic vaccination and injection of a TLR9-ligand (CpG) increased the efficacy of vaccination to overcome HBV-specific immune tolerance even in high-viremic preclinical HBV infection models. This approach enhanced immune control of HBV in preclinical models of persistent HBV infection., Insgesamt leiden etwa 260 Millionen Menschen an einer chronischen HBV Infektion. Eine wirksame Immuntherapie gegen eine chronische HBV-Infektion ist derzeit noch nicht verfügbar. Wir konnten hier zeigen, dass die Kombination aus therapeutischer Vakzinierung und CPG-Injektion eine erhöhte Wirksamkeit der Impfung zur Folge hatte. Die HBV-spezifische Immuntoleranz konnte selbst in präklinischen Infektionsmodellen mit hoher Viruslast überwunden werden, was zu einer verbesserten Immunkontrolle führte.

Der Prozess der Leberschaden-vermittelten Immunregulation tritt nur in CD8 T-Zellen auf, die ihr spezifisches Antigen in der Leber erkennen. Da die Eliminierung viraler Infektionen zwangsläufig mit Leberschaden einhergeht, liefert die vorliegende Arbeit Grund zur Annahme, dass eine bisher unbekannte negative Rückkopplungsschleife, durch Abschalten von CD8 T-Zellen, zur Gewebeprotektion und gleichzeitig zur Entwicklung einer chronischen Infektion in der Leber beiträgt., Our findings may reveal a negative regulatory feed-back loop with tissue-protective properties in the tolerogenic liver micro-environment where liver damage impairs further anti-viral CD8 T cell immunity – which in consequence would result in persistent infection. The findings may help to develop new immunotherapeutic strategies for the treatment of chronic viral infections or may improve already existing immunotherapeutic therapies.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die TNF-vermittelte Signalweiterleitung in Hepatozyten, welche spezifisch in virus-infizierten Zellen Apoptose induziert. Die Induktion der Apoptose wird über eine Calcium-induzierte mitochondriale Permeabilitätstransition ausgelöst und ist unabhängig von einer Caspase 8 Aktivierung. Die Spezifität kommt durch eine Virus-vermittelte Minderung der Belastbarkeit der Mitochondrien zustande. HBV hingegen kann die TNF-vermittelte Induktion der Apoptose inhibieren., The present thesis specifies the TNF-mediated signal transduction in hepatocytes that induces apoptosis specifically in virus infected cells. Thereby the apoptosis induction is mediated by calcium leading to mitochondrial permeability transition, independent of caspase 8 activation. The specificity is mediated via increased vulnerability of mitochondria upon virus infection. Interestingly HBV can inhibit the TNF-mediated apoptosis induction.

Metastasis is the most common cause of cancer-related death. However, current treatment options are very limited. This thesis shows a clear correlation between lymphotoxin (LT) expression, LTßR signaling and liver metastasis. Hepatic stellate cells (HSCs) are identified as critical integrators of LT signals in the liver and, furthermore, two potential downstream mechanisms enabling increased liver metastasis formation through increased expression of MMP-9 and MAdCAM1 in HSCs are described., Metastasierung ist die häufigste Ursache für krebsbedingte Todesfälle. Die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten sind jedoch sehr begrenzt. Diese Dissertation zeigt eine klare Korrelation zwischen Lymphotoxinexpression (LT), LTßR-Signalgebung und Lebermetastasierung. Hepatische Sternzellen (HSCs) werden als kritische Integratoren von LT-Signalen in der Leber identifiziert und darüber hinaus werden zwei mögliche nachgeschaltete Mechanismen beschrieben, welche eine erhöhte Lebermetastasierung durch eine erhöhte Expression von MMP-9 und MAdCAM1 in HSCs ermöglichen.

This project studied the outcome of liver sinusoidal endothelial cell (LSECs) crosstalk with natural killer T-cell (NKT). We have identified an important so far unknown role of LSECs to present lipid-antigens on CD1d molecules to NKT cells, which leads to an indirect activation of CXCR6+ CD8 memory T-cells and NK cells. We believe that our findings raise the prospect of harnessing the interplay between ECs and NKT cells as well as immune effector cells locally in liver sinusoids and may help to design future immune therapies to increase intrahepatic immunity against infection or cancer., Dieses Projekt untersuchte das Ergebnis des Übersprechens von sinusförmigen Leberendothelzellen (LSECs) mit natürlichen Killer T-Zellen (NKT). Wir haben eine wichtige bisher unbekannte Rolle von LSECs bei der Präsentation von Lipidantigenen auf CD1d-Molekülen für NKT-Zellen identifiziert, was zu einer indirekten Aktivierung von CXCR6 + CD8 Speicher T-Zellen und NK Zellen führt. Wir glauben, dass unsere Ergebnisse die Aussicht auf eine Nutzung des Zusammenspiels zwischen ECs und NKT Zellen sowie Immuneffektorzellen lokal in Lebersinusoiden erhöhen und dazu beitragen können, zukünftige Immuntherapien zu entwickeln, um die intrahepatische Immunität gegen Infektionen oder Krebs zu erhöhen.

