Prof. Dr. med. Peter Terness

Gentherapie in der Transplantation und Rekombinante Antikörper:
Herstellung und therapeutische Anwendung

Labor für Experimentelle Transplantations – Immunologie

Otto-Meyerhof-Zentrum

1. OG, Raum 01.103

Prof. Dr. med. Peter Terness

Abteilung für Transplantation Immunologie

(Direktor: Prof. Dr. G. Opelz)

Institut für Immunologie und Serologie

Im Neuenheimer Feld 305

69120 Heidelberg

Tel.: 06221 / 56-5544

peter.terness@med.uni-heidelberg.de

Otto-Meyerhof-Zentrum

Labor für Experimentelle Transplantations-Immunologie

Raum 01.103

Im Neuenheimer Feld 350

69120 Heidelberg

Projektbeschreibung

1. Gentherapie in der Transplantation

Werden Gewebe oder Organe in einen fremden Körper Transplantiert, so zerstört das Immunsystem des Empfängers das Transplantat. Diesen Prozess bezeichnet man als Abstoßungsreaktion. Um die Abstoßung zu unterdrücken, erhalten transplantierte Patienten immunsuppressive Medikamente. Diese unterdrücken jedoch nicht nur die ungewollte Abstoßungsreaktion gegen das transplantierte Organ, sondern wirken sich auf das gesamte Immunsystem des Empfängers aus und machen diesen anfällig auf Eindringlinge wie Bakterien, Viren etc.. Dies kann zu schweren Erkrankungen des Patienten führen. Als ultimatives Ziel der Transplantations-Medizin gilt, ein Immunsuppressivum, welches die Abstoßungsreaktion unterdrückt, jedoch keinerlei Auswirkungen auf das restliche Immunsystem des Patienten hat, zu entwickeln. Ein hervorragendes Beispiel zu erfolgreichen Unterdrückung der Abstoßung gibt uns die Natur vor. Schwangere Frauen tragen einen Fötus, dessen genetische Merkmale zu gleichen Teilen von Vater und Mutter stammen. Aus "Sicht" des Immunsystems der Mutter ist der Fötus also zur Hälfte fremd, trotzdem wird er nicht abgestoßen. Die Plazenta wird in diesem Fall dafür verantwortlich gemacht, den Angriff der Lymphozyten abzuwehren. Ursache hierfür ist mitunter ein Gen, namens IDO (Indoleamine-2,3-Dioxigenase), das die Lymphozytenaktivität kontrolliert. In unseren Studien verwenden wir dieses immunsuppresive Gen, um die Transplantatabstoßung zu unterdrücken. Hierfür inserieren wir das IDO-Gen in das zu transplantierende Organ, um zu sehen wie es dort agiert. Als Modell dient die Herztransplantation in der Ratte. Wir erwarten, dass eine Expression von IDO im transplantierten Organ zu einer Inaktivierung der Empfänger-Lymphozyten führt. Es ist bekannt, dass IDO Tryptophan abbaut. Diese essentielle Aminosäure wird für die Zellteilung benötigt. Daher entstand die Hypothese, dass ein Mangel an Tryptophan dazu führt, die T-Zell Proliferation zu verhindern. In umfangreichen FACS Untersuchungen konnten wir zeigen, dass die durch den Tryptophan-Abbau entstandenen Metaboliten T-Zell Tod hervorrufen. Dies betrifft besonders aktivierte T-Zellen. Interessanterweise fanden wir heraus, dass davon auch B- und NK-Zellen betroffen sind. Im Vergleich dazu sind jedoch Dendritische Zellen, die das IDO produzieren, resistent gegenüber der toxischen Wirkung der Tryptophan Metabolite. Zusätzlich zu IDO untersuchen wir weitere immunregulatorische Gene in Bezug auf ihre suppressive Wirkung in der Transplantatabstoßung..
Forschungsgruppe:
Thomas Bauer, Lucian Jiga, Jing-Jing Chuang, Martina Finger, Christiane Christ, Helmut Simon.

2. Rekombinante Antikörper: Herstellung und therapeutische Anwendung

Die Herstellung rekombinanter Antikörper wurde durch die Konstruktion von Immunglobulin-Gen-Bibliotheken ermöglicht. Um eine solche Bibliothek zu entwickeln, wird zunächst die mRNA aus B-Lymphozyten extrahiert und durch reverse Transkription in cDNA umgeschrieben. Die Immunglobulin-Sequenzen der cDNA werden dann mit Hilfe von spezifischen Primern über PCR amplifiziert und in einen Phagemid-Vektor geklont. Die daraus resultierenden Phagen exprimieren verschiedenste Antikörper auf ihrer Oberfläche. Relevante Antikörper-tragende Phagen können gegen das erwünschte Antigen selektiert und die Antikörper in Escherichia coli produziert werden. In Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Little (DKFZ Heidelberg) erstellten wir aus peripheren B-Lymphozyten 50 gesunder Blutspender eine komplexe Immunglobulin-Gen-Bibliothek (Komplexität>4x109).Die rekombinante Antikörpertechnologie ermöglichte es uns, interessante Antikörper zu isolieren, deren Struktur und Funktion zu erforschen und therapeutische Anwendungen zu entwickeln.

