Effects of miR-181a knockdown on human dendritic cell differentiation and maturation

Johann Romberger

doi:10.25365/thesis.41608

Title (eng)

Parallel title (deu)

microRNA-181a knockdown und dessen Effekte auf die Differenzierung und Maturation humaner dendritischer Zellen

Author

Johann Romberger

Advisor

Herbert Strobl

Assessor

Herbert Strobl

Abstract (deu)

Durch Analyse von microRNA-Expressionsmustern in blutbildendem Gewebe konnten mehrere für die Hämatopoese sowie die Funktion des Immunsystems wichtige microRNAs identifiziert werden. MicroRNA-181a (miR-181a) gehört zu diesen Kandidatengenen, und es konnte bereits gezeigt mwerden, dass sie durch Modulation der T-Zell-Rezeptor-Aktivität eine kritische Rolle in der Differenzierung und Reifung von T-Zellen spielt. Des Weiteren konnte bei systemischer Inflammation im Mausmodell eine Runterregulierung der miR-181a-Expression in Lymphozyten beobachtet werden. Diese Ergebnisse implizieren eine wichtige Funktion für miR-181a in der Immunhomöostase, vor allem in der Steuerung der inflammatorischen Antwort auf Pathogene. In Bezug auf diese vorherigen Ergebnisse wollen wir die Rolle von miR-181a in humanen Lymphozyten und speziell in humanen dentritischen Zellen, den primären antigenpräsentierenden Zellen des Immunsystems, aufklären. Wir beabsichtigen dabei, mit einer anti-miR181a-shRNA via lentiviraler Transfektion die Expression von miR-181a in hämatopoetischen CD34-positiven Stammzellen aus humanem Nabelschnurblut stabil zu unterdrücken. Die dabei gewonnenen Stammzellen sollen zu dendritischen Zellen differenziert werden, um die Effekte des Verlusts der miR-181a- Expression sowohl auf die Differenzierung der Zellen als auch auf die Maturation nach mikrobieller Stimulation zu untersuchen. Vorläufige Ergebnisse deuten bereits darauf hin, dass der Verlust von miR-181a in dendritischen Zellen eine Erhöhung der co-stimulatorischen Oberflächenmarker, gesteigerte Zytokinproduktion sowie eine höhere Sensitivität der Zellen gegenüber bakteriellem Lipopolysaccharid nach sich zieht. Wir beabsichtigen daher, durch Analyse des mit dem Verlust von miR-181a einhergehenden Phänotyps betreffend co-stimulatorischer Marker, Zytokinproduktion und Zellmigration sowie durch die Etablierung einer Liste immunrelevanter Zielgene für miR-181a die Mechanismen aufzuklären, welche es miR-181a erlauben, die Homöostase der Immunantwort auf der initialen Stufe der Antigenerkennung- und präsentation durch dendritische Zellen zu regulieren.

Abstract (eng)

Analysis of hematopoietic tissue microRNA expression patterns has identified several microRNAs crucial in hematopoiesis and immune response. Among these, microRNA-181a (miR-181a) has been shown to play a pivotal role in immune cell differentiation and maturation, modulating the sensitivity of T cells against antigens both during differentiation as well as in their mature state. Additionally, downregulation of miR-181a expression in lymphocytes observed during systemic inflammation in mice implicates that miR-181a might be a crucial regulator in the homeostatic response to inflammatory stimuli. Therefore, we intend to examine the effects of miR-181a on human lymphocytes, focusing our attention on dendritic cells, one of the main antigenpresenting cells (APC) of the immune system. Utilizing an HIV-1 derived lentiviral delivery vector, we will perform a knockdown of miR-181a in human CD34+ hematopoietic stem cell-derived DCs by miR-181a antisense construct shRNA, subsequently studying the effect of miR-181a loss on DC differentiation and maturation in response to microbial stimulus. Preliminary analysis of these miR-181a knockdown DCs shows phenotypic differences like increased co-stimulatory surface markers and cytokine secretion besides a higher sensitivity to bacterial lipopolysaccharide stimulation. By examining the phenotypic changes in regards to surface marker expression, cytokine production and cell migration produced upon miR-181a knockdown and by establishing a list of immune-relevant target genes for our microRNA of interest we thus aim to elucidate the mechanisms by which miR- 181a may govern immune homeostasis on the initial level of antigen recognition and presentation by dendritic cells.

