Genetically capsid-modified adenovirus vectors as nanoparticle vaccines

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In dem geplanten Projekt sollen im Friend-Retrovirus- (FV-) Modell antiretrovirale Vak-zinierungsstrategien mittels Adenovirus-Vektoren (AdV), die das Impfantigen sowohl kodieren als auch auf der Ad5-Kapsidoberfläche in einem repetitiven Array präsentieren, untersucht werden. Das FV ist ein immunsuppressiver retroviraler Komplex, der aus dem replikationsdefekten, pathogenen Spleen Focus Forming Virus (SFFV) sowie dem replikationskompetenten, nicht-pathogenen Helfervirus Friend Murine Leukemia Virus (F-MuLV) besteht. In permissiven Mäusen kommt es bei Infektion mit FV zur Entwicklung einer Erythroleukämie und Splenomegalie. Um die Oberflächenkomponente des F-MuLV-Hüllproteins (Envgp70) auf der Ad5-Kapsidoberfläche zu präsentieren, fusionierten wir Envgp70 an den C-Terminus des Ad5-Kapsidproteins pIX. Wir generierten AdV, die das Fusionsprotein pIX-Envgp70 kodieren und somit Envgp70 auf dem Kapsid präsentieren (mittels Western Blot-Analyse bestätigt). Wir konnten zeigen, dass die prophylaktische Prime-Boost-Vakzinierung von FV-permissiven CB6F1-Hybridmäusen mit Ad5-Vektoren die pIX-Envgp70 und F-MuLV-Gag kodieren zu einer signifikant niedrigeren Viruslast und geringeren Milzgröße nach intravenöser FV-Belastungsinfektion führte als in der Kontrollgruppe die mit F-MuLV-Env- und -Gag-kodierenden AdV vakziniert wurden. Der verbesserte Impfschutz korrelierte mit signifikant höheren F-MuLV-neutralisierende Antikörper-Titern und vermehrter Interferon-γ-Produktion in CD4+ und CD8+ T-Zellen. Um den Einfluss Ad5-neutralisierender Antikörper zu mindern verwendeten wir für die Boost-Vakzinierung Vektoren mit dem Fiber-Shaft/-Knob von Ad35. Das primäre Ziel des geplanten Projektes ist den zugrunde liegenden Mechanismus für den verbesserten antiretroviralen Immunschutz der Ad5-basierenden Nanopartikel-Vakzine im FV-Modell zu untersuchen. So sollen u.a. die Rolle der Präsentation von Envgp70 auf dem AdV-Kapsid, die Kreuzpräsentation (cross-presentation) des auf dem Kapsid präsentierten Antigens durch dendritische Zellen (DC) und die schützenden Immuneffektor-Mechanismen charakterisiert werden. Das sekundäre Ziel des geplanten Projektes ist es, Strategien zu untersuchen, um die Ad5-Nanopartikel-Vakzine weiter zu verbessern. Erstens soll untersucht werden, ob durch eine Präsentation von Envgp70 auf dem AdV-Kapsid in nativer Orientierung als Monomer oder Trimer die Effizienz der Vakzine gesteigert werden kann. Hierzu sollen zwei Strategien untersucht werden: 1. Genetische Fusion von Envgp70 an den N-Terminus des Ad5-Kapsidproteins pIIIa. 2. Genetische Fusion jeweils eines Covalys Protein-Tags an den C-terminus von pIX und Envgp70 und kovalente Bindung mit Hilfe eines Crosslinker-Moleküls. Zweitens soll untersucht werden, ob die Präsentation von Gag auf dem AdV-Kapsid den Immunschutz verbessert. Des Weiteren sollen Envgp70 zusammen mit der Ektodomäne des Transmembranproteins Envp15E auf dem AdV-Kapsid präsentiert werden. Abschließend soll, im Sinne eines „proof of prin-ciple“, untersucht werden ob der Effekt der Ad5 Nanopartikel-Vakzine verbessert werden kann, wenn die Transduktion von DCs durch die Inkorporation eines single-chain-Antikörpers spezifisch gegen DC-SIGN (CD209) in das AdV-Kapsid gesteigert werden kann. Der derzeitige Stand der Arbeiten lässt einen Beitrag für die Herstellung wirksamerer Vektor-basierender Split-Vakzine gegen persistierende virale Infektionen oder Tumore erwarten.