title: Masernviren als Impfstoffplattform gegen hochpathogene neu auftretende Viren
title: Measles virus as vaccine platform against highly pathogenic emerging viruses
Creators: name: Fiedler, Anna Helena
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Masernviren ,
Virologie , Impfstoffe
Coronavirus
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Institut für Virologie
Middle East , Respiratory Syndrom

description: Highly pathogenic viruses are a
      significant global danger since they can be spread by
      worldwide travel and trade almost without restriction. One
      particular threat comes from emerging infections, for which
      no adequate treatment options currently exist. To guard
      against local or global outbreaks of these viruses, the
      development of protective vaccines at an early stage is
      therefore a desirable form of intervention. Vector-based
      vaccine platforms, such as that of replication-competent
      recombinant measles virus (rMV), constitute good prospective
      vaccine candidates, since they have the potential to allow
      for an easy exchange of antigen-encoding genes, thereby
      enabling rapid vaccine production after standardisation. To
      assess their suitability as a potential vaccine platform
      against highly infectious viral pathogens, rMVs were
      generated as part of the practical element of this thesis.
      These encoded for antigens of the following emerging
      pathogens: Middle East respiratory syndrome coronavirus
      (MERS-CoV), influenza virus H7N9 or Crimean-Congo
      haemorrhagic fever virus (CCHFV). Insertions of
      antigen-encoding genes resulted in the detectable expression
      of the MERS-CoV spike glycoprotein in both membrane-bound
      (MERS-S) and soluble form (MERS-solS), the MERS-CoV
      nucleocapsidprotein (MERS-N), haemagluttinin or neuraminidase
      of H7N9 (H7 or N9), the CCHFV glycoprotein Gc (CCHFV-Gc); and
      the CCHFV-nucleocapsid protein (CCHFV-N), in cells infected
      with respective vaccines. Immunisation of MV susceptible mice
      with MERS-S-, MERS-solS-, H7-, or N9-encoding vaccines also
      resulted in the induction of humoral immune responses. These
      included virus-neutralising antibodies (nAbs), if mice were
      vaccinated with MV-MERS-S, MV-MERS-solS or MV-H7. Generation
      of syngeneic for the respective antigens' transgenic
      dendritic cell (DC) cell lines, moreover, enabled an
      efficient re-stimulation of antigen-specific T cells without
      knowledge of immunogenic epitopes or the availability of
      antigens as proteins. When using these transgenic DC cell
      lines, MV-MERS-S-, MV-MERS-solS-, MV-MERS-N-, and
      MV-H7-induced cellular immune responses were demonstrated in
      an IFN-γ-ELISpot. Moreover, MERS-S specific CD8+T cells of
      immunised mice responded to respective re-stimulation by
      MERS-S-dependent proliferation and MERS-S-specific
      cytotoxicity. A reduction of viral loads, as well as
      virus-induced inflammation of lung tissue, was observed in
      MV-MERS-S- or MV-MERS-solS-vaccinated mice within a MERS-CoV
      challenge model. This impressively demonstrated the
      protective efficacy of an MV-based vaccine against MERS-CoV.
      In the second part of this thesis, MERS-CoV-induced innate
      immune responses in human and murine antigen-presenting cells
      (APCs) were analysed. As a result, human plasmoid DCs (pDCs)
      were identified as a source of significant amounts of
      antiviral type I (IFN-α, IFN-β) and Typ III (IFN-λ)
      interferons (IFNs), which were secreted upon infection with
      MERS-CoV. As a so far exclusively-identified source of type I
      and III IFNs pDC might hence play a significant role in
      MERS-CoV-induced pathogenesis in humans. Thus, by using
      MERS-CoV as an example, this thesis identified several key
      interactions between an emerging pathogen and defined immune
      cells, which might prove to be of clinical significance,
      particularly in the future development of antiviral drugs. As
      potential vaccine candidate, an MV-based vaccine platform was
      generated as part of this thesis; and its protection efficacy
      was demonstrated. A rapidly conducted production of MV-based
      vaccine platforms against three different viral pathogens, an
      efficient induction of humoral and cellular immunity as well
      as protection efficacy in a challenge model indicated the
      potential of recombinant MV to be used as an effective
      vaccine platform to protect against emerging viral
      pathogens.
