Induktion neutralisierender Antikörper gegen transmembrane Hüllproteine von Retroviren

Abstract

Die Entwicklung effektiver Impfstoffe gegen die Erreger alter und neuer Infektionskrankheiten, wie HIV, Malaria, Tuberkulose und SARS, ist eine der größten Herausforderungen an die moderne Wissenschaft. Ziel dieser Arbeit war es, neutralisierende Antikörper gegen die transmembranen Hüllproteine (TM-Proteine) von Retroviren zu induzieren. Die TMProteine wurden gewählt, weil sie eine wichtige Rolle bei der Infektion spielen und im Unterschied zu den Oberflächenhüllproteinen deutlich stärker konserviert sind. Die Untersuchungen wurden am TM-Protein des endogenen Gammaretrovirus PERV und des humanen Immundefizienzvirus HIV durchgeführt. Obwohl derzeit keine in vivo-Übertragung von PERVs auf den Menschen beschrieben ist, zeigen Untersuchungen, dass PERVs in vitro an humane Zellen adaptieren und diese produktiv infizieren können. Damit stellen PERVs ein potentielles Risiko im Rahmen der Xenotransplantation dar. Durch die Immunisierung mit der rekombinant generierten Ektodomäne des TM-Proteins p15E von PERV konnte in allen Versuchstieren zweier Spezies (Ratten, Ziegen) neutralisierende Antikörper induziert werden. Die Epitopkartierung zeigt eine Bindung der Antikörper an Domänen im N-terminalen und C-terminalen Bereich der p15E-Ektodomäne. Die Ergebnisse der Experimente weisen auf die Bildung eines Konformationsepitops durch beide Domänen hin. Auf der Grundlage dieser Daten wurde ein Modell für den Mechanismus der Bindung und der Neutralisation erarbeitet. Durch diese Versuche konnte gezeigt werden, dass die präventive Immunisierung zukünftiger Transplantatempfänger eine mögliche Strategie zur Verhinderung einer möglichen Übertragung von PERVs darstellt. Die aus HIV-Infizierten isolierten, breit neutralisierenden monoklonalen Antikörper 2F5 und 4E10 binden an eine Domäne im C-terminalen Bereich der Ektodomäne des TMProteins gp41 von HIV, die ähnlich lokalisiert ist wie die bei PERV. Die Induktion 2F5- ähnlicher Antikörper ist bis zum heutigen Zeitpunkt noch nicht gelungen. Mittels Bindungsstudien und Hemmung der Neutralisation durch entsprechende synthetische Peptide wurde im N-terminalen Bereich von gp41 eine Domäne identifiziert, die an der hochaffinen Bindung von 2F5 entscheidend beteiligt ist. Diese Domäne ist ähnlich lokalisiert wie die bei PERV. Auf Basis dieser neuen Erkenntnisse wurden Immunisierungsstudien in Ratten durchgeführt. Zur Immunisierung wurden rekombinant hergestellte, beide Domänen von gp41- enthaltende Proteine, sowie synthetische Peptide, die von dem 2F5 Epitop und der neu identifizierten N-terminalen bindungsunterstützenden Domäne abgeleitetet wurden, eingesetzt. Die Immunisierung mit rekombinanten gp41-Proteinen führte nicht zur Induktion neutralisiernder Seren, jedoch konnten in zwei Fällen HIV-1-neutralisierende Antikörper durch Immunisierung mit entsprechenden synthetischen Peptiden induziert werden. Kontrollversuche bestätigen die HIV-Spezifität dieser neutralisierenden Seren. Diese Ergebnisse zeigen das hohe Potential des gewählten Ansatzes, der nun in weiteren Versuchen optimiert werden muss.