title: Targeting Subtype-Independent Immune Responses Against Influenza A Virus
title: Einsatz Subtyp-unabhängiger Immunreaktionen gegen das Influenza A Virus
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Wittwer, Kevin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2022
Subjects: non-neutralizing antibodies
Impfstoff
heterologous immunity
Influenza A Virus
Vakzin
Heterologe Immunität
vaccine
Medical sciences Medicine
Medizin
ADAR1
Nicht-neutralisierende Antikörper
innate immunity
Angeborene Immunität

description: Influenza A Viren (IAVs) sind eine große Bedrohung für das Gesundheitssystem. Neben den saisonalen, auch „humanen“, IAVs, die jährlich Hundertausende Tote fordern, befeuert die Möglichkeit einer Reassortierung mit aviären IAVs die Sorge einer zukünftigen Pandemie. Momentan zugelassene Impfstoffe zielen darauf ab, Antikörper gegen die Kopfdomäne des Oberflächenproteins Hämagglutinin (HA) zu bilden, die das Virus effektiv neutralisieren können. Die stetige Veränderung des HAAntigens von Saison zu Saison macht es jedoch unverzichtbar, dass die vorhandenen Impfstoffe jedes Jahr neu angepasst werden. Zusätzlich ist gegen möglichweise auftretende, zoonotische IAVs dadurch auch kein Schutz gewährleistet. Es ist demzufolge dringend notwendig, dass subtyp-unspezifische Ansätze gegen IAVs entwickelt werden, sei es als Impfstoff, um die initiale Ausbreitung zu stoppen und die Bevölkerung zu schützen, oder als antivirales Medikament, um schwere Krankheitsverläufe abzumildern. In dieser Doktorarbeit wurden zwei unterschiedliche Projekte bearbeitet. Im ersten Projekt geht es darum, den Schutz gegen eine heterologe IAV Infektion nach einer vektor-basierten Immunisierung mit unterschiedlichen IAV Proteinen zu untersuchen und die zugrundeliegende Immunantwort zu charakterisieren. Das zweite Projekt zielt darauf ab den Effekt des zellulären Proteins ADAR1 (adenosine deaminase acting on RNA 1) auf die Replikation von IAV zu erforschen. Im ersten Projekt wurden die internen Proteine NP und M1 bezüglich ihres Schutzpotentials gegen heterologe IAV Infektionen untersucht und mit den momentan weit verbreiteten Ansätzen einer Immunisierung gegen die Stammdomäne des HA (HAstem) oder dem M2 Protein verglichen. Wir konnten zeigen, dass die Immunisierung mit NP und M2, aber auch H3stem mittels eines viralen Vektors die Schwere der Erkrankung einer heterologen IAV Infektion in Mäusen maßgeblich reduzieren kann und dass dies unabhängig von nachweisbaren T-Zell Antworten war. Eine Analyse der humoralen Immunantwort zeigt hohe IgG Titer, unterscheidbare IgG Subklassen-Profile gegen verschiedene IAVs und vor allem eine Aktivierung des murinen FcγRIV. Dieser ist dafür bekannt Antikörpervermittelte zellbasierte Zytotoxizität und –Phagozytose durch alveoläre Makrophagen auszulösen. Außerdem konnte keine Schutzwirkung durch eine Immunisierung mit M1 beobachtet werden, was mit der Abwesenheit von Antikörpern korreliert. Dieser Aspekt verdeutlicht erneut, dass die verabreichten Antigene keine T-Zell vermittelte Schutzfunktion ausübten, die in unseren Experimenten fälschlicherweise nicht detektiert worden wäre. Obwohl Antikörper gegen interne Proteine schon vor Jahrzenten beschrieben wurden, wurde ihnen bislang wenig Beachtung geschenkt. Der Hauptgrund dafür ist die Lokalisation der internen Proteine, da diese Fragen über den Schutzmechanismus durch humorale Immunantworten aufwerfen. Sie wurden daher in der Vergangenheit häufig vernachlässigt oder ignoriert. Obwohl keine Neutralisation der Viruspartikel stattfinden kann, können diese Antikörper jedoch Fc-vermittelten Schutz gegen homologe und auch heterologe Viren hervorrufen und so vor einem schweren Krankheitsverlauf schützen. Unsere Resultate bieten tiefere Einblicke in diese Mechanismen und korrelieren mit dem beschriebenen Potential von NP und M2 schützende Antikörperantworten auszulösen. Die vorliegenden Daten verdeutlicht daher, dass die beschriebenen Immunantworten bei der Entwicklung von zukünftigen IAV Impfstoffen nicht ignoriert werden sollten. Im zweiten Projekt dieser Dissertation wurden zwei verschiedene Zellkultur-Systeme genutzt, um den Effekt von ADAR1 auf die virale Replikation des IAV zu untersuchen. Wir konnten einen proviralen Effekt der Isoform ADAR1p150 in HeLa Zellen nachweisen, was mit bereits publizierten Daten aus anderen Zellkultursystemen übereinstimmt und das Konzept des proviralen ADAR1p150 bezüglich IAV festigt. Außerdem haben wir den Effekt von verschiedenen ADAR1 Isoformen in IAV infizierten MDCK Zellen charakterisiert, die mittels CRISPR/Cas9n gentechnisch verändert wurden. Dabei haben wir eine signifikante Hemmung der viralen Replikation in Abwesenheit von ADAR1p150 gezeigt. Des Weiteren führte eine IAV-Infektion in ADAR1-defizienten MDCK Zellen zu einem reduzierten Zelltod, was ebenfalls für ADAR1 als ein vielversprechendes Ziel eines Medikaments spricht. Patienten, die an einer IAV Infektion versterben weisen eine starke Schädigung des Lungengewebes durch eine überschießende Immun- und Entzündungsreaktion auf, die zum Zusammenbruch der epithelialen Barrierefunktion der Lunge führt. Unsere Ergebnisse, dass eine Inhibition von ADAR1 nicht notwendigerweise zu einer angeborenen Immunaktivierung führt, in Kombination mit Hinweisen auf einen verringerten Zelltod, bilden eine vielversprechende Basis für die weiteren Untersuchungen von ADAR1 als Ziel antiviraler Therapeutika.