Intrahepatic myeloid-cell aggregates form in response to Toll-like receptor 9 (TLR9) signaling in a TNF-dependent fashion and provide a unique anatomic structure that drives local proliferation of cytotoxic CD8 T cells (iMATEs) and confers protection against viral infection. Yet, the identity and functional profile of the iMATE-defining myeloid cell population remained elusive. The current study was undertaken to identify the iMATE-forming myeloid cell population to gain mechanistic insights into iMATE-formation and T cell expansion and to characterize a molecular marker that predicts iMATE-formation. The phenotype of myeloid cells in the murine liver after TLR9 activation was analyzed systematically using a set of different methodologies. Initial flow cytometric phenotypic characterization and tSNE analysis revealed a complex composition of monocytes and newly differentiating macrophages that hinted towards a sequential replacement of liver-resident macrophages followed by repopulation through bone marrow derived inflammatory monocytes. Laser-capture microdissection and genome wide analysis of gene expression identified a set of marker proteins that were validated by flow cytometry and led to the definition of a particular phenotype of CD40-expressing monocyte-derived macrophages that are exclusively found in iMATEs but not elsewhere in the host. Further genomic characterization employing RNA sequencing revealed substantial differences to liver-resident Kupffer cells and identified specific metabolic properties relevant for local induction of immunity. Functional assays of these iMATE-defining monocyte-derived macrophages revealed metabolic competence with high-level glycolysis and revealed that these cells are highly potent in the induction of CD8 T cell proliferation, in the differentiation towards GzmB expression rendering them efficient killer cells and in cross-presenting soluble antigens to CD8 T cells. Liver macrophages, in contrast, displayed a low glycolyt, Intrahepatischer myeloider Zellaggregate (iMATEs) bilden sich auf Grund des durch Toll-like Rezeptor 9 (TLR9) induzierten TNF Signalings. Sie stellen einzigartige anatomische Strukturen da, die die lokale Proliferation zytotoxischer T Zellen fördern und Schutz gegen virale Infektionen darstellen. Die Identität und das funktionale Profil der iMATE-bildenden Zellen sind bis jetzt noch unbekannt. Sie sollten mit Hilfe der vorliegenden Studie identifiziert werden, um Einblicke in die mechanistischen Vorgänge der iMATE Bildung und T Zellexpansion zu gewinnen. Des Weiteren sollte ein molekularer Marker für die Prognostik der iMATE Formation bestimmt werden. Der Phänotyp der myeloiden Zellen in der murinen Leber nach der Anwendung des Liganden für TLR9 wurde mit Hilfe verschiedener Methoden systematisch analysiert. Die initiale phänotypische Charakterisierung mit Durchflusszytometrie und tSNE Analyse offenbarte eine komplexe Zusammensetzung von Monozyten und neu differenzierten Makrophagen. Alles wies darauf hin, dass leberresidente Makrophagen nach und nach durch inflammatorische Monozyten aus dem Knochenmark ersetzt werden. Eine Gruppe von Markerproteinen wurden mit Laser-Mikrodissektion und anschließender genomweiter Analyse der Genexpression bestimmt und durchflusszytometrisch validiert. Dabei konnte ein bestimmter Phänotyp CD40 exprimierender von Monozyten abstammender Makrophagen definiert werden, der nur in iMATEs auftaucht. Weiterführende genomische Charakterisierung durch RNS Sequenzierung konnte zeigen, dass substanzielle Unterschiede zwischen CD40 exprimierender von Monozyten abstammender Makrophagen und leberresidenten Kupfferzellen bestehen. Des Weiteren wurde spezifische metabolische Fähigkeiten identifiziert, die für die Induktion lokaler Immunität von großer Bedeutung sind. Die metabolische Kompetenz der iMATE definierenden von Monozyten abstammender Makrophagen wurde mit Hilfe funktioneller Assays untersucht und zeichnete sich vor allem durch eine hohe gly

