for overlevelse, men med risiko for kreft Fagdagene 10. juni 2010, Bodil Kavli

Ervervet immunitetnødvendig for overlevelse, men med risiko for kreft Fagdagene 10. juni 2010, Bodil Kavli 1

Ervervet (spesifikk) immunitet Celle-mediert immunrespons Løselig immunrespons jenkjenner/ responderer på peptider på antigenpresenterende celler T-celle Produserer og utskiller antistoff (Ig) som beskytter mot infeksjoner og kreft ved å gjenkjenne fremmede molekyler B-celle 2

~10 10 forskjellige antistoff molekyler kan produseres i en person; variasjonen genereres i tre trinn på gennivå Stamcelle Ig locus 51 27 6 S Cµ Cδ S Cγ3 S Cγ1 1. V(D)J rekombinasjon S Primær Ig V D J S Cµ Cδ S Cγ3 S Cγ1 IgM (IgD) 2. Somatisk Hyper Mutasjon 3. Klasse Switch Rekombinasjon Kuttes ut! Sekundær Ig * V D J S Cγ1 Ig (IgA, IgE) Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 3

1. V(D)J rekombinasjon Skaper variasjon ved å kombinere forkjellige gensegmenter fra et stort utvalg Benmarg Ikke antigen-avhengig Tung (IgH) og lett kjede (Igλ/Igκ) > 1 mill forskjellige IgM (primær repertoar) Ig Krom Komb. λ 22 30 0 4 120 κ 2 40 0 5 200 H 14 51 27 6 8262 (120 + 200) x 8262 = 2.6 X 10 6 IgH locus V J IgH gen S Cμ IgM protein IgL gen V J Cλ/Cκ Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 4

Defekt V(D)J rekombinasjon SCID (Severe Combined Immunodeficiency) Mangler sirkulerende B- and T-lymfocytter Behandling: benmargtransplantasjon David fra Texas Bubble baby Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 5

2. Somatisk hypermutasjon (SHM) Formål: Øke affinitet for antigen! enererer mutasjoner i V(D)J regionen Sekundært lymfoid vev Tung (H) og lett kjede (λ og κ) Antigen-avhengig V J Ig protein V H C H Lav affinitet IgH gen S Cμ SHM V J Antigen IgH gen * S Cμ Høy affinitet Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 6

3. Klasse switch rekombinasjon (CSR) Formål: Ny effektor-funksjon, samme affinitet! Rekombinasjon mellom gensegmenter som koder for konstant region ( f.eks. Cμ og Cγ) Sekundært lymfoid vev Tung kjede (IgH) Antigen-avhengig V J Ig protein IgH gen * S Cμ Cμ IgM Antigen CSR V J IgH gen * S Cγ Ig Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 7

Defekt CSR og SHM Hyper IgM syndrom (HIM) Primær immunsvikt diagnostisert ved: Høyt serum IgM Lavt serum Ig, IgA and IgE Behandling: Intravenøs Ig V J V J SHM CSR V J IgM Ig (IgA, IgE) 8

Hvordan genereres mutasjonene i Ig genene (SHM)? Hvordan skjer rekombinasjon mellom genfragmenter som koder Ig isotype (CSR)? Mysterium? Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 9

Oppdagelsen av (Aktiverings-Indusert Deaminase) ; nøkkelen til ervervet immundiversitet essensiell for både SHM og CSR Identifisert i 1999 Uttrykkes spesifikt i aktiverte B-celler Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 10

er en cytosin deaminase (198 AA) In vitro, deaminerer cytosin til uracil i ssdna N NH 2 C HN O U ATACATAT O N O N ATAUATAT In vivo, deaminerer cytosin i Ig variabel (V) og switch (S) regioner initierer SHM og CSR i aktiverte B-celler Ig gen S Cµ Cδ S Cγ3 S Cγ1 11

SHM Ig gen IgV S Cµ V J SHM 1. C Antistoff med lav affinitet U 2. UN2 SHM Seleksjon Repl. DNA pol TLS DNA pol * T A C A T V J Transitions at C: Mutert Ig gen Transversions at C: * S Cµ Antistoff med høy affinitet 12

CSR IgM gen * S Cµ S Cγ3 V J C C C C U U U U IgM * UN2 * * UN2 * CSR NHEJ V J CSR Ig gen * S Cγ3 Ig 13

er et mutatorprotein; regulert på mange nivå 1. mrna: Transkripsjonsregulering (uttrykt i aktiverte B-celler) mrna stabilitet er regulert ved micro RNA (mir-155 og mir-181b) 2. Protein: nivået i kjernen reguleres ved ubiquitinylering og proteosomal degradering. Ustabilt, høy turnover! T27 3. Intraksjoner og aktivitet: Fosforylering av regulerer interaksjon med andre faktorer og muligens deaminerings-aktivitet. (-S38A transgene mus; 20-30% SHM og CSR aktivitet) T140 Y184 4. Celle lokalisering: er i hovedsak i cytoplasma og må transporteres til kjernen for å initiere SHM and CSR. 5. en- og region-spesifisitet: muterer Ig genet i bestemte regioner (V og S) S38 P-seter 14