In diesem Zusammenhang verdienen der humane IgG-anti-F(ab’)2- und der anti-gp96-Antikörper besondere Aufmerksamkeit. Es ist wohl bekannt, daß anti-Immunglobulin Autoantikörper Teil des physiologischen Immunrepertoires sind. Wir untersuchten Antikörper, die gegen die F(ab’)2-Region des Immunglobulinmoleküls gerichtet sind. Die meisten der bisher beschriebenen anti-F(ab’)2 Autoantikörper stellten Anti-Idiotypen dar. Die Antikörper, die wir isolierten, erkennen Epitope in der konservierten Domäne der F(ab’)2-Region. Unsere Studien demonstrierten die B-Zell-suppressive Rolle von anti- F(ab’)2-Antikörpern im gesunden und kranken Organismus und erläuterten den Mechanismus der Antikörper-vermittelten Suppression. Ein weiterer interessanter Antikörper, der unser Interesse weckte, ist gegen das Hitzeschock-Protein gp96 gerichtet. Dieser Antikörper wurde aus der "Nissim-Bibliothek

Mitarbeiter

Prof. Dr. med. Peter Terness
Projektleitung
Tel.: 06221 / 56-4043
peter.terness@med.uni-heidelberg.de

Dipl. Biol. Christian Kleist
Wissenschafticher Assistent
Tel.: 06221 / 56-4043
christian.kleist@med.uni-heidelberg.de

Dipl. Ing. (FH) Thomas M. Bauer
Wissenschaftlicher Assistent
Tel.: 06221 / 56-4043
thomas.bauer@med.uni-heidelberg.de

Dr. rer. nat. Zoriza Becker Kojic
Wissenschaftliche Assistentin
Tel.: 06221 / 56-4043

Helmut Simon
Technischer Assistent
Tel.: 06221 / 56-4043
helmut.simon@med.uni-heidelberg.de

Christiane Christ
Biolaborantin
Tel.: 06221 / 56-4043
christiane.christ@med.uni-heidelberg.de

Martina Finger
Biolaborantin
Tel.: 06221 / 56-4043
martina.finger@med.uni-heidelberg.de

Lucian Jiga
Arzt, Doktorand
Tel.: 06221 / 56-4043
lucian.jiga@med.uni-heidelberg.de

Dipl. Biol. Jing Jing Chuang
Doktorandin
Tel.: 06221 / 56-4043
jing-jing.chuang@med.uni-heidelberg.de

Janina Jiga
Ärztin, Doktorandin
Tel.: 06221 / 56-4043
janina.jiga@med.uni-heidelberg.de

Marco Randazzo
Doktorand
Tel.: 06221 / 56-4043
Marco.Randazzo@med.uni-heidelberg.de

Christine Happes
Diplomandin
Tel.: 06221 / 56-4043
christine.happes@med.uni-heidelberg.de

Kooperationen

PD Dr. med. Hartmut Goldschmidt
Dr. med. Olaf Christensen
Abteilung für Innere Medizin V,
Universitätsklinikum Heidelberg, Germany

