Abstract

Diss. ETH No 12148
Generation of TCR transgenie mice to study virusspecific CD4+ T cell responses in vivo
A dissertation submitted to the
SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY ZüRICH
for the degree of
Doctor of Natural Seiences
presented by Annette Oxenius
Dipl. Nat. University ofZürich, born november 10, 1968
citizen of Fällanden
accepted on the recommendation of
Prof. Dr. H. Hengartner, examiner
Prof. Dr. R. M. Zinkernagel, coexaminer
Prof. Dr. Diane Mathis, coexaminer
1997
Reprints: Eur. J. Immunol. (1995), 25:3402
Abstracts:
J. Immunol. (1995), 155:3727
J. Exp. Med. (1996), 183:2209
Eur.1. Immunol. (1995); 25:1739
J. Immunol. (1997), in press
Cello Immunol. (1997), submitted
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Summary
Antigen-specific immunity on the level of CD4+ T cells has been mostly addressed
using chemically defined, soluble protein antigens. Thanks to valuable conceptual
knowledge emerging from these studies, it is now possible and of great interest to
study CD4+ T cell functions in biologically relevant infectious disease models especially since viruses may often behave differently as compared to soluble protein
antigens in terms aof antigen presentation, dynamics of antigen load and in their
ability to activate multiple immune effector functions.
Thus, virus-specific CD4+ T cell responses induced by infection with non-cytopathic
lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) were characterized focussing on several
aspects: i) MHC class II-associated antigen presentation of LCMV-derived epitopes,
ii) requirements for in vivo activation of LCMV-specific CD4+ T cells and iii) the
generation and functional characterization of TCR transgenic mice with specificity for
a LCMV-derived Th cell epitope.
Chapter 1 of the results section describes the molecular analysis of LCMV-derived Tb
cell epitopes and in vitro antigen presentation characteristics of these LCMV-derived
MHC class II-binding epitopes upon infection of professional antigen presenting cells
(APCs). Intracellularly synthesized, membrane-associated LCMV glycoprotein was
found to be able to load MHC class 11 molecules independently of processing in
acidic compartments and independently of the presence or absence of the invariant
chain whereas intracellularly synthesized, cytosolic LCMV nucleoprotein was not
able to load MHC class 11 molecules in LCMV infected APCs. This alternative MHC
class 11 presentation pathway of endogenously synthesized LCMV glycoprotein was
not only functional in vitro but also in vivo upon LCMV infection of invariant chaindeficient mice, as demonstrated in chapter 2 of the results section.
Chapter 3 analyzes the in vivo requirements of CD40-CD40L interaction either for
the induction of humoral, virus-specific immune responses or, on the other hand, for
the functional activation of virus-specific CD4+ T cells.
The fourth chapter of the results section describes the generation of TCR transgenic
mice specific for an epitope of the LCMV glycoprotein. Phenotypical and functional
characterization of these mice focussed on the antiviral protection potential of virusspecific CD4+ T cells as weIl as on the capacity of virus-specific Th cells to mediate
help for antibody production against different virus-derived proteins.
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Zusammenfassung
Antigenspezifische Immunität auf der Ebene von CD4+ T Zellen wurde hauptsächlich
mittels chemisch definierten, löslichen Proteinantigenen untersucht. Da diese
Untersuchungen zu wertvollem Grundlagenwissen führten, ist es nun möglich und
von grossem Interesse, CD4+ T Zellfunktionen in biologisch relevanten infektiösen
Modellsystemen zu evaluieren, insbesondere weil sich Viren und lösliche
Proteinantigene oft unterschiedlich verhalten was Antigenpräsentation,
Antigendynamik und die multiplen, immunaktivierenden Eigenschaften von Viren
anbelangt.
In diesem Zusammenhang wurden virus-spezifische T Zellantworten, die nach
Infektion mit nicht-zytopathischem Lymphozytärem Choriomeningitis Virus (LCMV)
induziert wurden, charakterisiert, wobei mehrere Aspekte berücksichtigt wurden: Im
Kaptitel 1 des Resultateteiles wird die molekulare Analyse von LCMV
Helferzellepitopen beschrieben sowie in vitro Antigenpräsentationseigenschaften
dieser MHC Klasse 11 bindenden Helferzellepitope nach LCMV Infektion von
professionell antigenpräsentierenden Zellen (APZ). Intrazellulär synthetisiertes,
Membran-assoziiertes LCMV Glykoprotein zeigte die Fähigkeit, MHC Klasse 11
Moleküle unabhängig von Prozessierung in sauren Kompartimenten und unabhängig
von der An- oder Abwesenheit der invarianten Kette zu beladen. Intrazellulär
synthestisiertes, zytosolisches LCMV Nukleoprotein hingegen vermochte nicht, MHC
Klasse 11 Moleküle in LCMV-infizierten Zellen zu beladen. Dieser zusätzliche MHC
Klasse 11 Präsentationsweg von intrazellulär synthetisiertem LCMV Glykoprotein war
nicht nur funktionell in vitro, sondern auch in vivo nach LCMV Infektion von
Mäusen, welche keine invariante Kette besitzen, was das Thema des Kapitels 2 des
Resultateteiles darstellt.
Kapitel 3 des Resultateteiles analysiert die Notwendigkeit der CD40-CD40Ligand
Interaktion einerseits für die Induktion von humoralen, virus-spezifischen
Immunantworten und andererseits für die funktionelle Aktivierung von virusspezifischen, CD4+ T zellen.
Das vierte Kapitel des Resultateteiles beschreibt die Herstellung von T Zellrezeptor
transgenen Mäusen mit Spezifität für ein LCMV Glykoprotein Helferzellepitop. Die
phänotypische und funktionelle Charaktersierung dieser Mäuse konzentriert sich vor
allem auf das antivirale Protektionspotential von virus-spezifischen CD4+ T Zellen
sowie auf die Fähigkeit von virus-spezifisichen Th Zellen, Hilfe für die
Antikörperproduktion gegen verschiedene Virusproteine zu vermitteln.