Dokument: Engineering synthetic cytokine receptors to utilize monoclonal antibodies as ligands

Titel:	Engineering synthetic cytokine receptors to utilize monoclonal antibodies as ligands
Weiterer Titel:	Entwicklung synthetischer Zytokinrezeptoren zur Nutzung monoklonaler Antikörper als Liganden
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70061
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20250704-114138-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wittich, Christoph [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,17 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.07.2025 / geändert 01.07.2025
Beitragende:	Prof. Dr. rer. nat. Scheller, Jürgen [Gutachter] Prof. Dr. rer. nat. Schmitt, Lutz [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Seit der Zulassung der ersten zellulären Gentherapie im Jahr 2017 hat sich das Feld erheblich weiterentwickelt, und klinische Versuche sowie die akademische Forschung schreiten in rasantem Tempo voran. Es werden neuartige Komponenten wie logische Gatter, Todesschalter und Systeme für verschiedene Immunzellen entwickelt. In dieser Arbeit stelle ich wichtige Fortschritte in der Entwicklung synthetischer Zytokinrezeptorsysteme (SyCyR) vor, wobei ich insbesondere die Grenzen der ersten Generation von Designs anspreche, die potenziell immunogene fluoreszierende Proteine als Liganden verwenden. Die Forschung stellt SyCyR2nd und SyCyR3rd vor, neue Generationen von synthetischen Rezeptoren, die auf Palivizumab basieren, einem von der FDA zugelassenen Antikörper, der auf Proteine des Respiratorischen Synzytialvirus abzielt und als Rezeptor-Agonist eingesetzt wird. Der Eckpfeiler der Innovation liegt in der Entwicklung von anti-idiotypischen Nanokörpern gegen Palivizumab (AIP), die als extrazelluläre Bindungsdomäne des Rezeptors integriert wurden. Die Entwicklung des Liganden umfasste die Umwandlung in einkettige variable Fragmente (scFvs) mit der Palivizumab-Antigenbindungsstelle, die Integration von Fc-Tags mit unterschiedlichen Spacerlängen (PscFv23Fc, PscFvLH0Fc, PscFvLH4Fc, PscFvLH8Fc) und die Umwandlung der variablen Region von Palivizumab in ein IgG2-Grundgerüst (PIgG2), das die Bindungsaffinität zu AIP beibehält. Die Entwicklung von SyCyR2nd hat gezeigt, dass die Aktivierung von SyCyRs, die aus AIPs bestehen, mit scFv mit PscFv23Fc, aber nicht mit Palivizumab möglich war. Bei der Entwicklung von SyCyR3rd wurde nachgewiesen, dass AIP2VHHgp130stalk undAIP3VHHgp130stalk eine erhöhte biologische Aktivität mit PscFv23Fc und PscFv8Fc aufweisen. Darüber hinaus hatte PIgG2 höhere agonistische Eigenschaften auf die beiden oben genannten Rezeptorvarianten in Ba/F3 gp130 und CD4+ und CD8+ T-Zellen der Maus. Ein weiterer Erfolg war die Entwicklung eines tetravalenten Fc-Fusionsproteins, das vier scFv-Fragmente im Tandem (2xPscFvFc) sowie eine Palivizumab-Variante (PscFvPIgG2) umfasst, die in der Lage ist, ein Rezeptor-Clustering höherer Ordnung zu induzieren und die Fas-induzierte Apoptose zu aktivieren. Dieses System stellt eine wichtige weiterentwicklung dar, da es klinisch zugelassene Komponenten mit etablierten Sicherheitsprofilen und minimaler Immunogenität verwendet und damit ein größeres Potenzial für therapeutische Anwendungen in der Immuntherapie bietet. Since the first cell-gene therapy was approved in 2017 the field evolved significantly and clinical trials as well as academic research progress at rapid speed. Novel components, like logic gates, death switches, and systems for different immune cells are being developed. In this thesis I present significant advancements in the development of synthetic cytokine receptor (SyCyR) systems, specifically addressing the limitations of first-generation designs that utilized potentially immunogenic fluorescent proteins as ligands. The research introduces SyCyR2nd and SyCyR3rd, novel generations of synthetic receptors based on Palivizumab, an FDA-approved antibody targeting respiratory syncytial virus proteins being employed as a receptor agonist. The cornerstone innovation lies in the development of anti-idiotypic nanobodies against Palivizumab (AIP), which were integrated as the receptor's extracellular binding domain. Engineering of the ligand included conversion to single-chain variable fragments (scFvs) with the Palivizumab antigen binding site, integration of Fc tags with varying spacer lengths (PscFv23Fc, PscFvLH0Fc, PscFvLH4Fc, PscFvLH8Fc), and transformation of Palivizumab's variable region to an IgG2 backbone (PIgG2) which maintained binding affinity to AIP. While engineering of the receptor involved exploring four different anti-idiotypic nanobodies (AIP1-4) in the extracellular domain, and deletion of amino acids of the juxtamembrane stalk region between transmembrane and AIPVHH in SyCyRs. The development of SyCyR2nd proved that activation of SyCyRs comprising of AIPs was possible with scFv with PscFv23Fc but not Palivizumab. While developing SyCyR3rd it was demonstrated that AIP2VHHgp130stalk andAIP3VHHgp130stalk had enhanced biological activity with PscFv23Fc and PscFv8Fc. It Furthermore, PIgG2 had higher agonistic properties on the two aforementioned receptor variants in Ba/F3-gp130 and murine CD4+ and CD8+ T cells. A notable achievement was the engineering of a tetravalent Fc fusion protein comprising four scFv fragemtns in tandem (2xPscFvFc) as well as Palivizumab variant (PscFvPIgG2) capable of inducing higher-order receptor clustering and activating Fas-induced apoptosis. This system represents a significant advancement as it utilizes clinically approved components with established safety profiles and minimal immunogenicity, thereby offering enhanced potential for therapeutic applications in immunotherapy.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II
Dokument erstellt am:	04.07.2025
Dateien geändert am:	04.07.2025
Promotionsantrag am:	06.03.2025
Datum der Promotion:	23.06.2025