In this study we identified that restricting pyrimidine levels through pharmacological treatment with leflunomide early during T cell activation blocks the differentiation of CD8+ effector T cells, while the formation of memory precursor and memory T cells remains unaltered. By having access to the earliest memory precursors we further demonstrate that effector and memory precursor T cells separate within the first rounds of division after T cell activation. Furthermore, our data have strong implications for clinical medicine as they illustrate that leflunomide dampens autoimmune disorders by selectively blocking the expansion and differentiation of cytotoxic effector T cells., Diese Studie zeigt, dass eine Restriktion des Pyrimidinspiegels durch pharmakologische Behandlung mit Leflunomid während der T-Zellaktivierung die Differenzierung von CD8+ Effektor-T-Zellen blockiert, während die Bildung von Gedächtnisvorläufer- und Gedächtnis-T-Zellen unverändert bleibt. Des Weiteren zeigen wir, dass sich Effektor- und Gedächtnisvorläufer T-Zellen innerhalb der ersten Teilungsrunden nach Aktivierung separieren. Ebenfalls sind unsere Daten von klinischer Relevanz, da sie offenbaren, dass Leflunomid durch selektive Inhibierung der Expansion und Differenzierung von zytotoxischen Effektor-T-Zellen Autoimmunerkrankungen verzögert.

Diese Arbeit zeigt, dass CXCR6+CD8+ T-Zellen innerhalb einer nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH) ohne die Erkennung eines Antigens Leberschäden verursachen. Für die Pathogenität dieser Zellen ist die deutliche Herunterregulation des Transkriptionsfaktors Foxo1, die Umsetzung der kurzkettigen Fettsäure Acetat sowie die metabolische Aktivierung des purinergen Rezeptors P2XR7 entscheidend. Durch diese Mechanismen können metabolisch-aktivierte von antigen-spezifischen CD8 T-Zellen unterschieden werden und erklären wie Leberschäden während einer sterilen Entzündung zustande kommen., This study shows that CXCR6+ CD8+ T cells cause antigen-independent liver damage during non-alcoholic steatohepatitis (NASH). The pathogenicity of these cells is governed by significant downregulation of the transcription factor Foxo1, utilization of the short-chain fatty acid acetate and activation of the purinergic receptor P2XR7. These mechanisms discriminate metabolically-activated CD8+ T cells from antigen-activated CD8+ T cells and explain how these cells mediate liver damage under sterile, chronic inflammation.

This study aimed at deciphering, whether RNF43 has a tumor suppressive function in the stomach and by which signaling pathway it acts as a tumor suppressor. We found that RNF43 has a tumor suppressive function in the stomach and negatively regulates stemness in gastric cells. Furthermore, we showed that RNF43 is involved in DNA damage response and regulates susceptibility to DNA damage-inducing radio- and chemotherapy. Thus, we propose RN43 as a new potential biomarker to stratify gastric cancer patients for therapy selection., Diese Studie zielte darauf ab, zu entschlüsseln, ob RNF43 im Magen als Tumorsuppressor fungiert und über welchen Signalweg es als solcher wirkt. Wir fanden heraus, dass RNF43 eine tumorunterdrückende Funktion im Magen hat und Stammzelleigenschaften in den Magenzellen negativ reguliert. Darüber hinaus zeigten wir, dass RNF43 an der DNA Schadensantwort beteiligt ist und die Anfälligkeit für DNA-Schäden verursachende Radio- und Chemotherapie reguliert. Daher schlagen wir RN43 als neuen potenziellen Biomarker vor, der Magenkrebspatienten für die Therapiewahl stratifiziert.

This study aimed at deciphering, whether RNF43 has a tumor suppressive function in the stomach and by which signaling pathway it acts as a tumor suppressor. We found that RNF43 has a tumor suppressive function in the stomach and negatively regulates stemness in gastric cells. Furthermore, we showed that RNF43 is involved in DNA damage response and regulates susceptibility to DNA damage-inducing radio- and chemotherapy. Thus, we propose RN43 as a new potential biomarker to stratify gastric cancer patients for therapy selection., Diese Studie zielte darauf ab, zu entschlüsseln, ob RNF43 im Magen als Tumorsuppressor fungiert und über welchen Signalweg es als solcher wirkt. Wir fanden heraus, dass RNF43 eine tumorunterdrückende Funktion im Magen hat und Stammzelleigenschaften in den Magenzellen negativ reguliert. Darüber hinaus zeigten wir, dass RNF43 an der DNA Schadensantwort beteiligt ist und die Anfälligkeit für DNA-Schäden verursachende Radio- und Chemotherapie reguliert. Daher schlagen wir RN43 als neuen potenziellen Biomarker vor, der Magenkrebspatienten für die Therapiewahl stratifiziert.

