Immunology (Council of Medical and Biological Sciences)
90 %
Ortelius classification: Immunology
Genomics, comparative genomics, functional genomics (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Panel
Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent
Department of Immunology (Eötvös Loránd University)
Participants
Iliás, Attila Jani, Péter Károly Prechl, József Schneider, Zita
Starting date
2012-01-01
Closing date
2014-12-31
Funding (in million HUF)
28.506
FTE (full time equivalent)
3.31
state
closed project
Summary in Hungarian
Az FcRn részt vesz az antigén(Ag)-IgG immun-komplex (IC) fagocitózisában és antigén prezentációjában (Ward and Ober, 2009). Kezdeti vizsgálataink bFcRn expressziót mutattak ki olyan transzgenikus (Tg) állatok dendritikus sejtjeiből, amelyek a bFcRn génjét hordozzák. Ugyancsak kimutattuk ezen sejtek fokozottabb mértékű OVA-IgG IC fagocitózisát nem transzgenikus állatokból származó dendritikus sejtekkel összehasonlítva. Pályázatunk egyik legfontosabb célkitűzése az, hogy elemezzük hogyan hat az FcRn kifejeződés fokozódása a professzionális antigén prezentáló sejtek (pl. dendritikus sejtek) antigén prezentációs tevékenységére, azaz fokozza-e az antigén prezentációt a fokozott FcRn kifejeződés? Utóbbi időben elvégzett vizsgálatainkkal kimutattuk a bFcRn Tg egerek fokozott humorális immunválaszát, amely megnagyobbodott léppel, ill. a lép megváltozott sejtösszetételével is járt (Cervenak et al., 2011; Schneider et al., 2011; Vegh et al., 2011). E megfigyelések alapján másik célkitűzésünk az, hogy a lép és egyéb másodlagos nyirokszerv szöveti elemzését elvégezzük, az állatok immunizálása előtt, és azt követően. Ugyancsak fontos, hogy a lépben azonosítsuk a bFcRn pozitív sejteket. Hasonlóan fontos kérdésnek tartjuk elemezni azt, hogy a fokozott humorális immunválasz ezekben a Tg egerekben együttjár-e az ellenanyag-készlet diverzitásának fokozódásával? Ezt a kérdést az ún. epitóp-térképezés technológiával kívánjuk tisztázni.
Kutatási kérdések: 1. Hogyan befolyásolja a professzionális antigén-prezentáló sejtek (pl. dendritikus sejtek) FcRn kifejeződésének fokozódása az antigen prezentációt? 2. Megváltozik-e a lép és/vagy más másodlagos nyirokszerv szöveti szerkezete, immunizálás előtt, ill. azt követően a bFcRn Tg egerekben, nem gén-módosított kontroll egerekkel összehasonlítva? 3. Befolyásolja-e az FcRn - az antigén prezentáción keresztül - a humorális immunválasz diverzitását? Az FcRn kifejeződés fokozódása növeli-e az immunglobulin készletet a bFcRn Tg egerekben normál, nem gén-módosított egerekkel összehasonlítva?
A kutatás jelentősége: Tervezett kutatásaink eredményei tovább pontosíthatják az FcRn szerepét az antigén-prezentációs folyamatokban, és a humorális diverzitás kialakulásában és ezért az alapkutatás kategóriájába sorolandók. Ugyanakkor, új tudományos bizonyítékokat szolgáltatnának arra, hogy a bFcRn Tg állatok előnnyel alkalmazhatók a monoklonális és poliklonális ellenanyag termelés során. Megítélésünk szerint a bFcRn Tg egerekben mért fokozott immunválasz jelentős előnnyel jár a monoklonális ellenanyag termelés során, amelynek kapcsán az a cél, hogy nagyszámú antigén-specifikus B-sejtet izoláljanak a lépből a hibridómák előállításához. Különösen előnyösnek tűnik az a tulajdonsága ezeknek a Tg egereknek, hogy hatékony immunválasz alakul ki bennük ún. gyengén immunogén antigénekkel szemben, amelyek nem, vagy csak kismértékben immunizálják a nem gén-módosított egereket. Eredményeink alapján kijelenthetjük, hogy ez a technológiai nagyobb állatokban (pl. nyúl) előnyös a poliklonális ellenanyag termelés során. A már elfogadott előny mellett (több antigén-specifikus ellenanyag termelés) az immunválasz diverzitásának fokozásáról szóló tudományos bizonyítékok alapján olyan új hasznosítási lehetőségek nyílhatnak meg, mint pl. ellenanyag termelés alulreprezentált antigénekkel szemben („tű a szénakazalban”). Tervezett kísérleteink új eredményei potenciálisan újabb szabadalmi bejelentés(ek)hez vezethetnek, amely(ek) tovább erősíthetik technológiánkat. (Az európai szabadalmi vizsgáló pozitív visszajelzése alapján reméljük, hogy alap szabadalmunk 2011. március végéig elfogadásra kerül.)
