Modulating Myeloid Immune Cell Migration Using Multivalently Presented Monosaccharide Ligands for Advanced Immunotherapy

Advanced Biomedicine, vol. 4

Abstract

Due to their importance for the outcome of the inflammatory response, the motile myeloid cells are a focus of novel treatment options. The interplay of selectins and their ligands with leukocytes and endothelial cells, which mediate endothelial attachment and transmigration of immune cells, can be modulated by selectin-binding structures. Here, a library of selectin-targeting ligands coupled to either gold, silver, iron oxide nanospheres, or quantum dots of 5–10 nm in size is used to systematically study their impact on immune cell motility. The multivalent presentation of the carbohydrate mimetics results in very low sub-nanomolar binding to L-selectin. Using human primary monocytes, granulocytes, lymphocytes, and macrophages, it is shown that the ligands exhibit only minor effects on uptake, whereas the motility of leukocytes is critically affected as observed in migration assays evaluated by flow cytometry. The carbohydrate mimetic ring structure, sulfation, in particular, and the degree of ligand presentation, are constituents which cohere in this process. Specific carbohydrate ligands can thus selectively regulate leukocyte subsets. These data form the basis for advanced immunotherapy which inhibits the amplification of inflammation by restricting leukocyte influx to injured tissue sites. Furthermore, the targeting ligands may complement existing treatment options for inflammatory diseases.

Authors 9

1. Matthias Bartneck Aachen

   Universitat de València · Justus-Liebig-Universität Gießen · Universitätsklinikum Aachen · Freie Universität Berlin · Charité - Universitätsmedizin Berlin

   Affiliation as printed

   Institut für Laboratoriumsmedizin , Klinische Chemie und Pathobiochemie Charité- Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1 , 13353 Berlin , Germany

   Institute of Inorganic and Analytical Chemistry Justus-Liebig-University Giessen Heinrich-Buff-Ring 17 35392 Giessen, Germany

   Department of Hepatology & Gastroenterology Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

   Facultad de Medicina Avda Blasco Ibañez n.15-17, 46010 Valencia, Spain

   Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Pathobiochemie Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

   Institute of Chemistry and Biochemistry Freie Universität Berlin Takustraße 3, 14195 Berlin, Germany

   Institute of Nutritional Sciences Justus-Liebig-University Giessen Wilhelmstraße 20, 35392 Giessen, Germany

   University Hospital Aachen Pauwelsstraße 30, 52074 Aachen, Germany

2. Christian Trautwein Aachen

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   Tavernaro [ ]

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   Department of Hepatology & Gastroenterology Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

   Facultad de Medicina Avda Blasco Ibañez n.15-17, 46010 Valencia, Spain

   Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Pathobiochemie Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

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3. Frank Tacke Aachen

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   Institute of Inorganic and Analytical Chemistry Justus-Liebig-University Giessen Heinrich-Buff-Ring 17 35392 Giessen, Germany

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   Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Pathobiochemie Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

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4. Jens Dernedde Aachen

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5. Sabine Kuntz Aachen

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6. Maja Kandziora Aachen

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7. Ana Blas‐García Aachen

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   Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Pathobiochemie Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

   Institute of Chemistry and Biochemistry Freie Universität Berlin Takustraße 3, 14195 Berlin, Germany

   Institute of Nutritional Sciences Justus-Liebig-University Giessen Wilhelmstraße 20, 35392 Giessen, Germany

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8. Alberto Marti Rodrigo Aachen

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   Tavernaro [ ]

   Institute of Inorganic and Analytical Chemistry Justus-Liebig-University Giessen Heinrich-Buff-Ring 17 35392 Giessen, Germany

   Department of Hepatology & Gastroenterology Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

   Facultad de Medicina Avda Blasco Ibañez n.15-17, 46010 Valencia, Spain

   Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Chemie und Pathobiochemie Charité-Universitätsmedizin Berlin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin, Germany

   Institute of Chemistry and Biochemistry Freie Universität Berlin Takustraße 3, 14195 Berlin, Germany

   Institute of Nutritional Sciences Justus-Liebig-University Giessen Wilhelmstraße 20, 35392 Giessen, Germany

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9. Isabella Tavernaro Aachen

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   Tavernaro [ ]

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   Institute of Chemistry and Biochemistry Freie Universität Berlin Takustraße 3, 14195 Berlin, Germany

   Institute of Nutritional Sciences Justus-Liebig-University Giessen Wilhelmstraße 20, 35392 Giessen, Germany

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