Dokument: Next-Generation Sequencing in der Neurologie: Etablierung einer Methode zur Immunrepertoireanalyse von T- und B-Lymphozyten und Anwendung der T-Zell-Rezeptorrepertoireanalyse bei Patienten mit Multipler Sklerose unter immunmodulatorischer Behandlung

Titel:	Next-Generation Sequencing in der Neurologie: Etablierung einer Methode zur Immunrepertoireanalyse von T- und B-Lymphozyten und Anwendung der T-Zell-Rezeptorrepertoireanalyse bei Patienten mit Multipler Sklerose unter immunmodulatorischer Behandlung
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=51905
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20200107-104436-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Scheffler, Armin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,45 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 06.01.2020 / geändert 06.01.2020
Beitragende:	Prof. Dr. Norbert Goebels [Gutachter] Prof. Dr. med. C. MacKenzie [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Das sogenannte Next-Generation Sequencing (NGS) ist eine neue Art der Sequenzierungstechnologie. Im Vergleich zur konventionellen Sanger-Sequenzierung können nun nicht nur einzelne, sondern tausende bis Millionen von DNA-Strängen parallel sequenziert und riesige Mengen an Daten generiert werden. Neben vielfältigen Möglichkeiten in anderen Anwendungsbereichen ist man mit dieser Technologie in der Lage, einen großen Ausschnitt des Immunrepertoires zu einem bestimmten Zeitpunkt darzustellen und zu betrachten. Einen tieferen Einblick in das menschliche Immunrepertoire zu erhalten und dadurch immunologische Prozesse beschreiben zu können, schien auch für neurologische Erkrankungen relevant zu sein. Deshalb war es zunächst Ziel dieser Arbeit, den experimentellen Ablauf für eine NGS-basierte Analyse von T- und B-Zell-Rezeptoren zu etablieren. Dabei offenbarten sich sowohl die Möglichkeiten als auch die Anfälligkeit der Methode, die unter anderem in der Verwendung unterschiedlichen Ausgangsmaterials, in den diversen Möglichkeiten der sogenannten Library-Präparation und in der Komplexität der Auswertung der riesigen Datenmengen begründet liegt. Für eine praktische Anwendung der T-Zell-Rezeptorrepertoireanalyse bot die Behandlung der Multiplen Sklerose (MS), einer autoimmunen entzündlichen Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), mit Fingolimod (FTY720), einem Immunmodulator mit sehr spezifischer Wirkung auf Immunzellen, die ideale Voraussetzung, diese Technik anzuwenden, Veränderungen des T-Zell-Rezeptorrepertoires zu beobachten und den Nutzen der Methode zu evaluieren. Betrachtet wurden dabei die CD4(+)- und CD8(+)-T-Zellen von zwei Patientinnen vor und nach einem halben Jahr Behandlung mit Fingolimod. Neben bereits bekannten Veränderungen der T-Zell-Komposition zugunsten der CD8-Population konnten bei gleichzeitiger Diversitätsabnahme des peripheren Immunrepertoires persistierende Klone sowohl in der CD4- als auch in der CD8-Population beider Patientinnen während der Behandlung nachgewiesen werden. Vor allem das Rezeptorrepertoire der CD8-Population bestand nach sechsmonatiger Therapie zu einem großen Teil aus Sequenzen von Klonen, die bereits vor der Behandlung vorhanden waren. Diese Ergebnisse deuten nicht nur auf eine bereits bekannte morphologische Persistenz von Subpopulationen, sondern auch auf eine gewisse funktionelle Konstanz des Immunrepertoires unter der immunmodulatorischen Therapie hin. Tiefergreifende Untersuchungen näher definierter Subpopulationen in einer größeren Kohorte könnten helfen, die Pathologie der Erkrankung und die Wirkweise des Medikaments besser zu verstehen und neue Biomarker für die Multiple Sklerose zu identifizieren. Zusammengefasst liegt trotz der vorhandenen technischen Herausforderungen viel Potential in dieser Methode für die Beantwortung neurologischer Fragestellungen. Next-Generation Sequencing (NGS) is a new approach in sequencing technology. Compared to conventional Sanger sequencing, where only a single DNA strand can be sequenced, NGS enables a simultaneous sequencing of million DNA strands and therefore provides a tremendous increase of data output. Besides many other applications, NGS can reveal a wide view into the immune repertoire at a certain time. Obtaining this deep insight into the human immune repertoire seemed also to be relevant for describing immunological processes in neurological diseases. Thus, the aim of this thesis was to establish the experimental workflow for a NGS-based B cell and T cell receptor analysis. During this work, not only the potential of the technique became clear, but also the susceptibility of the method, like the usage of different starting material, the various ways of the so-called library preparation and the challenge of analysing vast amounts of data. A neurological question was chosen for testing the T cell receptor repertoire analysis. The treatment of multiple sclerosis (MS), an autoimmune demyelinating disease of the central nervous system (CNS), with Fingolimod (FTY720), an immunmodulatory drug with a highly specialised effect on immune cells, offered the best conditions for testing the technique, to identify changes in the immune repertoire and to evaluate the utility of this method. CD4(+) and CD8(+) T cells of two female patients before and after half a year of treatment were analysed. Apart from already known changes in the T cell composition with a shift to the CD8 population, permanent clones in combination with a decreased diversity in the peripheral immune repertoire were found as well in the CD4 as in the CD8 population of both patients during the treatment. After six months of treatment, particularly the receptor repertoire of the CD8 population were composed of sequences of clones which were already identified before treatment. These findings indicate not only an already known morphological persistency of certain subpopulations, but also a functional consistency of the immune repertoire during the immunmodulatory treatment. Further investigations of defined subpopulations and a bigger cohort could help to understand the pathology of the disease, the mechanism of this drug and to find new biological markers for multiple sclerosis. In sum, despite of the still existing technical problems and challenges there is a high potential of this method for answering neurological questions.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	07.01.2020
Dateien geändert am:	07.01.2020
Promotionsantrag am:	29.05.2018
Datum der Promotion:	17.12.2019