Kosinska, Anna:

Improvement of therapeutic vaccination for the treatment of chronic hepatitis B in a preclinical model (woodchuck)

Duisburg, Essen (2011), VI, 211 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie
Fakultät für Biologie
Medizinische Fakultät » Universitätsklinikum Essen » Institut für Virologie
Roggendorf, Michael (Doktorvater, Betreuerin)
Westendorf, Astrid (GutachterIn)
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2011
Abstract:
Weltweit sind derzeit mehr als 360 Millionen Menschen mit dem Hepatitis B Virus (HBV) chronisch infiziert. Die empfohlenen Behandlungsstategien bei chronischer Hepatitis B, bestehend aus Interferon-α und/oder Nukleosid-Analoga, zeigen keine zufriedenstellenden Erfolge. In der Literatur ist beschrieben, dass die Viruspersistenz durch das Fehlen einer effektiven virusspezifischen T-Zellantwort mitunter verursacht wird. Daher stellt die Induktion einer HBV-spezifischen T-Zellantwort durch eine therapeutische Vakzinierung eine innovative Strategie zur Behandlung dar, um die Viruspersistenz zu überwinden. Die Schutzimpfung mit kommerziell erhältlichen HBV-Impfstoffen und DNA-Vakzinen in Patienten führt zu keiner ausreichenden Immunantwort, die HBV effektiv kontrolliert. Infolgedessen werden neue wirksame therapeutische Impfstoffe dringend benötigt. Das nordamerikanische Waldmurmeltier (Marmota monax; engl. woodchuck) ist ein nützliches, präklinisches Modell zur Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze in chronischen hepadnaviralen Infektionen. Bisherige Therapieansätze im Murmeltier Model, unter Verwendung von klassischen Protein- und DNA-Vakzinen waren ohne Erfolg. Die hohe Viruslast, die in chronischen hepadnaviralen Infektionen beobachtet wird, kann die effektive, virusspezifische T-Zellantwort beeinträchtigen. Aus diesem Grund werden wirksamere Impfstoffe, wie zum Beispiel eine Kombination aus rekombinanten viralen Vektoren und antivirale Behandlung benötigt, um eine andauernde antivirale Antwort zu erzielen.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine innovative therapeutische Strategie im Murmeltier-Model verfolgt, die in einer kombinierten Vakzinierungsstrategie aus optimierten DNA- und rekombinanten Adenoviralen Vektoren (AdV) sowie aus einer wirksamen, antiviralen Behandlung mit Entecavir (ETV) bestand. Es wurde angenommen, dass dieser Ansatz eine effektive Immunisierungsstrategie darstellt, um eine spezifische Immunantwort gegen das Murmeltier Hepatitis Virus (WHV) zu verbessern und als Ergebnis zu einer Eliminierung der chronischen WHV-Infektion führt.
Zu diesem Zweck wurden Vektoren konstruiert, die das Murmeltier Hepatitis Core Antigen (WHcAg) stark exprimieren: ein verbesserter DNA-Impfstoff (pCGWHc), ein Adenoviraler Vektor des Serotyps 5 (Ad5WHc) und einen chimären Ad5 mit präsentierenden Ad35 Fibern. Die Wirksamkeit dieser verbesserten Impfstoffe wurde zuerst in Mäusen und in naiven Murmeltieren getestet. Die durch pCGWHc verbesserte WHcAg Expression bewirkte eine signifikant stärkere CD8+ T-Zellantwort (Interferon γ Produktion) und höhere anti-WHc Level in C57BL/6 Mäusen als in zuvor verwendeten DNA Plasmid-Vakzinen. Im Vergleich zu DNA-Immunisierung konnte eine weitere Verbesserung der CD8+ T-Zellantwort erzielt werden, indem eine pCGWHc „prime-AdV boost“ Immunisierungsstrategie in Mäusen angewandt wurde. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass diese WHcAg-spezifischen CD8+ T-Zellen eine starke zytotoxische Aktivität in vivo besaßen. Zur weiteren Beurteilung der neuen „prime-boost“ Strategie wurden WHV-transgene Mäuse (1217 WHV Tg) immunisiert. Die Immunisierung rief eine unerwartete anti-WHc und anti-WHs Antikörperproduktion sowei eine WHcAg-spezifische CD8+ T-Zellantwort aus, die zu einer signifikanten Verminderung der WHV Replikation in den Mäusen führte. Im Anschluss wurde die heterologe Ad5/Ad35WHc Immunisierung in naiven Murmeltieren durchgeführt, welche eine starke zelluläre Immunantwort ausgelöste. Des Weiteren bot diese Immunisierungsstrategie effektiven Schutz vor einer WHV-Infektion. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass eine heterologe DNA-AdV Immunisierung eine weitaus stärkere WHV-spezifische Immunantwort induzieren kann, als die zuvor in Mäusen und Murmeltieren angewandten Immunisierungsstrategien. Zu diesem Zweck wurde diese neuartige DNA „prime-AdV boost“ Strategie dazu verwendet, chronisch WHV-infizierte Murmeltiere in Kombination mit ETV für 23 Wochen zu behandeln. Ausgehend von Woche 8 erhielten 5 der chronisch WHV-infizierten Murmeltiere 9 Immunisierungen mit den DNA-Plasmiden, welche WHcAg und WHsAg sowie Ad5WHc und Ad35WHc exprimieren. Zum ersten Mal konnte eine signifikante WHsAg- und WHcAg-spezifische Proliferationsantwort (CD4) und Degranulationsantwort (CD8) in allen chronisch infizierten Murmeltieren detektiert werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass 2 aus 4 immunisierten Murmeltieren, die die Behandlung mit ETV und Vakzine abgeschlossen hatten, eine anhaltende antivirale Immunantwort aufwiesen.
Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass der gewählte therapeutische Ansatz eine wirksame T-Zellantwort induziert und eine effektive Behandlungsstrategie zu sein scheint, um eine anhaltende Kontrolle von chronischen hepadnaviralen Infektionen zu erzielen. Die in dieser Arbeit beschriebenen Befunde im prä-klinischen Model könnten die Basis für eine klinische Studie zur therapeutischen Vakzinierung zur Immuntherapie chronischer HBV-infizierter Patienten darstellen, die in Kombination mit antiviralen Agentien in der Lage ist eine starke anti-Core T-Zellantwort zu erzielen.

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