Prosjekt: Kartlegge med hensyn på regulering av intracellulær lokalisering og targeting til Ig V og S regioner Eksempel: Mutasjon av R19 slår ut import av til kjernen! -WT-CFP R19 -R19E-YFP Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 15

muterer Ig genene, men også andre gener blir mutert (oncogener, tumor-suppressor gener). Mutasjonsfrekvensen i gener in WT (over) og -/- (under) i aktiverte B-celler fra mus knockout Liu m et al nature 2008 16

; potensiell risikofaktor for utvikling av kreft Punktmutasjoner/rekombinering Ig gener Bekjempelse av infeksjoner! Punktmutasjoner/rekombinering Fare for kreft! Tumor-relaterte gener 17

Kreft i lymfoid og hemapotisk vev 8% av alle kreftdiagnoser i Norge i 2009 >20% for aldersgruppen 15-24 år 95 % av alle lymfomer har B-celle opprinnelse (modne B-celler, germinal senter eller post-germinal senter). De fleste lymfoide leukemier har også B-celle opprinnelse Myelomatose; plasmaceller som har differensiert fra B-celler 8% 43-46% 16-17% 40-35% Kreftregisteret 2009 18

i utvikling av B-celle relatert kreftsykdom ekspresjon er funnet i de fleste krefttyper med B-celle opprinnelse (Unntak!!! chodgkin s lymfom, Myelomatose) Kjennetegn B-celle lymfom; Kromosomale translokasjoner som ofte involverer Ig lokus og protooncogener Hyper-muterte onkogener/ tumor-suppresorgener Sannsynlig årsak: Uregulert aktivitet, feil under CSR og SHM!!!! IgH/c-myc translokasjonen karakteristisk for BL er avhengig av (forekommer ikke i -/- mus) 8 X 14 Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 19

er involvert i både tumor-initiering og tumor-progresjon Mutasjoner i proto-onkogener Translokasjon B-celle lymfom B-celle 1. Initiering 2. Progresjon Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 20

Kan også spille en rolle i utvikling av andre krefttyper? Mus: transgene mus (konstitutiv ekspresjon) utvikler T-celle lymfom, lungeadenom og levertumorer kan forårsake kreft i andre celler!!!! Menneske: ekspresjon i lever fra pasienter med kronisk leversykdom (post Hepatitis B-C) og levertumorer. protein ble detektert i 78% av Helicobacter pylori-infisert gastrisk kreftvev. ekspresjon i en rekke epiteliale brystkreft-cellelinjer. Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 21

kan induseres i naive B-celler og i ikke-lymfoide celler (epitel celler, hepatocytter) ved virus- og bakterie-infeksjoner (generell inflammasjon). Patogen: 1. 2. 3. EBV H.pylori HCV Cytokiner Proinnfl. cytokiner Proinnfl. cytokiner Celle: NF-κB NF-κB B celle (ikke C) astrisk epitelcelle Hepatocytt Trans./mut. Trans./mut. Trans./mut. Kreft: B-celle lymfom (BL, non-hl?) astrisk cancer Lever cancer H.pyroli: Helicobacter pylori EBV: Epstein-Barr virus 22 HCV: Hepatit C virus

Kan også spille en epigenetisk rolle? Viktig ved kreftutvikling? Ofte reprogramering av genomisk imprinting (mc) i kreftceller Regulere genutrykk ved metylering ( )/demetylering ( ) av C/5-mC i DNA Mekanisme for demetylering i mammalske celler er ukjent uttrykkes i pluripotente celler (embrionale stamceller, oocytter, spermatocytter) hvor reprogramering foregår Studier i sebrafisk og mus indikerer en rolle for i DNA demetylering N NH 2 5m-C O N C* CH O 3 CH 3 HN O T N metylert Cp T C* T umetylert Cp C C DNA reparasjon (TD, MBD4) 23

Hvorfor har evolusjonen valgt et mutatorprotein som i forsvar mot infeksjoner? Effektiv beskyttelse av unge reproduserbare individer mot infeksjoner Risiko for genetisk ustabilitet kreftutvikling (langsom prosess, inntrer vanligvis sent i livet) Fagdagene 10.juni 2010, Bodil Kavli 24