Dokument: Konstruktion synthetischer Zytokinrezeptoren zur Vermittlung einer IL-23-artigen Signaltransduktion

Titel:	Konstruktion synthetischer Zytokinrezeptoren zur Vermittlung einer IL-23-artigen Signaltransduktion
Weiterer Titel:	Construction of Synthetic Cytokine Receptors to transmit an IL-23-like signal transduction
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55331
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210201-130043-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schneider, Artur [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,85 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 28.01.2021 / geändert 28.01.2021
Beitragende:	Prof. Dr. Scheller, Jürgen [Gutachter] PD Dr. rer. nat. Stork, Björn [Gutachter]
Stichwörter:	Synthetic Cytokine Receptor, SyCyR, Interleukin 23, Interleukin-23, IL-23, nanobody, nanobodies
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Zytokine sind parakrin und autokrin wirkende Proteine, die wichtige immunmodulatorische Prozesse steuern. Das Zytokin Interleukin- (IL) 23 ist ein Mitglied der heterodimeren IL-12-Zytokinfamilie und spielt eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl von Autoimmun- und Krebserkrankungen. Trotz der zunehmenden klinischen Relevanz synthetischer Rezeptoren ist ein hintergrundfreies und schaltbares synthetisches Zytokinrezeptorsystem mit vollständiger Kontrolle über die Rezeptorzusammensetzung bisher noch nicht beschrieben worden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass synthetische Zytokinrezeptoren unter Verwendung nicht-physiologischer Liganden in der Lage sind, Signaltransduktionen spezifisch und hintergrundfrei zu phänokopieren. Hierfür diente der IL-23 Rezeptorkomplex als Beispiel. Der IL-23 Rezeptorkomplex, der sich aus dem Interleukin-23 Rezeptor (IL-23R) und dem Interleukin-12 Rezeptor beta 1 (IL-12R1) zusammensetzt, löst durch Heterodimerisierung eine Signaltransduktion via JAK/STAT-, MAPK/ERK1/2-, PI3K/AKT- und NF-B-Signalwege aus. Im Rahmen dieser Arbeit wurden synthetische Zytokinrezeptoren (SyCyRs) designt, wobei Einzeldomänen-Antikörper (nanobodies, VHH), die gegen die fluoreszierenden Proteine GFP (GVHH) und mCherry (CVHH) gerichtet sind, die extrazellulären, ligandenbindenden Domänen des IL-23 Rezeptorkomplexes ersetzten. Die intrazellulären und transmembranären Domänen des IL-12R1 wurden mit einem GVHH und die des IL-23R mit einem CVHH fusioniert. Folglich konnte die Bindung von heterodimeren GFP:mCherry-Fusionsproteinen als synthetische Liganden eine Rezeptordimerisierung initialisieren. Die artifizielle Stimulation von IL-23-SyCyRs exprimierenden Ba/F3-gp130-Zellen induzierte die Proliferation der Zellen und die Aktivierung von STAT3, ERK1/2 und AKT. Überdies wurde die biologische Aktivität von IL-23R-Homodimeren mittels SyCyRs nachgewiesen. Die Fusion von GVHH an den IL-23R und artifizielle Stimulation mit homodimeren GFP-Fusionsproteinen induzierte eine IL-23-ähnliche Signaltransduktion. Die SyCyR-Technologie ermöglicht die biochemische Analyse von Rezeptorstöchiometrie und Signaltransduktionen in vitro und in vivo, die zelltypspezifische Rezeptoraktivierung in transgenen Mäusen und bietet daher ein großes Potential für neue Therapiestrategien in der Immuntherapie. Cytokines are paracrine and autocrine acting proteins that control pivotal immunomodulating processes. The cytokine Interleukin- (IL) 23 is a member of the heterodimeric IL-12 cytokine family and plays a crucial role in a plethora of autoimmune diseases and cancer. Despite the increasing clinical impact of synthetic receptors, a background-free and switchable synthetic cytokine receptor system with entire control of receptor assembly has not been described yet. In this study, it is demonstrated that synthetic cytokine receptors are capable of specific and background-free phenocopying signal transductions using non-physiological ligands. For this purpose, the IL-23 receptor complex served as an example. The IL-23 receptor complex, which is composed of Interleukin-23 receptor (IL-23R) and Interleukin-12 receptor beta 1 (IL-12R1), elicits signal transduction via JAK/STAT, MAPK/ERK1/2, PI3K/AKT and NF-B pathways through heterodimerization. Within the framework of this study, synthetic cytokine receptors (SyCyRs) were designed, with single-domain antibodies (nanobodies, VHH) directed against the fluorescent proteins GFP (GVHH) and mCherry (CVHH) replacing the extracellular, ligand-binding domains of the IL-23 receptor complex. Intracellular and transmembrane domains of IL-12R1 were fused to GVHH and those of IL-23R to CVHH. Thus, binding of heterodimeric GFP:mCherry fusion proteins as synthetic ligands was able to initialize receptor dimerization. Artificial stimulation of Ba/F3-gp130-cells expressing IL-23-SyCyRs induced cell proliferation and activation of STAT3, ERK1/2 and AKT. Moreover, biological activity of IL-23R-homodimers was verified by use of SyCyRs. Fusion of GVHH to IL-23R and artificial stimulation with homodimeric GFP fusion proteins induced an IL-23-like signal transduction. The SyCyR technology allows biochemical analysis of receptor stoichiometry and signal transduction in vitro and in vivo, cell-specific activation in transgene mice and therefore provides major potential for new therapeutic regimes in immunotherapy.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II
Dokument erstellt am:	01.02.2021
Dateien geändert am:	01.02.2021
Promotionsantrag am:	10.03.2020
Datum der Promotion:	26.01.2021