Influenza HA und der Einfluss von Zuckerstrukturen

Seit der H1N1 Influenza Pandemie der Jahre 2009 2010 haben US-Gesundheitsexperten beschlossen, bei der Entwicklung von Influenza Vakzinen rekombinanten DNA Technologien den Vorzug gegenüber Ei basierten Technologien zu geben. In Insektenzellen produzierte Influenza-Virus-ähnliche Partikel (VLPs) stellen einen vielversprechenden neuen Impstoff-Ansatz zur Verhinderung von Influenzavirus-Infektionen dar. Es hat sich jedoch gezeigt, dass verschiedene virale Subtypen erhebliche Unterschiede in den Zuckerstrukturen auf deren Oberfläche aufweisen. Da Hämagglutinin (HA) das wichtigste antigene Glykoprotein darstellt, muss diesem spezielle Aufmerksamkeit gewidmet werden. Auf der einen Seite könnte die Wirksamkeit eines Impfstoffs durch die Tatsache, dass bestimmte Glykane wichtige antigenen Stellen abschirmen, beeinträchtigt werden, auf der anderen Seite könnten bestimmte Zucker-Strukturen die Immunantwort verbessern, oder eine unerwünschte Immunantwort bis hin zu allergischen Reaktionen auslösen. Um die Auswirkung einzelner Zuckerstrukturen am viralen Hämagglutinin auf die Immunogenität ermitteln zu können, planen wir ein Set nicht-glykosylierter VLPs und VLPs mit oligomannosidischen bis hin zu komplexen biantennären Zuckerstrukturen zu produzieren. Erreicht wird dies unter Verwendung des kürzlich entwickelten SweetBac Systems. Dieses basiert auf der Integration von mehreren spezifischen Glycozymen in ein modifiziertes Baculovirus-Genoms (MultiBac). Die resultierenden SweetBac Genome können dann für die Expression von VLPs in diversen geeigneten Insekten-Zelllinien herangezogen werden. Um saubere VLP Präparationen zu erhalten, werden die Zellkulturüberstände mittels Polymethacrylat Monolithen, so genannten CIM-Disks und CIM-Tubes aufgereinigt. Die genaue Zusammensetzung und die Position der Zuckerstrukturen am HA wird mittels verschiedener massenspektrometrischer Methoden bestimmt. Um detaillierte Informationen über die Auswirkungen der verschiedenen Zuckerstrukturen auf die Immunogenität zu erhalten werden BALB/c Mäuse mit gereinigten VLPs immunisert und die Breite der Immunantwort sowie das allergene Potential ermittelt. VLPs die deutlich erhöhte immunogene Eigenschaften und einen hohen Grad an Kreuzreaktivität aufweisen werden schließlich in einer Challenge-Studie getestet.

Seit der H1N1 Influenza Pandemie der Jahre 2009 2010 haben US-Gesundheitsexperten beschlossen, bei der Entwicklung von Influenza Vakzinen rekombinanten DNA Technologien den Vorzug gegenüber Ei-basierten Technologien zu geben. In Insektenzellen produzierte Virus-ähnliche Partikel (VLPs) stellen einen vielversprechenden neuen Impfstoff-Ansatz zur Verhinderung von z.B. Influenzavirus-Infektionen dar. Biopharmazeutika die in Insektenzellen produziert werden haben jedoch den Nachteil dass sie teilweise eine reduzierte biologische Aktivität aufweisen und darüber hinaus unerwünschte Nebenwirkungen auslösen können. In diversen Studien konnte bereits gezeigt werden das unter anderem Zuckerstrukturen hierfür verantwortlich sein könnten. Aus diesem Grund haben wir uns damit beschäftigt die Immunogenität von in Insektenzellen produzierten Influenza VLPs zu bessern und gleichzeitig die Gefahr allergischer Reaktionen zu minimieren. Dendritische Zellen (DC) spielen eine wichtige Rolle in der Auslösung von Immunreaktionen indem sie diverse Antigene binden und aufnehmen. Diese Aufnahme basiert in vielen Fällen durch Mannose spezifische Rezeptoren. Um nun den Einfluss von Mannose Strukturen auf die Immunogenität von in Insektenzellen produzierten VLPs zu untersuchen haben wir die Zellen so verändert, dass VLPs mit einer hohen Zahl an Mannose Strukturen produziert werden konnten. In immunologischen Tests zeigten diese VLPs eine deutlich schnellere Bindung an DCs und infolge dessen eine deutlich gesteigerte Aufnahme in die Zelle.Das Vorhandensein weiterer Zuckerstrukturen, im Speziellen von Fucosen, birgt die Gefahr eines allergischen Schocks in dafür anfälligen Personen. Um nun den Syntheseweg von Fucose in Insektenzellen zu blockieren haben wir ein bakterielles Gen in das Baculovirusgenom integriert das es uns ermöglicht Produkte frei von Fucose herzustellen. In Bindungsstudien mit menschlichen Seren konnten wir dabei zeigen das die Bindung an spezielle IgE Antikörper, die für die Auslösung von allergischen Reaktionen mit verantwortlich sind, deutlich reduziert wurde.Diese Erkenntnisse können zusammengefasst dazu beitragen das Baculovirus / Insektenzellsystem als Plattform für die Produktion diverser Biopharmazeutika deutlich zu verbessern. Erreicht werden kann dies einerseits durch das Fine-tuning der Zuckerstrukturen und einer damit einhergehenden Steigerung der immunologischen Wirkung der hergestellten Produkte und auf der anderen Seite durch die Minimierung von allergischen Reaktionen.