Publikationen

1. Terness P and Opelz G. Suppression of antibody response to transfusion in rats by preconditioning with antibody-coated cells. Transplantation (1985) 40:389
2. Terness P, Schiffl R, Süsal C, and Opelz G. Induction of a suppressive serum factor, prevention of sensitization, and prolong-ation of kidney graft survival in rats by transfusion with antibody-coated blood cells. Transplantation (1988) 46:812
3. Terness P, Süsal C, Baur C, Guo Z, and Opelz G. A B-cell-suppressive IgG-anti-Immunoglobulin antibody induced by alloimmunization. Transplantation (1990) 50:502
4. Terness P and Opelz G. Regulation of antibody response by an IgG-anti-Ig autoantibody occurring during alloimmunization I. A few IgG molecules inactivate one B cell. Transplantation (1992) 54:88
5. Terness P, Berteli AJ, Süsal C, and Opelz G. Regulation of antibody response by an IgG-anti-Ig autoantibody occurring during alloimmunization II. Selective inactivation of antigen receptor-occupied B cells. Transplantation (1992) 54:92
6. Süsal C, Groth J, Oberg HH, Terness P, et al. The association of kidney graft outcome with pretransplant serum IgG-anti-F(ab')2 activity. Transplantation (1992) 54:632
7. Süsal C, Daniel V, Oberg HH, Terness P, et al. Striking inverse association of IgG-anti-Fab antibodies and CD4 cell counts in patients with AIDS/ARC. Blood (1992) 79:954
8. Terness P, Marx U, Sandilands G, Roelcke D and Opelz G. Suppression of anti-erythrocyte autoantibody-producing B cells by a physiological IgG-anti-F(ab')2 antibody and escape from suppression by tumor transformation. A model relevant for the pathogenesis of autoimmune hemolytic anemia. Clin. Exp. Immunol. (1993) 93:253
9. Berteli AJ, Daniel V, Terness P, and Opelz G. A new method for determining anti-B cell antibodies and their specificity using flow cytometry. J. Immunol. M. (1993) 164:21
10. Terness P, Kirschfink M, Navolan D, Dufter Ch, Kohl I, Opelz G, and Roelcke D. Striking inverse correlation between IgG-anti-F(ab')2 and autoantibody production in patients with cold agglutination. Blood (1995) 85:548
11. Terness P, Kohl I, Hübener G, Battistutta R, Moroder L, Welschof M, Dufter Ch, Finger M, Hain Ch, Jung M, and Opelz G. The natural human IgG-anti-F(ab')2 antibody recognizes a conformational IgG1 hinge region epitope. J. Immunol. (1995) 154:6446
12. Welschof M, Terness P, Kolbinger F, Hain C, Little M, and Opelz G. Amino acid sequence based PCR primers for amplification of rearranged human heavy and light chain immunoglobulin variable region genes. J. Immunol. M. (1995) 179:203
13. Terness P, Navolan D, Moroder L, Siedler F, Weyher E, Kohl I, Dufter Ch, Welschof M, Drugarin D, Schneider F, and Opelz G. A natural IgA-anti-F(ab')2 autoantibody occurring in healthy individuals and kidney graft recipients recognizes an IgG1 hinge region epitope. J. Immunol. (1996) 157:4251
14. Terness P, Kirschfink M, Navolan D, Moroder L, Siedler F, Drugarin D, Schneider F, Dufter Ch, Kohl I, Welschof M, Opelz G, and Roelcke D. Inverse correlation between IgG-anti-hinge region and antierythrocyte autoantibody in chronic benign and malignant cold agglutination. J. Clin. Immunol. (1997)17:220
15. Terness P, Welschof M, Kipriyanov S, Stanescu D, Breitling F, Dörsam H, Dübel S, Little M, and Opelz G. The antigen binding domain of a human IgG-anti-F(ab')2 autoantibody. (P.T. and M.W. contributed equally to this work) Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1997) 94:1902
16. Terness P, Welschof M, Moldenhauer G, Jung M, Moroder L, Kirchhoff F, Kipriyanov S, Little M, and Opelz G. Idiotypic vaccine for treatment of human B-cell lymphoma. Construction of IgG variable regions from single malignant B cells. Human Immunol. (1997) 56:17
17. Terness P and Opelz G. Natural anti-immunoglobulin autoantibodies: irrelevant byproducts or immunoregulatory molecules? Int. Arch. Allergy Immunol. (1998) 115:270
18. Mersmann M, Schmidt A, Tesar M, Schöneberg A, Welschof M, Kipriyanov S, Terness P, Little M, Pfizenmaier K, and Moosmayer D. Monitoring of scFv selected by phage display using detection of scFv-pIII fusion proteins in a microtiter scale assay . J. Immunol. M. (1998) 220:51
19. Welschof M, Reineke U, Kleist Ch, Kipriyanov S, Little M, Volkmer-Engert R, Schneider-Mergener J, Opelz G, and Terness P. The antigen binding domain of non-idiotypic human anti-F(ab´)2 autoantibodies: Study of their interaction with IgG hinge region epitopes. Human Immunol. (1999) 60:282
20. Terness P, Navolan D, Opelz G, and Roelcke D. Inverse association between IgG-anti-Kappa and anti-eryhtrocyte autoantibodies in patients with cold agglutination. Blood (1999) 94:4343
21. Little M, Welschof M, Braunagel M, Hermes I, Christ Ch, Keller A, Rohrbach P, Kürschner T, Renner S, Kleist Ch, and Terness P. Generation of a large complex antibody library from multiple donors. J. Immunol. M. (1999) 231:3
22. Watzlik A, Dufter Ch, Jung M, Opelz G, and Terness P. Fas ligand gene-carrying adeno-5 AdEasy viruses can be efficiently propagated in apoptosis-sensitive human embryonic retinoblast 911 cells. Gene Therapy (2000) 7:70
23. Arnold-Schild D, Kleist Ch, Schild H, Welschof M, Opelz G, Rammensee HG, Terness P. One-step recombinant antibody based purification of gp96 for vaccine development. Cancer Res. (2000) 60:4175
24. Terness P, Dufter Ch, Navolan D, and Opelz G. Immunosuppressive anti-immunoglobulin autoantibodies: specificity, gene structure and function in health and disease. Cell. Mol. Biol. (2002) 48:271
25. Terness P, Bauer T, Röse L, Dufter Ch, Watzlik A, Simon H, and Opelz G. Inhibition of allogeneic T-cell proliferation by IDO-expressing dendritic cells: mediation of suppression by tryptophan metabolites. J. Exp. Med. (2002) 196:447
26. Becker-Kojic Z and Terness P. A novel human erythrocyte GPI anchored glycoprotein ACA: isolation, purification, primary structure and molecular parameters of its lipid structure. J. Biol. Chem. (2002) 277:40478