In vielen Karzinomen findet sich ein Funktions- oder Expressionsverlust des putativen Metastasierungssuppressors, des Tetraspanins KAI1. In metastasierten Mammakarzinomzellen konnte zudem eine Splice-Variante des KAI1-Proteins nachgewiesen werden. In dieser Dissertation wurden die tumorbiologischen Effekte der beiden KAI1-Proteine auf die zelluläre Proliferation, Adhäsion sowie deren Wechselwirkungen mit dem Integrin alpha v beta 3 und dem epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor untersucht. Hierfür wurde ein vermeintliches Mammakarzinommodell der Zelllinien MDA-MB-231 und MDA-MB-435 kreiert und stabile Transfektanten generiert, die eine erhöhte Expression von entweder KAI1-WT oder KAI1-SP zeigten. Die Daten unterstreichen die differentiellen molekularen Wechselwirkungen und die damit einhergehenden funktionellen Effekte der beiden KAI1-Varianten und deuten darauf hin, dass durch die Expression von KAI1-SP die metastasierungssuppressiven Funktionen von KAI1-WT nicht nur außer Kraft gesetzt werden, sondern dessen Splicen sogar tumorbiologische Effekte auslöst, welche die Tumorprogression und Metastasierung stimulieren., The putative metastasis suppressor and tetraspanin KAI1 is downregulated or lost in many cancers. In metastatic breast cancer, a splice variant of KAI1 has been identified, going along with poor prognosis. This dissertation examines the tumor biological effects of both KAI1-proteins on cellular proliferation, adhesion and their interaction with the integrin alpha v beta 3 and the epidermal growth factor receptor. Therefore, we created a presumed breast cancer cell model, consisting of MDA-MB-231 and MDA-MB-435, and generated stable transfected cells showing either an overexpression of KAI1-WT or KAI1-SP. These data underline the different molecular interactions and functional effects of the two KAI1 variants and indicate that the splice variant of KAI1 does not only abrogate its metastasis suppressive functions. In fact, KAI1-SP rather promotes tumor biological effects that stimulate cancer progression and metastasis.

Um Mechanismen der Viruspersistenz in der Leber zu untersuchen, wurden zwei experimentelle Systeme für hepatotrope Virusinfektionen etabliert. Es zeigte sich, dass die Antigenmenge und Antigenverteilung über einen chronischen oder akuten Verlauf entscheiden. Darüber hinaus wurde eine neue Form der Immunevasion von infizierten Zellen identifiziert, bei der Hepatozyten mit niedriger viraler Antigenexpression einer zytotoxischen CD8 T-Zell-Effektorfunktion entgehen, To unravel factors responsible for viral persistence in the liver, two different experimental systems for hepatotropic virus infections have been established. Antigen levels and distribution have been identified as determining factors for development of chronic infection. Moreover, a novel mechanism of immune evasion was identified, whereby infected hepatocytes expressing low levels of viral antigen could escape CD8 T cell effector function.

There are around 260 million people suffering from chronic Hepatitis B infection. There is no immunotherapy for a functional cure of chronic HBV infection so far. Here we have shown that the combination of therapeutic vaccination and injection of a TLR9-ligand (CpG) increased the efficacy of vaccination to overcome HBV-specific immune tolerance even in high-viremic preclinical HBV infection models. This approach enhanced immune control of HBV in preclinical models of persistent HBV infection., Insgesamt leiden etwa 260 Millionen Menschen an einer chronischen HBV Infektion. Eine wirksame Immuntherapie gegen eine chronische HBV-Infektion ist derzeit noch nicht verfügbar. Wir konnten hier zeigen, dass die Kombination aus therapeutischer Vakzinierung und CPG-Injektion eine erhöhte Wirksamkeit der Impfung zur Folge hatte. Die HBV-spezifische Immuntoleranz konnte selbst in präklinischen Infektionsmodellen mit hoher Viruslast überwunden werden, was zu einer verbesserten Immunkontrolle führte.

