Strategien zur Optimierung von DNA-Vakzine Kandidaten gegen das humane Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1)

Abstract (German)

Die DNA-Immunisierung, welche in der Lage ist sowohl eine effiziente humorale als auch zelluläre Immunantwort gegen das Genprodukt zu induzieren, stellt eine neuartige Immunisierungsstrategie zur Entwicklung effektiver HIV/AIDS-Impfstoffkandidaten dar. Unter Aspekten der Effektivität und Sicherheit sollten daher potentielle DNA-Vakzine Kandidaten gegen das HI-virale Strukturprotein Gag und das ...

Abstract (German)

Die DNA-Immunisierung, welche in der Lage ist sowohl eine effiziente humorale als auch zelluläre Immunantwort gegen das Genprodukt zu induzieren, stellt eine neuartige Immunisierungsstrategie zur Entwicklung effektiver HIV/AIDS-Impfstoffkandidaten dar. Unter Aspekten der Effektivität und Sicherheit sollten daher potentielle DNA-Vakzine Kandidaten gegen das HI-virale Strukturprotein Gag und das Regulatorprotein Tat entwickelt, molekularbiologisch charakterisiert sowie deren Immunogenität im Balb/c-Mausmodell evaluiert werden. Dabei konnte gezeigt werden, daß durch Anpassung des Kodongebrauchs viraler Gene an das hochexprimierter Säugetiergene, die Genexpression und infolgedessen die Immunogenität der entsprechenden DNA-Vakzine im murinem Tiermodell erheblich gesteigert wird. Ferner wird an einigen Beispielen demonstriert, daß es möglich ist, durch z.B. veränderte Lokalisation des Antigens die induzierte Immunantwort in vivo zu modulieren oder die Sicherheit der DNA-Immunisierung durch Verwendung von Minigenen oder muskelspezifischen DNA-Vakzine Kandidaten zu erhöhen. Des weiteren wird mittels einer in dieser Arbeit erstmals vorgestellten Methode zur Herstellung von 'Scrambled Genen' am Beispiel des tat Gens gezeigt, daß das Genprodukt biologisch inaktiv ist und dennoch insbesondere zum Wildtyp Protein vergleichbare zelluläre Immunantworten in vivo induziert. Diese Strategie ermöglicht es erstmals, sichere jedoch zugleich effektive DNA-Vakzine Kandidaten gegen toxische, regulatorische oder immunmodulatorische Genprodukte herzustellen. Die vorgestellten Strategien zur Optimierung und gezielten Modulation der durch DNA-Immunisierung induzierten humoralen und zellulären Immunantwort, tragen ferner nicht nur wesentlich zum Verständnis der Mechanismen der Immuninduktion bei, sondern stellen bereits die Grundlage zur Entwicklung sicherer, effektiver und immunogener HIV/AIDS-Impfstoffe zur Austestung in prä-klinischen und humanen Studien der Phase I/II dar.

Translation of the abstract (English)

Immunisation with naked DNA plasmids elicits efficient humoral as well as cellular immune responses against the expressed antigen, therefore possessing a new and promising immunisation strategy for HIV/AIDS vaccine design. The objective of this work was to generate potential, safe and efficient DNA candidate vaccines against the viral structural protein Gag and the regulatory protein Tat and to ...

Translation of the abstract (English)

Immunisation with naked DNA plasmids elicits efficient humoral as well as cellular immune responses against the expressed antigen, therefore possessing a new and promising immunisation strategy for HIV/AIDS vaccine design. The objective of this work was to generate potential, safe and efficient DNA candidate vaccines against the viral structural protein Gag and the regulatory protein Tat and to characterise its molecular biological properties as well as to evaluate its immunogenicity in a Balb/c-mouse model. It was demonstrated that the adaptation of the viral A/U-rich codon usage to that of highly expressed mammalian genes increases not only gene expression levels but as a result also the immunogenicity in the murine animal model. Several examples further elucidate, that the induced immune responses can be modulated by e.g. altering the cellular localisation of the expressed antigen. In addition, immunisation with minigenes or myogenic DNA plasmids may enhance the safety of DNA vaccine candidates. Furthermore, we created a novel DNA-vaccine encoding for a Tat-like 'Scrambled' protein lacking its natural biological function but still inducing as efficient cellular immune responses as the wild type Tat protein expressed in vivo. This approach enables, for the first time, the generation of efficient DNA candidate vaccine exhibiting improved safety profiles, against toxic, regulatory or immunomodulatory antigens. The presented strategies for optimising and modulatation of the immune response upon immunisation with DNA plasmids specifically contribute not only to our understanding of the mechanisms of immune response induction but also provide the basis for the generation of more safe, efficient and immunogenic HIV/AIDS candidate vaccines for its evaluation in pre-clinical studies and human phase I/II clinical trials.

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