Summary
Summary of proposed research including key goals for scientifically qualified assessors (200) FcRn is involved in antigen(Ag)-IgG immune-complex (IC) phagocytosis and antigen presentation (1). Our preliminary studies showed bFcRn expression in dendritic cells derived from transgenic (Tg) mice that overexpress the bovine neonatal Fc receptor (bFcRn) and increased OVA-IgG IC phagocytosis in these cells compared with wild type (wt) controls. One of the key goals of this application is to analyze how FcRn overexpression effects antigen presentation in professional antigen presenting cells (e.g. dendritic cells), i.e. does FcRn overexpression increase antigen presentation? We have recently demonstrated augmented humoral immune response with larger spleen and its altered cellular composition in bFcRn Tg mice (3-5). Based on these observations, we put forward another key goal, which is to analyze the histology of the spleen and other secondary lymphoid organ(s) before and after the immune response. It is also important to identify the bFcRn positive cells in these lymphoid tissues. Another critical goal of this application is to check if augmented humoral immune response in these Tg mice results in a more diverse immunoglobulin repertoire than their non-transgenic counterparts. This will be analyzed through epitope mapping using microarray technology.
What is your research question? (200) 1. How FcRn overexpression effects antigen presentation in professional antigen presenting cells (e.g. dendritic cells), i.e. does FcRn overexpression increases antigen presentation? 2. Does the structure and/or histology of spleen or/and other secondary lymphoid organ(s) change before and after the immune response in bFcRn Tg mice as compared with wt controls? Which cells express bFcRn in these lymphoid tissues? 3. Does FcRn contributes in antigen presentation in a way that it would play a role in regulating the diversity of humoral immune response? Does FcRn overexpression in these Tg mice results in a more diverse immunoglobulin repertoire than their non-transgenic counterparts?
What is the significance of your research? (250) The results we intend to generate would clarify the role of the FcRn in antigen presentation and in the diversity of the humoral immune response and thus it falls in the category of basic research. Furthermore, they would provide a solid scientific evidence to apply the Tg animals that overexpress FcRn in monoclonal and polyclonal antibody production in the industry. We propose that the augmented immune response in bFcRn Tg mice offer major advantages in monoclonal antibody production where the goal is to generate high number of Ag-specific B-cell pool from the spleen to form hybridomas. Furthermore, the capability of the bFcRn Tg mice to generate antibodies, B- and plasma cells to weakly immunogenic antigens that otherwise would be difficult or even impossible to make offer major advantages in monoclonal antibody production. Our current results also indicate that the adaptation of this technology to larger mammals will bring significant rewards of higher polyclonal antibody production. Beyond of the well-recognized advantage that the bFcRn Tg animals (e.g. rabbit) are able to produce more antigen-specific antibody (quantity), scientific proof for greater diversity of the humoral immune response would provide solution for making antibodies against an epitope that is less represented in complex antigens (needle in haystack). The results of this application potentially lead to another patent application that would further solidify this technology. (Our patent application regarding the core of this technology is favorably examined by EPO and positive decision is expected by the end of March, 2011.)
Final report
Results in Hungarian
A bFcRn expresszióját kimutattuk a lép marginális zóna makrofágokban, a vörös pulpa makrofágokban és a T-sejt zóna dendritikus sejtjeiben, valamint a nyirokcsomó szubkapszuláris szinus makrofágjaiban, és a nyirokcsomó kérgi területén, a follikulusok közti állomány makrofágjaiban. Igazoltuk, hogy a csontvelő eredetű dendritikus sejtek kifejezik a bFcRn-t és sokkal több helper T-sejtet aktiválnak, amennyiben antigén-IgG immunkomplexet adunk hozzájuk, mint a kontroll dendritikus sejtek. Azt is bizonyítottuk, hogy a bFcRn kifejeződését az NFκB indukálja, ami arra utal, hogy az immunizálás során alkalmazott adjuváns ezt az útvonalat is aktiválva tovább optimalizálja a bFcRn funkcióját a professzionális antigen prezentáló sejtekben és ezzel hozzájárul a bFcRn transzgénikus (Tg) egerek fokozott immunválaszához.
A bFcRn Tg egerek immunizálása legalább kétszer annyi antigen-specifikus, aktivált helper T sejtet, ill. nagyobb méretű és számú csíraközpont eredményezett. További vizsgálataink igazolták, hogy a bFcRn Tg egerek OVA és KLH immunizálásra sokkal diverzebb ellenanyagtermeléssel reagálnak, mint a kontroll egerek. Ezek a vizsgálatok rámutattak arra, hogy a bFcRn Tg egerekben kialakuló fokozott mértékű antigen prezentáció, növeli az aktivált helper T sejtek számát, aminek eredménye a nagyobb számú antigén-specifikus B sejt, és ez fokozott diverzitású antigen-specifikus antitesteket eredményez.
Results in English
We found that the bovine FcRn (bFcRn) was highly expressed by marginal zone macrophages, red pulp macrophages and dendritic cells in the spleen T cell zone and also in the subcapsular sinus macrophages and macrophage like cells in the interfollicular areas of the lymph node cortex. We confirmed that the bFcRn transgenic (Tg) bone marrow derived dendritic cells stimulate significantly more T helper cells when loaded with Ag-IgG immune complexes using T cell proliferation assay than those derived from wild type mice. We could show that the level of bFcRn can be further increased in the bFcRn Tg mice by NFκB induction, suggesting that this pathway is triggered upon stimulation with adjuvants during immunization and optimizes bFcRn functionality in professional APCs to promote more robust humoral immunes response in bFcRn Tg mice. Immunization of these Tg mice led to at least twice as many antigen-specific activated T helper cells and more numerous germinal centers with increased size in the spleen than in wild-type. These Tg mice developed significantly increased diversity of OVA and KLH induced antibodies. These observations reveal that the augmented antigen presentation in bFcRn Tg mice leads to increased number of activated T helper cells which, in turn, subsequently elicit more antigen specific B cells, with increased diversity of antigen specific antibodies.
