Replizierende foamyvirale Vektoren zur Stimulation einer effektiven und permanenten Immunantwort gegen HIV und tumorassoziierte Antigene

Abstract

Hinweis: Im Zeitraum vom 20.08.2015 bis zum 15.01.2016 war dem Datensatz eine veraltete Version der Dissertation beigefügt. Für wissenschaftliche Zwecke ist ausschließlich die nun beigefügte Version der Dissertation zu nutzen. Die alte Version muss gelöscht werden und darf nicht weiterverbreitet werden. Auf Basis der bislang zur Verfügung stehenden Methoden konnte weder ein effektiver HIV- Impfstoff entwickelt noch der durchschlagende Erfolg bei der Induktion einer anti-Tumorantwort erzielt werden. Aus diesem Grund ist es Aufgabe der Grundlagenforschung, innovative Lösungsansätze bereit zu stellen, um die Effektivität der Vakzinierung zu verbessern. Diesbezüglich zeigte der Einsatz von replikationskompetenten Vektorsystemen erste vielversprechende Ergebnisse im SIV-Primatenmodell. Hinsichtlich dieses Ansatzes war es Ziel dieser Dissertation, ein neues replika- tionskompetentes Impf-Vektor-System basierend auf simianen Foamyviren zu entwickeln, um eine effektive und permanente Immunantwort gegen definierte Antigene stimulieren zu können. Auf der Basis des foamyviralen Vektors pHSRV2/13 (PFV/HFV) erfolgte die Konstruktion von replizierenden PFV-ΔBet-Basisvektoren. In einer ersten Tierversuchsphase konnte durch ballis- tische Applikation der PFV-ΔBet-Deletionsmutanten via Gene Gun eine permanente PFV- gerichtete Antikörperantwort in Hamstern und Mäusen induziert werden. Die Entwicklung eines effektiven viralen Impf-Vektor-Systems bedingte maßgeblich die stabile Expression definierter Antigene unter Kontrolle der viralen Replikation. Durch die gezielte genetische Modifikation der PFV-ΔBet-Basisvektoren konnte eine Palette von Hybridviren mit variablen Replikations- und Antigen-Expressionseigenschaften generiert werden. Dabei war es möglich, eine stabile Expression von GFP und HIV-CTL-Epitopen über einen Zeitraum von 68 Tagen in vitro nachzuweisen. Im Anschluss erfolgte die Immunisierung von Hamstern und Mäusen mit den generierten PFV- HIV-Epitop-Hybridviren. Durch diese Hybridviren konnte eine permanente, PFV-gerichtete Anti- körperantwort über einen Zeitraum von knapp 400 Tagen induziert werden. Darüber hinaus ist es gelungen, die in vivo Replikation der generierten Impf-Vektoren über Re-Isolation des applizierten Impfvirus aus dem Gewebe eines infizierten Hamsters eindeutig nachzuwiesen. Einen endgültigen Beweis für die Funktionalität des generierten Impf-Vektor-Systems lieferte der geführte Nachweis einer induzierten HIV-Epitop-spezifischen T-Zellpopulation im Milzgewebe von immunisierten Mäusen knapp 400 Tage nach Applikation der Hybrid-Impfviren. Dabei wurde eine variable Immunantwort in Abhängigkeit zu den unterschiedlichen Eigenschaften der konstruierten Impf- Vektoren stimuliert. Dadurch konnte bewiesen werden, dass durch die Applikation von replizierenden foamyviralen Impf-Vektoren die Induktion einer starken und permanenten Immunabwehr prinzipiell möglich ist.

Attempts to develop a successful HIV vaccine or induce an effective anti-tumor response using the methods available have so far been unsuccessful. The evaluation of innovative strategies aimed at improving the efficacy of vaccination is therefore an important aspect of basic research. Recent studies using replication vector systems in the SIV-primate model have, in this respect, been promising. The aim of this thesis was therefore to develop a novel replication-competent vaccine vector system based on simian foamy viruses able to induce an effective and enduring immune response against defined antigens. Replicating PFV-ΔBet vectors were constructed using the foamy viral vector pHSRV2/13 (PFV/HFV) as a basis. An initial animal experiment demonstrated the induction of a long-lasting PFV-specific antibody response in hamsters and mice by gene gun ballistic application of the PFV-ΔBet deletion mutants. In order to be effective, a vaccine viral vector of this kind requires the stable expression of defined antigens under the control of viral replication. A variety of hybrid viruses with differing replication and antigen expression characteristics were generated by specific genetic modification of the PFV-ΔBet basis vectors. Virus replication and the stable expression of GFP and an HIV-CTL epitope string could be demonstrated for up to 68 days in vitro. Hamsters and mice were therefore inoculated with the PFV-HIV epitope hybrid viruses and a persistent PFV-specific antibody response was observed over a period of nearly 400 days. Furthermore, in vivo replication of the vaccine vectors was demonstrated by re-isolation of the inoculated virus from the tissues of an infected hamster. The functionality of the vaccine vector system was clearly demonstrated by the presence of HIV epitope-specific T-cells in the spleens of mice immunized almost 400 days previously with the hybrid viruses. The strength of the response appeared to depend on the particular characteristics of the vaccine vectors. These data demonstrate that is in principle possible to induce a strong and persisting immunity by application of replicating foamy virus vaccine vectors.