Böckl, Katharina
(2013)
Weiterentwicklung pockenviraler Vakzinekandidaten zur Verbesserung der Induktion HIV-spezifischer T-Zell Antworten.
PhD, Universität Regensburg.
Date of publication of this fulltext: 11 Apr 2013 13:55
Abstract (German)
Trotz vielversprechender Fortschritte ist bis jetzt keine HIV-Vakzine verfügbar. Rekombinante virale Vektorsysteme, im Besonderen Vaccinia virale Vektoren, stellen für die Generierung eines effektiven Impfstoffs einen Erfolg versprechenden Ansatzpunkt dar. Die Kombination eines auf dem New York Vacciniavirus basierenden Vektors der die HIV 1 Immunogene GagPolNef (GPN) und gp120 enthält (NYCAC C) ...
Abstract (German)
Trotz vielversprechender Fortschritte ist bis jetzt keine HIV-Vakzine verfügbar. Rekombinante virale Vektorsysteme, im Besonderen Vaccinia virale Vektoren, stellen für die Generierung eines effektiven Impfstoffs einen Erfolg versprechenden Ansatzpunkt dar. Die Kombination eines auf dem New York Vacciniavirus basierenden Vektors der die HIV 1 Immunogene GagPolNef (GPN) und gp120 enthält (NYCAC C) und einer, die gleichen Antigene kodierenden DNA Vakzine (DNA C), wurde bereits in präklinischen und klinischen Phase I/II Studien getestet. Die Applikation von DNA C/NYVAC C induzierte hohe gp120 spezifische, jedoch nur schwache zelluläre Immunantworten gegen Gag, Pol und Nef. Diese schwachen Gag-, Pol- und Nef spezifischen T Zell Antworten beruhen vermutlich auf der niedrigen Expression des artifiziellen Polyproteins GPN. Im Kontext einer DNA Vakzine führte das Einfügen von Modifikationen in das Antigen GPN zu einer Verbesserung der Proteinexpression, sowie nachgelagert zu einer Steigerung Gag und Pol spezifischer zellulärer Immunantworten. Jedoch konnte dabei ein negativer Einfluss von HIV 1 gp120 auf co verabreichte Antigene aufgezeigt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb zunächst der Mechanismus, welcher diesem negativen Effekt von Env zu Grunde liegt, mittels neuer Transgenvarianten untersucht. Die Gewährleistung der Co Expression von Gag und gp120 in einer Zelle konnte zeigen, dass eine mögliche Interferenz zwischen Env und Gag vermutlich nicht auf Ebene der exprimierenden Muskelzellen, sondern in einer Antigen präsentierenden Zelle stattfindet. Weiterhin führte die Deletion des gp120 spezifischen Epitops bei Co Verabreichung mit Gag zur Induktion effizienter Gag spezifischer zellulärer Immunantworten. Eine MHC Kompetition der Epitope aus Gag und Env könnte somit eine mögliche Erklärung für die Interferenz zwischen Env und Gag darstellen.
Im zweiten Teil der Arbeit wurden rekombinante NYVACs hergestellt, die unter anderem die hinsichtlich einer gesteigerten Expression von Gag, Pol und Nef verbesserten Transgene enthalten. Im BALB/c Mausmodell zeigte sich nach Verabreichung der rekombinanten NYVACs eine im Vergleich zu NYVAC C um das Vierfache gesteigerte Induktion Gag spezifischer T Zell Antworten.
Des Weiteren konnte im letzten Teil dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Kombination der rekombinanten Viren zusammen mit den hinsichtlich der Transgenexpression verbesserten DNA Konstrukten die stärksten Transgen spezifischen zellulären Immunantworten induzierte. Im Vergleich zu einer Applikation von DNA C/NYVAC C führte diese Kombination vor allem zu einer deutlichen Steigerung Gag und Pol spezifischer T Zell Antworten. In diesem verbesserten heterologen Prime/Boost Schema scheint jedoch die Grundimmunsierung mit den optimierten DNA Konstrukten den entscheidenderen Einfluss auf die Steigerung der Transgen spezifischen zellulären Immunantworten zu haben.
Translation of the abstract (English)
In view of the 2.6 million new HIV infections in 2010 alone, developing a prophylactic and therapeutic human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) vaccine remains one of the most desirable objectives of research aimed at controlling the current AIDS epidemic. Recombinant viral vector systems, in particular vaccinia viral vectors, demonstrate a promising approach for the generation of a new potent ...
Translation of the abstract (English)
In view of the 2.6 million new HIV infections in 2010 alone, developing a prophylactic and therapeutic human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) vaccine remains one of the most desirable objectives of research aimed at controlling the current AIDS epidemic. Recombinant viral vector systems, in particular vaccinia viral vectors, demonstrate a promising approach for the generation of a new potent vaccine. In a recent clinical phase I and II trial, HIV-1 candidate vaccines (DNA-C and NYVAC-C) expressing an artificial polyprotein consisting of Gag, Pol and Nef (GPN) as well as a secreted form of gp120 was shown to induce high levels of polyfunctional, HIV-1 C clade specific T cell responses. In these studies, T cell responses showed a clear dominance of Env over Gag/Pol specific responses, probably because of a weak GPN polyprotein expression. Subtle modifications introduced into the GPN gene increased the Gag expression and resulted after administration into BALB/c mice in an up to 10-fold increase in Gag- and Pol-specific CD8+ T cells.
Since co-administering Env with Gag or GPN derivatives largely abrogated Gag-specific responses, in this work, the mechanism underlying this negative effect of Env was analyzed using new transgene variants. The strict co-expression of both antigens in one cell shows, that this is not a stringent prerequisite for their interference. On the other hand, the deletion of the only known H-2d gp120 epitope V11V within the CN54 Env abolished the negative impact of gp120 on the induction of Gag-specific T cell responses. Therefore, it seems highly probable that a MHC-competition of the epitopes explain the interference between Env and Gag.
In the second part of this work new recombinant NYVACs were generated, which contain among others the improved transgenes regarding an increased expression rate of Gag, Pol and Nef. The administration of the new recombinant NYVACs into BALB/c mice resulted, compared to NYVAC-C, in a fourfold increased induction of Gag-specific T cell responses.
Furthermore, in the last part of the work it could be shown that a combination of the recombinant viruses together with the optimized DNA construct induce the strongest transgen-specific cellular immune responses. In comparison to an application of DNA-C/NYVAC-C this combination led particularly to a clear increase of Gag- and Pol-specific T cell responses. However, a DNA prime with the optimized constructs seems to have in this improved heterologous prime/boost pattern the more crucial influence on the increase of transgene-specific cellular immune responses.
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