Titelaufnahme

Titel
Fine specificity of the human antibody response after tick-borne encephalitis virus infection and vaccination / submitted by Johanna Jarmer
VerfasserJarmer, Johanna
Begutachter / BegutachterinHeinz, Franz X.
Erschienen2014
Umfang109 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2014
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)FSME Virus Infektion / FSME Virus Impfung / humane Antikörperantwort gegen FSME Virus / FSME Virus Neutralisation
Schlagwörter (EN)Tick-borne encephalitis virus infection / tick-borne encephalitis virus vaccination / human antibody response to tick-borne encephalitis virus / tick-borne encephalitis virus neutralization
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-2490 Persistent Identifier (URN)
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Fine specificity of the human antibody response after tick-borne encephalitis virus infection and vaccination [6.98 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Tick borne encephalitis (TBE) virus is a major human pathogenic flavivirus and closely related to yellow fever (YF), dengue, Japanese encephalitis (JE) and West Nile (WN) viruses. Antibodies induced by infection or vaccination protecting from disease mainly target the major viral envelope protein E. It tightly covers the virion surface in a herringbone like arrangement and contains three structural domains: DI, DII and DIII.

In this study, we dissected the antibody response to different structural parts of the virus surface in 43 TBE patients and 38 vaccinees, the functional properties of these antibody subsets as well as individual specific differences thereof. We produced recombinant TBE virus antigens representing isolated domains of E or combinations thereof, as well as the smaller surface protein prM (found in immature virions) and protein E of the related WN virus to detect antibodies cross reactive with both viruses. Using these tools, we established new in vitro assays to study the fine specificities of antibody responses. Analyses of sera with the different antigens showed a high degree of individual variation concerning the magnitude of the response, but also the relative proportions of different antibody subsets. Quantification of these portions and their contribution to virus neutralization was achieved by depletion of specific antibody subsets with our antigens from serum pools as well as individual sera. In both groups, the neutralizing determinants were confined to epitopes in the dimeric E protein but the involvement of more complex quaternary epitopes present at the virion surface only cannot be totally excluded. The response is dominated by antibodies to DII and/or its junction to DI, whereas DIII - immunodominant in mice - appears to be immunologically silent in humans.

In post infection sera, but not post vaccination sera, 25% of the virion response was directed to prM,without contributing to neutralization.

Antibodies cross reactive with WN virus E were found to be present to a low extent mainly in post vaccination sera and to target DII.

The results of our study provide new insights into the fine specificity and functional properties of antibodies elicited in the course of TBE virus infection and vaccination. Despite high individual variations, the main neutralizing determinants appear to be similar when the virus is encountered by the immune system either as replicating agent or in an inactivated form adsorbed to aluminum hydroxide. These findings can help to improve structure based strategies for the development of new vaccines also to other human pathogenic flaviviruses.

Zusammenfassung (Englisch)

Das Frühsommer Meningoenzephalitis (FSME) Virus ist ein wichtiges humanpathogenes Flavivirus und eng verwandt mit Gelbfieber, Dengue, Japanische Enzephalitis und West Nil (WN) Viren. Antikörper, die nach einer Infektion oder Impfung vor einer neuerlichen Erkrankung schützen, reagieren hauptsächlich mit dem viralen Hüllprotein E. Dieses bedeckt die Oberfläche in einer Fischgrätmuster ähnlichen Anordnung und beinhaltet drei strukturelle Domänen: DI, DII und DIII.

In dieser Studie haben wir die Antikörperantwort zu verschiedenen strukturellen Teilen der Virusoberfläche sowie die funktionellen Eigenschaften verschiedener Antikörper Untergruppen in Seren von 43 FSME Patienten und 38 Geimpften untersucht. Wir haben rekombinante FSME Virus Antigene produziert, wie isolierte Domänen von E oder deren Kombination, das kleinere Oberflächenprotein prM (präsent in unreifen Viren), sowie das E Protein des verwandten WN Virus um damit kreuzreaktive Antikörper zu detektieren. Unter Verwendung dieser Hilfsmittel haben wir neue in vitro Tests zur Untersuchung der Feinspezifität der Antikörperantwort etabliert.

Die Analyse von Seren mit den verschiedenen Antigenen zeigte ein hohes Maß an individueller Variation, sowohl in der Höhe der Antwort als auch in den relativen Proportionen verschiedener Antikörper Untergruppen. Die Quantifizierung dieser Anteile und deren Beitrag zur Virusneutralisation wurde durch Depletion spezifischer Antikörper Subpopulationen mit unseren Antigenen aus Serenpools und individuellen Seren erreicht. In beiden Gruppen war die Neutralisationsaktivität auf Epitope im dimeren E begrenzt. Die Beteiligung von Epitopen höherer Komplexität wie sie nur auf der Virusoberfläche zu finden sind konnte jedoch auch nicht völlig ausgeschlossen werden. Die Immunantwort wird von Antikörpern gegen DII und/oder deren Kontaktstelle zu DI dominiert, während DIII - immundominant in Mäusen - in Menschen immunologisch keine Rolle zu spielen scheint. In Post Infektionsseren, im Gegenteil zu Post Impfseren, war 25% der Virus spezifischen Antwort gegen prM gerichtet, allerdings ohne signifikanten Beitrag zur Virusneutralisation.

Antikörper die mit WN Virus E kreuzreagieren, wurden in geringem Ausmaß hauptsächlich in Post Impfseren gefunden und waren gegen DII gerichtet.

Die Ergebnisse unserer Studie liefern neue Erkenntnisse über die Feinspezifität und die funktionalen Eigenschaften von Antikörpern, die im Zuge einer natürlichen FSME Virus Infektion oder einer Impfung gebildet wurden. Trotz der hohen individuellen Variationgleichen sich die Hauptneutralisationsdeterminanten, unabhängig davon ob das Virus dem Immunsystem als replizierendes Agens oder in inaktivierter Form an Aluminiumhydroxid adsorbiert präsentiert wurde. Diese Erkenntnisse können bei der Verbesserung strukturbasierte Strategien zur Entwicklung neuer Impfstoffe, auch gegen andere humanpathogene Flaviviren, helfen.