Aptamer-basierte Inhibition der Chemokine CCL17 und CCL22 bei allergischen und entzündlichen Reaktionen
Biologische und Biomimetische Chemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Chemokine CCL17 (C-C motif chemokine ligand 17) und CCL22 (C-C motif chemokine ligand 22) sind Liganden des Chemokinrezeptors CCR4 (C-C Motif chemokine receptor 4). Sie werden von dendritischen Zellen und Makrophagen ausgeschüttet, um CCR4- exprimierende T-Zellen zu rekrutieren. Dies geschieht unter physiologischen Bedingungen, spielt aber ebenfalls eine große Rolle bei Krankheiten wie der Hautallergie allergische Kontaktdermatitis. Wir konnten zeigen, dass genetisch veränderte Mäuse, die defizient für CCL17 oder CCL22 sind, eine verringerte allergische Reaktion bei Kontakthypersensitivität, dem Mausmodell für allergische Kontaktdermatitis, haben. Darüber hinaus legen wir dar, dass die CCL17- oder CCL22-spezifischen Aptamere die chemokinabhängige Zellwanderung blockieren können und die allergische Reaktion in der Kontakthypersensitivität abschwächen. In weiteren Experimenten wurde die Wirkungsdauer des CCL17-spezifischen Aptamers MF35.47m getestet, der Einfluss des Injektionszeitpunkts untersucht und geprüft, ob der Effekt der verringerten Immunreaktion über längere Zeit andauert. Während eine Aptamergabe 24 Stunden nach der zweiten DNFB Applikation noch die Ohrschwellung verringerte, wurde die Einwanderung der T-Zellen nicht reduziert. Die Aptamergabe vor der Effektorphase war 1 Stunde vor der DNFB Applikation am effektivsten. Dies lässt eine Wirkungsdauer von 12 h-24 h in vivo vermuten. Jedoch konnten die die Immunreaktion dämpfenden Effekte des CCL17-spezifischen Aptamers MF35.57m bei einer wiederholten Allergenapplikation nicht mehr beobachtet werden. Zusätzlich zu MF35.47m, wurden manuelle und automatisierte in vitro Selektionen durchgeführt, um CCL22-spezifische Aptamere zu generieren. Aus acht potenziellen CCL22-spezifischen Aptamerkandidaten haben wir aufgrund hoher Spezifität, Affinität und der Fähigkeit CCL22-abhängige T Zellwanderung zu inhibieren das Aptamer AJ102.29m für weitere Tests ausgewählt. Injektion dieses CCL22-spezifischen Aptamers während der Effektorphase der Kontakthypersensitivität, erzielte eine signifikant verringerte allergische Reaktion ohne ungewollte Aktivierung von Toll-like Rezeptoren. Mit der Perspektive der Entwicklung eines Therapeutikums haben wir zudem die topische Applikation des Aptamers als Creme getestet. Dafür etablierten wir einen ex vivo Hautversuch, in dem wir die Penetration von AJ102.29m in die Haut bestätigen konnten. Des Weiteren hat die topische Applikation von AJ102.29m während einer Kontakthypersensitivität ebenfalls die Ohrschwellung gedämpft und die Einwanderung von T-Zellen reduziert. Somit beweisen diese Experimente, dass die topische Applikation von Aptameren eine mögliche Option für die Entwicklung einer nicht-invasiven lokalen Behandlung für allergische Kontaktdermatitis bietet. Als nächsten Schritt in Richtung eines Therapeutikums für Kontaktallergien wurden weitere Aptamer-Selektionen mit Spezifität für humanes CCL17 durchgeführt, die bisher jedoch noch nicht zur Gewinnung eines inhibitorischen Aptamers geführt haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The GM-CSF/CCL17 pathway in obesity-associated osteoarthritic pain and disease in mice. Osteoarthritis and Cartilage, 31(10), 1327-1341.
Shin, Heonsu; Prasad, Varun; Lupancu, Tanya; Malik, Shveta; Achuthan, Adrian; Biondo, Mark; Kingwell, Bronwyn A.; Thiem, Manja; Gottschalk, Marlene; Weighardt, Heike; Förster, Irmgard; de Steiger, Richard; Hamilton, John A. & Lee, Kevin M.-C.
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Role of the CCL17/CCL22-CCR4-axis in the barrier organs skin and gut. Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Gottschalk, M.
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Topical application of a CCL22-binding aptamer suppresses contact allergy. Molecular Therapy - Nucleic Acids, 35(3), 102254.
Jonczyk, Anna; Gottschalk, Marlene; Mangan, Matthew S.J.; Majlesain, Yasmin; Thiem, Manja W.; Burbaum, Lea-Corinna; Weighardt, Heike; Latz, Eicke; Mayer, Günter & Förster, Irmgard
