Titelaufnahme

Titel
Identification and Characterization of Primary Immunodeficiencies with Defective Class Switch Recombination and Autoimmunity
Verfasser / VerfasserinSalzer, Elisabeth
Begutachter / BegutachterinBoztug, Kaan
Erschienen2015
Umfang117 Bl.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Primary Immunodeficiency / Autoimmunity / CD27 Deficiency / PRKCD Deficiency / IL21 Deficiency
Schlagwörter (EN)Primary Immunodeficiency / Autoimmunity / CD27 Deficiency / PRKCD Deficiency
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-2887 Persistent Identifier (URN)
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Identification and Characterization of Primary Immunodeficiencies with Defective Class Switch Recombination and Autoimmunity [2.45 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Primäre Immundefekte (PID) sind eine komplexe und heterogene Gruppe von Erkrankungen. In den meisten Fällen wird die Diagnose klinisch gestellt. Eine genetische Ursache kann nur in etwa 40% der Fälle gefunden werden. Ziel dieser Arbeit war es, neue monogenetische primäre Immundefekte zu entdecken und zu charakterisieren. Wir konzentrierten uns auf eine Kohorte von Patienten mit vermeintlich autosomal-rezessiven, monogenen Formen von PID mit Autoimmunität, Lymphoproliferation und defektem B Zell Klassenwechsel. In dieser Patientengruppe gelang es uns drei neue primäre Immundefekte identifizieren.

Für CD27-Defizienz beschrieben wir die bisher größte veröffentlichte Kohorte. Da wir bei allen Patienten die gleiche Mutation in CD27 (p.

Cys53Tyr) fanden, konnten wir die vielfältigen klinischen Präsentationen, sowie eine klinische Übersicht des Krankheitsspektrums publizieren. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die Anzahl invarianter natürlicher Killerzellen invers mit Epstein-Barr-assoziierter lymphoproliferativer Erkrankung korreliert. Bei einem anderen Patienten entdeckten wir eine "splice-site" Mutation in PRKCD, welche zur kompletten Abwesenheit des Proteins Proteinkinase C Delta führte und einen primären Immundefekt mit signifikanter Autoimmunität zur Folge hatte. Klinisch zeigte der Patient Glomerulonephritis, war positiv für verschiedene Autoantikörper und wurde mit systemischem Lupus erythematodes diagnostiziert. Wir konnten zeigen, dass der Patient erhöhte IL6 mRNA-Level nach Stimulation mit Phorbolmyristatacetat hatte. Aufgrund dieser Ergebnisse ist es uns möglich, die Behandlung mit Tocilizumab, einem humanisierten anti-IL-6-Rezeptor Antikörper, vorzuschlagen. Bei einem weiteren Patienten mit sehr früh einsetzender chronisch entzündlicher Darmerkrankung identifizierten wir eine missense-Mutation in Interleukin-21 (IL21) (p.Leu49Pro). Durch in-silico-Simulationen konnten wir zeigen, dass die Mutation an einer evolutionär stark konservierten Position des Proteins ist. Mithilfe rekombinanter Produktion von wildtyp und mutiertem IL-21-Protein konnten wir den Verlust der Funktion des mutierten Proteins am Beispiel defekter STAT3-Phosphorylierung in in vitro Zellstimulations-experimenten zeigen.

Da rekombinantes IL-21 derzeit in klinischen Studien getestet wird, ist es uns gelungen, eine alternative Behandlung für dieser Patienten vorschlagen.

Die Entdeckung dieser Krankheitsbilder leistete einen Beitrag zum Verständnis komplexer Regulationsmechanismen des Immunsystems.

Zusammenfassung (Englisch)

Primary immunodeficiencies (PIDs) are a complex and heterogeneous group of diseases. In most cases these patients are attributed to a certain PID according to their clinical presentation as a genetic diagnosis can only be established in approximately 40% of the cases. The aim of this thesis was to identify novel monogenic disorders leading to primary immunodeficiencies using state of the art technologies such as exome sequencing and homozygosity mapping. We focused on a cohort of patients with putative autosomal recessive, monogenic forms of PID, presenting with autoimmunity, lymphoproliferation and defective class-switch recombination. In this group of patients we were able to identify 3 novel primary immunodeficiencies caused by biallelic loss of function mutations in CD27, PRKCD and IL21, respectively, leading to 3 publications in peer-reviewed journals. For CD27 deficiency we described the largest to-date published cohort of patients with this disease. As all patients shared the same causative missense mutation affecting CD27 (p. Cys53Tyr), but displayed diverse clinical presentations, we were able to provide a clinical overview of the disease spectrum. Moreover, we could show that the amount of invariant natural killer cells inversely correlated with Epstein Barr driven lymphoproliferative disease in these patients. In another patient we were able to identify a splice site mutation in PRKCD encoding protein kinase C delta, which led to complete absence of the protein and resulted in a primary immunodeficiency with severe autoimmunity. The patient displayed glomerulonephritis, was positive for various autoantibodies and was previously diagnosed with systemic lupus erythematosus. We could show that in accordance with the previously published role of PRKCD in literature, the patient exhibited increased mRNA levels of IL6 after stimulation with Phorbol myristate acetate and showed decreased phosphorylation of the PKC[delta] target myristoylated alanine-rich C-kinase substrate (MARCKS). The findings from this study enabled to propose treatment with Tocilizumab, a humanized anti-IL-6 receptor monoclonal antibody currently in use for the treatment of rheumatoid arthritis. In a consanguineous family with a history of deaths due to inflammatory bowel disease we identified a missense mutation in IL21 (p.Leu49Pro) in a boy. With the help of in silico simulations we demonstrated that the mutated residue is highly conserved and that any change at amino acid position Leu49 would reduce the stability of the native state. Building on this finding we utilized recombinant wild type and mutated IL-21 protein to demonstrate a loss of function phenotype of the mutant displaying strongly reduced STAT3 phosphorylation upon in vitro cell stimulation. Moreover, as recombinant IL-21 is in clinical trials, we were able to propose an alternative potential curative treatment option for this patient. Taken together the discovery of these three novel PIDs contributed to the understanding of the multifaceted regulatory mechanisms of the immune system and highlighted essential players in these complex signaling networks.