Der Prozess der Leberschaden-vermittelten Immunregulation tritt nur in CD8 T-Zellen auf, die ihr spezifisches Antigen in der Leber erkennen. Da die Eliminierung viraler Infektionen zwangsläufig mit Leberschaden einhergeht, liefert die vorliegende Arbeit Grund zur Annahme, dass eine bisher unbekannte negative Rückkopplungsschleife, durch Abschalten von CD8 T-Zellen, zur Gewebeprotektion und gleichzeitig zur Entwicklung einer chronischen Infektion in der Leber beiträgt., Our findings may reveal a negative regulatory feed-back loop with tissue-protective properties in the tolerogenic liver micro-environment where liver damage impairs further anti-viral CD8 T cell immunity – which in consequence would result in persistent infection. The findings may help to develop new immunotherapeutic strategies for the treatment of chronic viral infections or may improve already existing immunotherapeutic therapies.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die TNF-vermittelte Signalweiterleitung in Hepatozyten, welche spezifisch in virus-infizierten Zellen Apoptose induziert. Die Induktion der Apoptose wird über eine Calcium-induzierte mitochondriale Permeabilitätstransition ausgelöst und ist unabhängig von einer Caspase 8 Aktivierung. Die Spezifität kommt durch eine Virus-vermittelte Minderung der Belastbarkeit der Mitochondrien zustande. HBV hingegen kann die TNF-vermittelte Induktion der Apoptose inhibieren., The present thesis specifies the TNF-mediated signal transduction in hepatocytes that induces apoptosis specifically in virus infected cells. Thereby the apoptosis induction is mediated by calcium leading to mitochondrial permeability transition, independent of caspase 8 activation. The specificity is mediated via increased vulnerability of mitochondria upon virus infection. Interestingly HBV can inhibit the TNF-mediated apoptosis induction.

Metastasis is the most common cause of cancer-related death. However, current treatment options are very limited. This thesis shows a clear correlation between lymphotoxin (LT) expression, LTßR signaling and liver metastasis. Hepatic stellate cells (HSCs) are identified as critical integrators of LT signals in the liver and, furthermore, two potential downstream mechanisms enabling increased liver metastasis formation through increased expression of MMP-9 and MAdCAM1 in HSCs are described., Metastasierung ist die häufigste Ursache für krebsbedingte Todesfälle. Die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten sind jedoch sehr begrenzt. Diese Dissertation zeigt eine klare Korrelation zwischen Lymphotoxinexpression (LT), LTßR-Signalgebung und Lebermetastasierung. Hepatische Sternzellen (HSCs) werden als kritische Integratoren von LT-Signalen in der Leber identifiziert und darüber hinaus werden zwei mögliche nachgeschaltete Mechanismen beschrieben, welche eine erhöhte Lebermetastasierung durch eine erhöhte Expression von MMP-9 und MAdCAM1 in HSCs ermöglichen.

In dieser Arbeit wurde der PI3K-Signalweg, eine Hauptsignalkaskade des Kras Onkogens, anhand von Mouse Embryonic Fibroblasts (MEFs) analysiert. Verglichen wurden MEFs mit alleiniger und kombinierter PIK3CAH1047R/+- bzw. KrasG12D/+-Mutation. Es zeigte sich, dass eine PI3K-Signalweg-Aktivierung in MEFs zu reduzierter Seneszenz, Stimulation von Proliferation und Phosphorylierung von Effektorproteinen führt. Durch Behandlung mit den Inhibitoren GDC-0941 und MK-2206 waren diese Effekte blockierbar., This thesis focused on the analysis of the PI3K signalling pathway, one of the main pathways downstream of Kras onkogene, using mouse embryonic fibroblasts (MEFs). In the trials MEFs with exclusive and combined PIK3CAH1047R/+- or KrasG12D/+-mutation were compared. Activation of the PI3K signalling pathway in MEFs was associated with reduced senescence, stimulation of proliferation and phosphorylation of downstream effectors. The inhibitors GDC-0941 and MK-2206 were able to block this effects.

Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen einer Wunde auf die an der Wundheilung beteiligten Zellen zu untersuchen. Mesenchymale Stammzellen (MSC's) wurden in einem Modell verschiedenen Wundbedingungen, wie etwa einer Hypoxie und verschiedenen Temperaturen, ausgesetzt, und auf Viabilität und Stoffwechsel untersucht. Um den in einer Wunde vorhandenen Sauerstoffmangel zu simulieren, wurde Vollblut verschiedenen Hypoxie-Stufen ausgesetzt mittels variierender Blutzellkonzentrationen. Aus den Plasma der hypoxischen Blutkulturen wurden pro- und antiangiogenetische Proteine bestimmt., The aim of this study was to analyze the effects of a wound microenvironment on the living cells involved in the wound healing process. For this purpose, mesenchymal stem cells (MSC's) were studied under varying wound conditions (hypoxia, different temperatures) and the cellular response and viability was analyzed. To simulate the hypoxia in a wound, full blood samples were exposed to different levels of hypoxia through varying blood cell concentrations. The synthesis of pro- and anti-angiogenic factor production under cell-mediated hypoxia was studied.