Keywords (eng)

dendritic cellsmiR-181aknockdowndifferentiationmaturationcell migrationhuman hematopoiesis

Keywords (deu)

dendritische ZellenmiR-181aKnockdownDifferenzierungMaturationZellmigrationhumane Hämatopoese

Subject (deu)

Molekularbiologie

Subject (deu)

Immunologie

Type (deu)

Masterarbeit

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1325207

DOI

10.25365/thesis.41608

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-24217.45573.563060-5

URI

https://utheses.univie.ac.at/detail/36830

Extent (deu)

IV, 47 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Number of pages

54

Study plan

Masterstudium Molekulare Biologie

[UA]

[066]

[834]

Association (deu)

Zentrum für Molekulare Biologie

Title (eng)

Effects of miR-181a knockdown on human dendritic cell differentiation and maturation

Parallel title (deu)

microRNA-181a knockdown und dessen Effekte auf die Differenzierung und Maturation humaner dendritischer Zellen

Author

Johann Romberger

Abstract (deu)

Durch Analyse von microRNA-Expressionsmustern in blutbildendem Gewebe konnten mehrere für die Hämatopoese sowie die Funktion des Immunsystems wichtige microRNAs identifiziert werden. MicroRNA-181a (miR-181a) gehört zu diesen Kandidatengenen, und es konnte bereits gezeigt mwerden, dass sie durch Modulation der T-Zell-Rezeptor-Aktivität eine kritische Rolle in der Differenzierung und Reifung von T-Zellen spielt. Des Weiteren konnte bei systemischer Inflammation im Mausmodell eine Runterregulierung der miR-181a-Expression in Lymphozyten beobachtet werden. Diese Ergebnisse implizieren eine wichtige Funktion für miR-181a in der Immunhomöostase, vor allem in der Steuerung der inflammatorischen Antwort auf Pathogene. In Bezug auf diese vorherigen Ergebnisse wollen wir die Rolle von miR-181a in humanen Lymphozyten und speziell in humanen dentritischen Zellen, den primären antigenpräsentierenden Zellen des Immunsystems, aufklären. Wir beabsichtigen dabei, mit einer anti-miR181a-shRNA via lentiviraler Transfektion die Expression von miR-181a in hämatopoetischen CD34-positiven Stammzellen aus humanem Nabelschnurblut stabil zu unterdrücken. Die dabei gewonnenen Stammzellen sollen zu dendritischen Zellen differenziert werden, um die Effekte des Verlusts der miR-181a- Expression sowohl auf die Differenzierung der Zellen als auch auf die Maturation nach mikrobieller Stimulation zu untersuchen. Vorläufige Ergebnisse deuten bereits darauf hin, dass der Verlust von miR-181a in dendritischen Zellen eine Erhöhung der co-stimulatorischen Oberflächenmarker, gesteigerte Zytokinproduktion sowie eine höhere Sensitivität der Zellen gegenüber bakteriellem Lipopolysaccharid nach sich zieht. Wir beabsichtigen daher, durch Analyse des mit dem Verlust von miR-181a einhergehenden Phänotyps betreffend co-stimulatorischer Marker, Zytokinproduktion und Zellmigration sowie durch die Etablierung einer Liste immunrelevanter Zielgene für miR-181a die Mechanismen aufzuklären, welche es miR-181a erlauben, die Homöostase der Immunantwort auf der initialen Stufe der Antigenerkennung- und präsentation durch dendritische Zellen zu regulieren.

Abstract (eng)

Analysis of hematopoietic tissue microRNA expression patterns has identified several microRNAs crucial in hematopoiesis and immune response. Among these, microRNA-181a (miR-181a) has been shown to play a pivotal role in immune cell differentiation and maturation, modulating the sensitivity of T cells against antigens both during differentiation as well as in their mature state. Additionally, downregulation of miR-181a expression in lymphocytes observed during systemic inflammation in mice implicates that miR-181a might be a crucial regulator in the homeostatic response to inflammatory stimuli. Therefore, we intend to examine the effects of miR-181a on human lymphocytes, focusing our attention on dendritic cells, one of the main antigenpresenting cells (APC) of the immune system. Utilizing an HIV-1 derived lentiviral delivery vector, we will perform a knockdown of miR-181a in human CD34+ hematopoietic stem cell-derived DCs by miR-181a antisense construct shRNA, subsequently studying the effect of miR-181a loss on DC differentiation and maturation in response to microbial stimulus. Preliminary analysis of these miR-181a knockdown DCs shows phenotypic differences like increased co-stimulatory surface markers and cytokine secretion besides a higher sensitivity to bacterial lipopolysaccharide stimulation. By examining the phenotypic changes in regards to surface marker expression, cytokine production and cell migration produced upon miR-181a knockdown and by establishing a list of immune-relevant target genes for our microRNA of interest we thus aim to elucidate the mechanisms by which miR- 181a may govern immune homeostasis on the initial level of antigen recognition and presentation by dendritic cells.

Keywords (eng)

dendritic cellsmiR-181aknockdowndifferentiationmaturationcell migrationhuman hematopoiesis

Keywords (deu)

dendritische ZellenmiR-181aKnockdownDifferenzierungMaturationZellmigrationhumane Hämatopoese

Subject (deu)

Molekularbiologie

Subject (deu)

Immunologie

Type (deu)

Masterarbeit

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1325208