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Gewählte Publikation:

Publikationstyp: PhD-Arbeit
Dokumenttyp:

Jahr: 2013

AutorInnen: Bachler, Barbara

Titel: Novel Biopanning Strategies: Characterization of HIV-1-specific Antibody Responses in Vaccine-protected Primates.

Quelle: PhD-Arbeit, Vet. Med. Univ. Wien, pp. 103.


Betreut von:

Klein Dieter

Begutachtet von:
Jensen-Jarolim Erika

Einrichtung:
VetCore


Abschluss Datum: 14.03.2014


Abstract:
Auch nach 30 Jahren intensiver Forschung sind die zum Schutz benötigten Immunantworten gegen eine HIV-Infektion noch nicht im Detail beschrieben. Für die Charakterisierung von immunogen- und/oder Virus-spezifischen Immunantworten wird unter anderem das chimäre Simiane-Humane Immunodefizienz Virus (SHIV)-Modell verwendet, das auf der Immunisierung und kontrollierten SHIV-Inokulation (challenge) von biologisch relevanten nicht-humanen Makaken beruht. Unsere Forschungsgruppe hat mehrere verschiedene Immunisierungsstudien in Rhesusaffen durchgeführt und konnte zeigen, dass ein partieller beziehungsweise auch kompletter (steriler) Schutz gegen eine Infektion mit heterologen CCR5-spezifischen Simianen-Humanen Immunodefizienz Viren (SHIVs) vom Subtyp C (SHIV-C) möglich ist. Das Ziel der vorliegenden Studie lag in der Charakterisierung des humoralen Immunsystems in jenen immunisierten Affen, die einen effektiven Schutz gegen SHIV Infektionen entwickelt hatten. Dabei sollte vor allem auf zwei Fragestellungen näher eingegangen werden: i) Inwiefern unterscheiden sich die Antikörperantworten in immunisierten, geschützten Affen von den Antworten in immunisierten Affen, die aber keinen effizienten Schutz gegen die SHIV Infektion entwickelten hatten und ii) hatte die Inokulation mit heterologen SHIV-Cs quantitative und/oder qualitative Auswirkungen auf bereits vorhandene, Immunogen-induzierte Antikörper in geschützten Affen ¿ obwohl keine Viruslast in diesen Tieren detektierbar war? Um diese Fragestellungen zu beantworten, wurde die Methode des Peptide Phage Display angewendet und neue Selektionsstrategien entwickelt, die eine gezielte Identifizierung von Antikörperantworten an definierten Zeitpunkten ermöglichen sollten. Eine dieser neuen Strategien, das sogenannte "protection-linked (PL) biopanning", hatte zum Ziel jene Antikörper zu charakterisieren, die durch die Immunisierung induziert wurden und eine schützende Funktion gegen die SHIV-Inokulation hatten. Dafür wurde das polyklonale Plasma eines geschützten Affen für die positive Selektionsrunde des biopannings und das Plasma eines nicht geschützten Affen für die negative Selektionsrunde verwendet. Mit dieser Strategie sollte die Anzahl an rekombinanten Phagen, die ¿schützende¿ Antikörper erkennen, angereichert, während die Phagen spezifisch für bindende, aber ¿nicht-schützende¿ Antikörper dezimiert werden sollten. Nach mehreren Runden positiver und negativer Selektion wurden isolierte Phagen auf ihre Homologie mit den Proteinsequenzen der Immunogene verglichen (HIV-1 gp160, HIV-1 Tat und SIV Gag-Pol) und eine konservierte Region auf dem N-terminus (NT) des HIV-1 Tat Proteins identifiziert: Nur geschützte Affen zeigten eine robuste Antikörperantwort gegen dieses Epitop. Darüber hinaus wurden manche dieser Tat-spezifischen rekombinanten Phagen (Tat Mimotope) auch von einem neutralisierenden monoklonalen anti-Tat Mausantikörper erkannt, das wiederum darauf hindeutet, dass diese Mimotope ein neutralisierendes Antikörperepitop repräsentieren. Im Weiteren hatte aufgereinigtes, polyklonales IgG von geschützten Affen eine Tat-neutralisierende Aktivität in vitro. Letztendlich konnte eine signifikante inverse Korrelation zwischen der vorhandenen anti-NT Antikörpermenge und der Viruslast gezeigt werden und von daher lässt sich ein Zusammenhang zwischen diesen Antikörperantworten und dem Schutz gegen eine SHIV-Infektion vermuten. Für die Beantwortung der zweiten Fragestellung wurden die HIV-spezifischen Antikörperantworten in fünf geschützten Affen an Zeitpunkten vor und nach der heterologen SHIV-C Inokulation analysiert. Obwohl keiner der fünf getesteten Affen je eine nachweisbare Viruslast zeigte, waren die Antikörpertiter, spezifisch für das virale Hüllprotein (Envelope, Env) nach mehrfachen SHIV-Inokulationen in vier der fünf getesteten Affen erhöht. Im nächsten Schritt wurde ein neue Phagen Display-basierte Affinitätsselektion angewendet um rekombinante Phagen spezifisch für Antikörper, die nur nach - aber nicht vor - der viralen Inokulation vorhanden waren, zu isolieren. Mit diesem sogenannten ¿subtractive biopanning¿ konnten Mimotope mit Homologien zu dem V3 loop des viralen Hüllproteins identifiziert werden. Die detaillierte Analyse der V3-spezifischen Antikörperantworten in zwei geschützten Affen zeigte, dass die mehrfache SHIV Inokulation nicht nur die Menge an bereits vorhandenen, immunogen-induzierten Antikörperantworten erhöht hatte, sondern auch neue Antikörper gegen sogenannten ¿neo-antigens¿, präsentiert durch den heterologen Virus, induziert hatte. Zusammengefasst beschreibt die vorliegende Arbeit i) die erfolgreiche Entwicklung einer neuen Phagen Display-basierten Selektionsstrategie, die für die detaillierte Charakterisierung von schützenden Antikörperantworten im Kontext von Vakzinestudien angewendet werden kann, ii) Tat-spezifische Antikörper als Korrelation einer schützenden Immunantwort gegen SHIV-Infektion, und iii) mögliche Konsequenzen einer Virusinokulation auf vakzine-induzierte Antikörper in geschützten Affen, obwohl keine Viruslast in diesen Tieren nachweisbar war. Diese Daten könnten sowohl die zukünftige Entwicklung einer AIDS Vakzine als auch die Auswertung von Immunogenitätsdaten im Rahmen einer klinischen Studie beeinflussen.


Im Rahmen der Hochschulschrift entstandene Publikation(en):

Watkins, JD; Sholukh, AM; Mukhtar, MM; Siddappa, NB; Lakhashe, SK; Kim, M; Reinherz, EL; Gupta, S; Forthal, DN; Sattentau, QJ; Villinger, F; Corti, D; Ruprecht, RM (2013): Anti-HIV IgA isotypes: differential virion capture and inhibition of transcytosis are linked to prevention of mucosal R5 SHIV transmission. AIDS. 2013; 27(9):F13-F20
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Bachler, BC; Humbert, M; Palikuqi, B; Siddappa, NB; Lakhashe, SK; Rasmussen, RA; Ruprecht, RM (2013): Novel biopanning strategy to identify epitopes associated with vaccine protection. J Virol. 2013; 87(8):4403-4416
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Bachler, BC; Humbert, M; Lakhashe, SK; Rasmussen, RA; Ruprecht, RM (2013): Live-virus exposure of vaccine-protected macaques alters the anti-HIV-1 antibody repertoire in the absence of viremia. Retrovirology. 2013; 10:63
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