Targeting der humoralen und zellulären Immunantwort

"Internal image" Antikörper sind eine Unterklasse von anti-idiotypischen Antikörpern die die Antigensbindungsstelle von anderen Antikörpern, welche einen Abdruck vom Epitop enthalten funktionell oder sogar strukturell nachahmen können. Basierend auf diesem Mechanismus wurde ein anti-idiotypischer Antikörper (Ab2/3H6) gegen den vielversprechenden humanen monoklonalen Antikörper 2F5 generiert, der in der Lage ist eine Anzahl von primären HIV-1 Isolaten zu neutralisieren. Weil die Entwicklung von 2F5-ähnlichen Antikörpern bis jetzt fehlgeschlagen ist und die Expression und passive Verabreichung von monoklonalen Antikörpern (mAb) generell sehr teuer ist wird die Notwendigkeit einer aktiven Immunisierung immer noch gebraucht. Ab2/3H6 ist einer dieser potentiellen Impfstoff-Kandidaten, welcher leicht sowohl HIV-infizierten Patienten als auch gesunden Individuen verabreicht werden kann. Im Rahmen dieses FWF-Projektes wird der chimäre Ab2/3H6 vollständig humanisiert um (1) die unspezifische Human gegen Maus Antikörper (HAMA) Antwort zu minimieren und (2) die spezifische Immunantwort gegen die Antigenbindungsstelle von Ab2/3H6 zu erhöhen. Zusätzlich fokussieren wir uns auf die zelluläre Immunantwort da diese Art von Immunreaktion eine wichtige Rolle in der Entwicklung eines aktiven Impfstoffs gegen HIV-1 spielt. Das wird mit Hilfe eines neuen humanen Ab2/3H6/Interleukin-15 Fusionsproteins durchgeführt welches weiter in vitro und zuletzt in vivo untersucht wird. Wir wollen auch den Nutzen einer spezifischen Tetanus Toxinsequenz untersuchen, welche die spezifische Immunogenität von Ab2/3H6 erhöht. Die in vivo Studien werden in einem Kaninchen Tiermodell durchgeführt da diese Spezies in der Lage ist lange CDRs (complementarity determining regions) zu produzieren die für eine 2F5-ähnlichen Immunantwort wichtig sind, ähnlich wie im Mensch. Schlussendlich wollen wir eine Kristallstruktur vom 2F5/Ab2/3H6 Komplex erstellen um das Geheimnis der restlichen essentiellen Kontaktstellen des monoklonalen Antikörpers 2F5 für die fortgeschrittene Impfstoffentwicklung zu ergründen.

HIV/AIDS ist trotz großer Fortschritte in der Therapie noch immer eine unheilbare Krankheit. Heute haben 55% der Bevölkerung weltweit Zugang zu anti-retroviralen Therapien, sodass es zwischen 2006 und 2011 zu folgender Verbesserung der HIV-Statistik kam: i) Rückgang der Personen die mit HIV leben (minus 13 %), ii) Neuinfektionen minus 33 % und iii) Personen, die an den Folgen von AIDS starben minus 40 %. Dieser Erfolg führte in großen Teilen der Bevölkerung fälschlicherweise zu der Annahme, dass HIV/AIDS eher eine chronische als eine unheilbare Krankheit ist. Trotzdem stellt die HIV/AIDS Pandemie weltweit eine substantielle Gefahr für das soziale und wirtschaftliche Leben dar, sodass ein Impfstoff die die Anzahl der neu infizierten Personen reduzieren und einen immensen ökonomischen sowie sozialen Nutzen darstellen würde sowie langfristig die Pandemie beenden könnte. Die Aufgabe in diesem Projekt war das Potenzial eines anti-idiotypischen Antikörpers (Ab2/3H6) als möglichen HIV Impfstoffe zu untersuchen. Ab2/3H6 imitiert die Bindungsstelle des bekannten und potenten anti-HIV Antikörpers 2F5. Wenn Ab2/3H6 als Impfstoff eingesetzt wird, sollte dieser wieder Antikörper induzieren die dem 2F5 ähnlich sind und daher das HI Virus neutralisieren können. Um diese Fragestellung zu beantworten, wurden im Rahmen dieses Projektes zwei Aufgaben definiert: 1) Ist es möglich den Ab2/3H6 so zu verändern, dass bei Applikation nur mehr die Regionen die die Bindungsstelle nachahmen immunogen sind? 2) Würde die Verwendung von Immun-Modulatoren als Fusionspartner des Ab2/3H6 die Synthese von 2F5 ähnlichen Antikörpern erhöhen? Um die Immunogenität der Bindungsstelle des Ab2/3H6 zu erhöhen, wurde an den von der Maus abstammenden variablen Regionen des Antikörpers verschiedene Humanisierungsansätze (Resurfacing, CDR-grafting, Superhumanization) angewandt. Vier verschiedene humanisierte Ab2/3H6 Varianten wurden entwickelt und ihre Bindungsaffinität zu 2F5 im Vergleich zu der originalen Version des Ab2/3H6 charakterisiert. Das Bindungsverhalten zu 2F5 war bei der Resurfaced sowie der CDR-grafted Variante leicht reduziert oder vergleichbar mit dem original Ab2/3H6, während die Superhumanized Version keine Binding zu 2F5 zeigte. Die Immunogenität des humanisierten Ab2/3H6 wurde mit Hilfe von bioinformatischen Programmen bestimmt, welche vorhersagen, ob potentielle immunogene Epitope reduziert werden konnten. Zusammenfassend wurde hier erfolgreich die Humanisierung des Ab2/3H6 gezeigt. Weiters wurden versucht HIV-1 spezifische Antikörper in Hasen zu induzieren. Zu diesem Zwecke wurde Ab2/3H6 mit Immunmodulatoren fusioniert und damit Hasen immunisiert. Nach der Isolierung der Hasen Antikörper wurde festgestellt, dass spezifische HIV Antikörper nur in geringen Mengen gebildet wurden. Die Charakterisierung dieser 2F5 ähnlichen Antikörpern zeigte spezifische Bindungen an HIV-1. Interessanterweise wurden nur bei jenen Hasen HIV-1 spezifische Antikörper entwickelt, denen die immunmodulatorischen Fusionsproteine verabreicht wurden. Trotz dieser Spezifität zeigten diese 2F5 ähnlichen Antikörper keine Virus Neutralisierungsaktivität. Zusammenfassend wurde hier gezeigt, dass Ab2/3H6 alleine als Impfstoff nicht geeignet ist, aber die Verabreichung in einer Kombinationstherapie könnte für die Induktion von HIV-1 neutralisierenden Antikörpern vorteilhaft sein.