Chronic hepatitis B virus (HBV) infection represents a major health concern and is associated with a high risk of developing hepatocellular carcinoma (HCC). More than 800,000 people die from HBV-associated diseases every year. In this thesis, immunotherapeutic strategies based on therapeutic vaccination and adoptive T-cell transfer have been demonstrated to have great potential towards cure of chronic HBV infection. New mouse models for chronic HBV infection as well as HCC were generated and evaluated and might represent powerful tools to study other therapeutic interventions., Die chronische Hepatitis B Virus (HBV) Infektion stellt ein großes Gesundheitsproblem dar und ist mit einem hohen Risiko verbunden, an hepatozellulärem Karzinom (HCC) zu erkranken. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass immuntherapeutische Strategien, die auf therapeutischer Vakzinierung und adoptivem T-Zell-Transfer basieren, großes Potential zur Heilung chronischer HBV Infektionen besitzen. Neue Mausmodelle für chronische HBV Infektion sowie HCC wurden entwickelt und evaluiert und repräsentieren leistungsstarke Werkzeuge zur Untersuchung unterschiedlicher therapeutischer Ansätze.

Chronic hepatitis B virus (HBV) infection represents a major health concern and is associated with a high risk of developing hepatocellular carcinoma (HCC). More than 800,000 people die from HBV-associated diseases every year. In this thesis, immunotherapeutic strategies based on therapeutic vaccination and adoptive T-cell transfer have been demonstrated to have great potential towards cure of chronic HBV infection. New mouse models for chronic HBV infection as well as HCC were generated and evaluated and might represent powerful tools to study other therapeutic interventions., Die chronische Hepatitis B Virus (HBV) Infektion stellt ein großes Gesundheitsproblem dar und ist mit einem hohen Risiko verbunden, an hepatozellulärem Karzinom (HCC) zu erkranken. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass immuntherapeutische Strategien, die auf therapeutischer Vakzinierung und adoptivem T-Zell-Transfer basieren, großes Potential zur Heilung chronischer HBV Infektionen besitzen. Neue Mausmodelle für chronische HBV Infektion sowie HCC wurden entwickelt und evaluiert und repräsentieren leistungsstarke Werkzeuge zur Untersuchung unterschiedlicher therapeutischer Ansätze.

During chronic infections, virus-specific CD8 T cells acquire a differentiation program that is distinct from the one acquired in acute infections. The persisting antigen stimulation causes T cells to become dysfunctional which means that they show impaired effector functions and up-regulated inhibitory receptor expression. To understand the molecular foundation of CD8 T cells dysfunction, we compared the transcriptional profiles of normal and dysfunctional CD8 T cells. We found the transcription factor TOX as one of the mostly upregulated gene in chronically stimulated CD8 T cells. To study the function of TOX, we generated a conditional Knock Out mouse which facilitates peripheral deletion of functional TOX protein in P14 T cells. Following adoptive transfer of ∆TOX or wt P14 in naïve mice infected with acute LCMV Armstrong or chronic LCMV clone13 infection, phenotype and functional analysis, as well as transcriptional profiling, were performed. Moreover, human HCV and Influenza samples were analyzed. TOX expression correlates with the chronic phenotype, both in mice and humans. The absence of TOX induces an effector phenotype, with decreased PD1 but increased KLRG-1 expression and cytokines production. The enhanced effector phenotype is coupled with stronger effector function, which leads to a better viral clearance, but also to an increase in immunopathology. Moreover, TOX absence impairs the survival of dysfunctional CD8 T cells, without affecting CD8 T cells baring an acute phenotype. This impaired survival is due to the loss of the critical Tcf-1+ population in ∆TOX P14 T cells. Interestingly, Tcf-1+ ∆TOX P14 T cells show a strong decrease in PD-1 expression compared to wt Tcf-1+ P14 T cells. TOX promotes the dysfunctional phenotype in CD8 T cells, nonetheless ensures their fitness for long term maintenance during chronic infection. Therefore, TOX is a key regulator of the differentiation program in chronically stimulated T cells., Bei chronischen Infektionendurchlaufen virusspezifische CD8-T-Zellen ein Differenzierungsprogramm, das sich von dem bei akuten Infektionen erworbenen unterscheidet. Die persistierende Antigenstimulation bewirkt, dass T-Zellen dysfunktional werden, was bedeutet, dass diese beeinträchtigte Effektorfunktionen und eine hochregulierte inhibitorische Rezeptorexpression zeigen. Um die molekularen Grundlagen der CD8-T-Zell-Dysfunktion zu verstehen, verglichen wir die Transkriptionsprofile normaler und dysfunktionaler CD8-T-Zellen. Wir fanden den Transkriptionsfaktor TOX als eines der meist hochregulierten Gene in chronisch stimulierten CD8 T-Zellen. Um die Funktion von TOX zu untersuchen, wurdeeine bedingte Knock-Out-Maus hergestellt, die die periphere Deletion von funktionellem TOX-Protein in P14-T-Zellen ermöglicht. Nach adoptiver Übertragung von ΔTOX oder wt P14 in naiven Mäusen, die mit akutem LCMV Armstrong oder chronischer LCMV Klon13 Infektion infiziert waren, wurden Phänotyp- und Funktionsanalyse sowie eiTranskriptionsprofilierung durchgeführt. Darüber hinaus wurden humane HCV- und Influenza-Proben analysiert. Die TOX-Expression korreliert sowohl mit Mäusen als auch mit Menschen mit dem chronischen Phänotyp. Die Abwesenheit von TOX induziert einen Effektorphänotyp mit verringerter PD1 -, aber erhöhter KLRG-1-Expression und Zytokinproduktion. Der verstärkte Effektorphänotyp ist mit einer stärkeren Effektorfunktion gekoppelt, was zu einer besseren Virusclearance, aber auch zu einer erhöhten Immunpathologie führt. Darüber hinaus beeinträchtigt die TOX-Abwesenheit das Überleben von dysfunktionalen CD8-T-Zellen, ohne CD8-T-Zellen zu beeinflussen, die einen akuten Phänotyp aufweisen. Dieses beeinträchtigte Überleben ist auf den Verlust der kritischen Tcf-1 + -Population in ΔTOX-P14-T-Zellen zurückzuführen. Interessanterweise zeigen Tcf-1 + ΔTOX P14 T-Zellen eine starke Abnahme der PD-1-Expression im Vergleich zu wildtyp Tcf-1 + P14 T-Zellen. TOX fördert den dysfunktionale

