Generierung neuer HIV-1 Impfstoffkandidaten zur Induktion breit neutralisierender Antikörper mit Cholera Toxin B als Trägerprotein

Die Entwicklung einer Vakzine gegen das humane Immundefizienz-Virus (HIV) ist von entscheidender Bedeutung fur die Eindammung der globalen AIDS (acquired immunodeficiency syndrome) Epidemie. Eine sterile Immunitat gegen HIV erfordert die Induktion breit neutralisierender monoklonaler Antikorper (bNAK) gegen das Hullprotein (Envelope, Env), welche in der Lage sind eine Infektion zu verhindern. Aufgrund seiner starken Glykosylierung sowie einer Reihe an Konformationsanderungen sind distinkte neutralisationskompetente Bereiche in trimerem Env fur das Immunsystem jedoch nur vorubergehend zuganglich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher Antigene entwickelt, bei denen ein kurzer Env Bereich (Mimotop), der bekanntermasen von bNAKs erfasst wird, aus dem naturlichen antigenen Kontext herausgelost wurde und stattdessen uber das mukosale Adjuvans Cholera Toxin B (CTB) als Tragerprotein prasentiert wird. Das dargestellte Mimotop entstammt der MPER (membrane proximal external region) von gp41 (der Transmembranprotein-Untereinheit von Env) und enthalt die hoch konservierten Epitope der beiden ersten identifizierten und zu Beginn dieser Arbeit auch als am potentesten geltenden bNAKs, 2F5 und 4E10. Um die naturliche Virussituation zu imitieren und daruber hinaus auch zellulare Immunantworten zu stimulieren, wurde Mimotop tragendes CTB zusatzlich mit einer Transmembrandomane fusioniert, wodurch die Prasentation auf HIV-1 Pr55Gag virusahnlichen Partikeln (virus like particles, VLPs) ermoglicht wurde. Es konnte nachgewiesen werden, dass chimares CTB auf der Oberflache der VLPs in Form von Pentameren vorliegt, womit die Voraussetzung fur einen wichtigen Aspekt des Adjuvans-Effekts von CTB, die Bindung des Proteins an den Gangliosid-Rezeptor GM1, erfullt ist. Zudem wurde bestatigt, dass die Prasentation des Mimotops mittels CTB, verglichen mit gp41, eine verbesserte Zuganglichkeit der Epitope von 2F5 und 4E10 erzielt. Auch die freie Zuganglichkeit des Mimotops von chimarem CTB ohne Transmembrandomane sowie dessen Bindung an GM1 konnte demonstriert werden. Die Untersuchung des anhand Gag-spezifischer Immunantworten ausgelesenen Adjuvans-Effekts zeigte, dass das Beimischen von CTB zu VLPs den grosten Effekt auf die Gag-spezifische mukosale und systemisch humorale Immunantwort hatte. Der zunachst anhand von Varianten ohne Mimotop demonstrierte Adjuvans-Effekt von chimarem CTB (mit und ohne Transmembrandomane) blieb auch bei Prasentation eines Mimotops erhalten. In weiteren Immunisierungsexperimenten zeigte sich, dass die Immunantwort weitestgehend auf das verabreichte Mimotop fokussiert werden konnte. So fuhrte eine heterologe Prime-Boost Strategie mit einer gp41 kodierenden DNA Vakzine, gefolgt von der Verabreichung des loslichen CTB-Mimotop Fusionsproteins zur Induktion Mimotop-spezifischer HIV-1 Env Antikorper und einer moderaten, mehrere HIV-Klassen ubergreifenden Neutralisationsaktivitat. Selbst eine heterologe Prime-Boost-Immunisierung mit einer das Gruppen-spezifische Antigen (Gag) kodierenden DNA Vakzine und einer Kombination aus VLPs und loslichem CTB-Mimotop Fusionsprotein induzierte Mimotop-spezifische Antikorper. Die Verabreichung von uber eine Transmembrandomane auf VLPs prasentiertem CTB erzielte nach einer DNA Grundimmunisierung Mimotop-spezifische HIV-1 Env Antikorper bei Mausen und Kaninchen. Das hier entwickelte System der Prasentation eines Mimotops durch chimares CTB auf der Oberflache von VLPs oder auch in loslicher Form ist somit ein vielversprechendes Konzept im Rahmen der HIV-Impfstoffentwicklung.