description: Hochpathogene Viren stellen eine
      globale Gefahr dar, da sie im Zuge des internationalen
      Personen- und Warentransportes fast ungehindert verbreitet
      werden können. Eine besondere Bedrohung geht dabei von
      neuartigen viralen Erregern aus, für die keine adäquaten
      Behandlungsmethoden implementiert sind. Um auf lokale oder
      sogar globale Ausbrüche dieser Viren angemessen reagieren zu
      können, besteht eine Maßnahme in der frühzeitigen Entwicklung
      schützender Impfstoffe. Vektorbasierende
      Impfstoffplattformen, wie z. B. replikationskompetente
      rekombinante Masernviren (rMV), sind für diese Zwecke
      besonders interessant, da diese nach Standardisierung einen
      einfachen Austausch der für Antigene kodierender
      Genabschnitte ermöglichen und somit eine schnelle Produktion
      erlauben können. Um ihre Eignung als protektive
      Impfstoffplattform gegen hochpathogene virale Erreger zu
      untersuchen, wurden innerhalb der vorliegenden Arbeit rMV
      hergestellt, welche jeweils für Antigene der neuartigen
      Erreger Middle East respiratory syndrom coronavirus
      (MERS-CoV), Influenza-Virus H7N9 oder des Erregers des
      hämorrhagischen Krim-Kongo-Fiebers (engl. Crimean-Congo
      haemorrhagic fever virus, CCHFV) kodierende Gene enthalten.
      Dieser Einbau ermöglichte eine hier nachgewiesene Expression
      des MERS-CoV Spike Oberflächenproteins in membrangebundener
      (MERS-S) oder löslicher Form (MERS-solS), des MERS-CoV
      Nukleokapsidproteins (MERS-N), des Hämagglutinins bzw. der
      Neuraminidase von H7N9 (H7 bzw. N9), des CCHFV Glycoproteins
      Gc (CCHFV-Gc) oder des CCHFV-Nukleokapsidproteins (CCHFV-N)
      in mit dem jeweiligen Impfstoff infizierten Zellen. Die
      Immunisierung MV-suszeptibler Mäuse mit MERS-S-, H7- oder
      N9-exprimierenden rMVs zeigte, dass humorale Immunantworten
      ausgelöst werden, bei denen nach Vakzinierung mit MV-MERS-S,
      MV-MERS-solS oder MV-H7 Virus-neutralisierende Antikörper
      (nAKs) nachgewiesen werden konnten. Die Herstellung von für
      die jeweiligen Antigene transgenen, zum Mausmodell syngenen
      Dendritische Zellen (Dendritic cells, DC)- Zelllinien
      ermöglichte zudem eine effiziente Re-stimulation von
      Antigen-spezifischen T-Zellen unabhängig der Kenntnis jeweils
      immunogener Epitope oder der Verfügbarkeit des Antigens in
      Proteinform. Mit Hilfe dieser Antigen-spezifischen
      DC-Zelllinien konnten durch MV-MERS-S, MV-MERS-solS,
      MV-MERS-N sowie MV-H7 induzierte zelluläre Immunantworten
      über IFN-γ-ELISpot nachgewiesen werden. MERS-S spezifische
      CD8+ T-Zellen aus immunisierten Tieren reagierten zudem mit
      einer MERS-S-abhängigen Proliferation und MERS-S spezifischen
      Zytotoxizität auf entsprechende Re-stimulation. Mit MV-MERS-S
      oder MV-MERS-solS vakzinierte Mäuse zeigten im
      Belastungsversuch mit MERS-CoV eine Reduktion der Viruslast
      sowie Virus-induzierter Entzündungsreaktionen im
      Lungengewebe. Dies demonstrierte eindrucksvoll die
      Schutzwirkung eines MV-basierenden Impfstoffkandidaten gegen
      MERS-CoV. In einem zweiten Teil dieser Arbeit wurden zudem
      durch MERS-CoV ausgelöste angeborene Immunreaktionen in
      humanen und murinen Antigen-präsentierenden Zellen
      untersucht. Dabei wurden humane plasmazytoide DCs (pDCs) als
      Quelle erheblicher Mengen antiviraler Typ I (IFN-α, IFN-β)
      oder Typ III (IFN-λ) Interferone identifiziert, die in Folge
      einer Infektion dieser Zellen mit MERS-CoV ausgeschüttet
      wurden. pDCs könnten als bisher einzig nachgewiesene Quelle
      antiviraler Typ I Interferone eine wichtige Rolle innerhalb
      der Pathogenese von MERS-CoV im Menschen einnehmen. Diese
      Arbeit zeigte folglich beispielhaft Interaktionen eines
      neuartigen Erregers, MERS-CoV, mit genau definierten
      Immunzellen, was die Entwicklung zukünftiger Therapien
      maßgeblich unterstützen könnte. Als potentieller
      Impfstoffkandidat wurde innerhalb dieser Arbeit eine
      MV-basierende Impfstoffplattform erzeugt und deren
      Schutzwirkung gezeigt. Die schnell umsetzbare Erzeugung
      solcher MV-basierenden Impfstoffkandidaten gerichtet gegen
      drei unterschiedliche virale Erreger, die effiziente
      Induktion humoraler und zellulärer Immunantworten sowie die
      Schutzwirkung im Belastungsversuch verdeutlichen das
      Potential von rMV als effiziente Impfstoffplattform gegen
      neuartige Erreger.