Die einzige kausale Therapie bei Typ-I-Allergien ist die allergenspezifische Immuntherapie (ASIT), an deren Wirkungsverbesserung beständig gearbeitet wird. In dieser Arbeit wurde die Rolle des Zytokins TNFα bei der ASIT im Mausmodell untersucht. TNFα wurde mit Hilfe eines Anti-TNFα-Antikörpers geblockt. Es erfolgte eine bronchoalveoläre Lavage mit Zelldifferenzierung und Messung von Zytokinen im BAL-Fluid. Im Serum wurden Antikörper bestimmt. Es zeigten sich im ersten Versuch deutliche Tendenzen, dass die Blockade von TNFα die Effizienz der ASIT mindert. Das Ergebnis konnte in den Folgeversuchen nicht mehr nachvollzogen werden, am ehesten aufgrund experimenteller Details, die zu einer insuffizienten Blockade von TNFα führten., The only curative treatment of type-I-allergy is allergen-specific immunotherapy (ASIT); therefore, recent research has focused on improving the outcome of this therapy. This thesis investigated the impact of the cytokine TNFα on allergen-specific immunotherapy in a murine model. TNFα was blocked by an anti-TNFα-antibody. After bronchoalveolar lavage, cells were counted and differentiated. Cytokine levels were determined, and serum antibodies were measured. The first trial showed a general trend towards impaired efficiency of ASIT in the absence of TNFα. This tendency could not be confirmed in the following trials, most likely due to experimental details resulting in the insufficient blockade of TNFα.

RIG-I/MAVS und cGAS/STING sind Signalwege des Immunsystems zur Erkennung von spezifischen RNS- oder DNS-Mustern. Die Arbeit zeigt, dass endogene und gezielte therapeutische Aktivierung dieser Signalwege den Darm vor Gewebeschaden nach Bestrahlung oder Chemotherapie und während der Graft-versus-Host-Krankheit nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation schützt. Die Aktivierung von RIG-I/MAVS und STING führt hierbei zu einer Typ I Interferon Antwort, welche die Barrierefunktion der Darmschleimhaut in vivo schützt und das Wachstum von intestinalen epithelialen Stammzellkulturen in vitro fördert., RIG-I/MAVS and cGAS/STING are innate recognition pathways that sense specific RNA or DNA patterns. The study shows that endogenous and targeted activation of these pathways reduces intestinal injury after irradiation or chemotherapy and during graft-versus-host disease after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Activation of RIG-I/MAVS and STING results in a type I interferon response that protects intestinal mucosal barrier function in vivo and promotes growth of intestinal organoids in vitro.

In 91 Stimulations-Zyklen für IVF wurden bei 71 rekrutierten Kinderwunsch-Patientinnen Hormon- und Knochenstoffwechselparameter zu 4 Zeitpunkten analysiert. Der zyklische Verlauf von FSH hatte im Repeated Measures Model positiven Einfluss auf den Verlauf des Knochenabbauparameters CTX (p=0,0001), was die These eines direkten Einflusses von FSH auf den Knochenstoffwechsel unterstützt. Zudem waren CTX und OC im generalisierten Modell sign. höher, wenn ein anovulatorischer Zyklus vorausging. Die Stimulation mit rFSH führte in der Lutealphase nach Stimulation zu höheren Knochenstoffwechselparametern, als die Stimulation mit HMG (n.s.)., In 91 IVF-cycles we analysed hormonal- and bone turnover markers of 71 patients undergoing hormonal stimulation with either HMG(LH/FSH) or rFSH alone at 4 timepoints per cycle. The course of FSH positively influenced the course of bone resorption parameter CTX (p=0,0001), supporting the thesis of FSH increasing bone turnover. Furthermore, in the generalized model CTX and OC were significantly higher in cycles following anovulatory cycles. Stimulation with rFSH mono lead to higher bone turnover markers in the luteal phase after stimulation than the stimulation with HMG.

The present study combines the benefits of transcript therapy with the principle of suicide cancer treatment by examining chemically modified mRNAs coding for the A-chains of two bacterial toxins (diphtheria toxin and subtilase cytotoxin) and of the plant toxin abrin-a for their anti-tumor efficacy. Applying two different cancer cell lines, toxin-related cytotoxicity is established in vitro, apoptotic characteristics of cell death examined and reduction in tumor growth demonstrated in vivo., Ziel der Studie ist die Verbindung der Vorteile der Transkripttherapie mit den Prinzipien der suizidalen Krebsbehandlung. Hierzu werden chemisch modifizierte mRNAs, die für die A-Ketten zweier bakterieller Toxine (Diphtherietoxin und Subtilase Zytotoxin) und des Pflanzentoxins Abrin-a kodieren, auf ihre Anti-Tumoreffektivität untersucht. Unter Verwendung zweier Krebszelllinien wird die toxin-bezogene Zytotoxizität in vitro festgestellt, apoptotische Charakteristika des Zelltods untersucht und eine Verminderung des Tumorwachstums in vivo nachgewiesen.

Die onkolytische Virotherapie stellt ein vielversprechendes Therapiekonzept für das Blasenkarzinom dar. Die Replikation unserer onkolytischen Adenoviren ist von der nukleären Lokalisation des multifunktionalen Onkoproteins YB-1 abhängig. Beim Blasenkarzinom korreliert die YB-1-Expression mit der Invasivität, dem Tumorstadium und der Prognose. Die Daten zeigen eine effektive Replikation der onkolytischen Adenoviren in Harnblasenkarzinomzellen und eine starke Zelllyse. Zudem wurde das immunogene Potenzial der YB-1 abhängigen Viren aufgezeigt, welches ein bedeutender Faktor für einen Therapieerfolg sein könnte., Oncolytic virotherapy is a promising concept to treat bladder cancer. The replication of our oncolytic adenovirus depends on the nuclear localization of the multifunctional oncoprotein YB-1. In bladder cancer high YB-1 expression is associated with tumor growth, invasion and decreased overall survival. The results of this work show strong oncolytic activity and effective replication of the oncolytic adenovirus in bladder cancer cell lines. Furthermore, we analyzed the immunogenic potential of YB-1 based virotherapy, which might be a crucial factor for therapeutic success.

In dieser Arbeit wurde bei 88 Patienten mit isoliertem Komplex-I-Defekt der mitochondrialen Atmungskette ein Hochdurchsatz-Mutationsscreen etabliert. Alle 45 Strukturuntereinheiten sowie die Assemblierungsfaktoren NDUFAF1, NDUFAF2 und ECSIT wurden mittels hochauflösender Schmelzpunktanalyse (HRMA, High Resolution Melting Analysis) untersucht. Bei zwölf Patienten wurden bekannte pathogene bzw. unbekannte wahrscheinlich pathogene Mutationen identifiziert (14%) und deren genetische Diagnostik damit erfolgreich abgeschlossen. Bei 25 Patienten wurden seltene Varianten unklarer Kausalität (29 %) gefunden. Die molekulargenetische Diagnostik für Patienten mit Komplex-I-Defekt konnte durch Etablierung dieses Mutationsscreens erweitert und verbessert werden., A large-scale mutation screen in 88 patients with isolated complex-I-deficiency of the mitochondrial respiratory chain was performed by high-resolution melting curve analysis (HRMA). All 45 subunits of complex I and the assemblyfactors NDUFAF1, NDUFAF2 and ECSIT were investigated. Known causative and unknown likely-causative mutations were detected in 12 patients. Thus, a molecular diagnosis related to complex I deficiency was established in 14% of patients. In further 25 patients variants of unknown significance (VUS) were found (29 %). Establishing this mutation screen has improved the moleculargenetic diagnostics for complex-I-patients.