Titelaufnahme

Titel
Immunization with Immune Complexes modulates the fine-specificity of the antibody response to a flavivirus antigen
Verfasser / VerfasserinTsouchnikas, Georgios
Begutachter / BegutachterinHeinz, Franz Xaver
Erschienen2015
Umfang102 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Immunisierung / Immunkomplexe / Flavivirus / FSME Virus / E-Protein / Antikörper
Schlagwörter (EN)Immunization / Immune Complexes / Flavivirus / TBE Virus / Envelope Protein / Antibody
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-2988 Persistent Identifier (URN)
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Immunization with Immune Complexes modulates the fine-specificity of the antibody response to a flavivirus antigen [7.58 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Immunkomplexe, die für Immunisierungen verwendet werden, aber auch solche, die sich in vivo mit präexistierenden Antikörpern bilden, können die Immunantwort auf das Antigen mittels verschiedener Feedback-Mechanismen modulieren. Abhängig von der spezifischen Antigen-Antikörper Interaktion kann sich diese Feedback-Regulation als Verstärkung aber auch als Unterdrückung der Antikörperantwort auswirken.

Des Weiteren können Antikörper in Immunkomplexen auch Epitop-spezifische Effekte auslösen und damit die Spezifiät der induzierten Antikörper verändern. Da die Spezifität von Antikörpern für verschiedene Determinanten von Antigenen Auswirkungen auf die funktionelle Aktivität von polyklonalen Seren haben können, sind Veränderungen in der Zusammensetzung der nach Immunisierung gebildeter Antikörperpopulationen für eine effektive Immunantwort relevant.

Inhalt dieser Dissertation ist die Untersuchung der Antikörperantwort gegen ein Flavivirus Antigen, das in Form von Immunkomplexen zur Immunisierung verwendet wurde, und zwar sowohl in Bezug auf Veränderungen des Ausmaßes als auch der Feinspezifität. Dazu wurden Mäuse mit dem Oberflächenprotein E (Envelope) des Frühsommer-Meningo-Enzephalitis (FSME) Virus entweder allein, oder als Immunkomplex mit einem von drei monoklonalen Antikörpern immunisiert, die jeweils an eine der drei strukturellen Domänen (DI, DII, DIII) des E Proteins binden.

Da das E Protein eine modulare Organisation aufweist, konnten Unterschiede in der Feinspezifität der Antikörperantwort in Immunassays mit rekombinant hergestellten Einzeldomänen oder Domän-Kombinationen des E Proteins und deren Mutanten aufgelöst werden.

Unsere Analysen ergaben, dass die Immunisierung mit Immunkomplexen mit dem DII-spezifischen monoklonalen Antikörper A3 die Feinspezifität der Antikörperantwort im Vergleich zur Kontrollimmunisierung mit dem E Protein allein stark veränderte. Wir konnten für diese Ergebnisse eine mechanistische Erklärung finden, indem wir zeigten, dass der monoklonale Antikörper A3 eine Dissoziation des E-Dimeren in Monomere bewirkt und dadurch neue antigene Bereiche exponiert werden. Mittels entsprechender Fab Fragmente konnte auch nachgewiesen werden, dass dieser Mechanismus der E Dimer-Dissoziation Fc-unabhängig ist und durch eine Bindungs-induzierte Veränderung der Konformation im E Protein ausgelöst wird. Diese Antikörper-induzierte Konformationsänderungen führen offensichtlich auch zu einer Dissoziation der E Dimere an der Oberfläche des Viruspartikels. Im Gegensatz dazu konnte im Fall des DIII-spezifischen monoklonalen Antikörpers B4 ein anderer Mechanismus ("Epitop-Shielding") für die veränderte Antikörperantwort verantwortlich gemacht werden.

Unsere Ergebnisse liefern direkte mechanistische Erkenntnisse über Struktur-spezifische Veränderungen eines Immunogens durch gebundene Antikörper, die wiederum zu einer Veränderung in der Spezifität der polyklonalen Antikörperantwort führen. Solche Phänomene können in natürlichen Situationen relevant sein, wenn präexistierende Antikörper in vivo Immunkomplexe bilden. Dies kann in Sekundärinfektionen, Booster-Immunisierungen, aber auch nach Erst-Infektionen/Immunisierungen der Fall sein, wenn neu gebildete Antikörper auf ihr Antigen treffen.

Immunkomplexe können auch bei Infektionen oder Impfungen von Kindern mit maternalen Antikörpern, aber auch bei Sekundär- Infektionen/Impfungen mit heterologen Flaviviren, die Immunkomplexe mit kreuzreaktiven Antikörper bilden, eine Rolle spielen. Diese Aspekte der Immunkomplex-modulierten Antikörperantwort können auch bei der Entwicklung und Anwendung von Impfstoffen von Bedeutung sein.

Zusammenfassung (Englisch)

The use of immune complexes (ICs) for immunization and ICs formed in vivo with pre-existing antibodies can modulate the immune response to the antigen via several antibody feedback-mechanisms.

Depending on the specific antigen-antibody interaction, feedback regulation can result in several-fold enhancement, but also in suppression of the specific antibody response. In addition, antibodies in ICs can also exert epitope-specific effects and change the specificity of antibodies induced. Since in polyclonal sera, the specificity of antibodies to different antigenic sites can affect functional activity, variations in the antibody composition can be relevant for an effective immune response.

The central objective of this thesis was to investigate changes in the magnitude and the fine-specificity of the antibody response to a flavivirus antigen when administered as ICs. For that purpose, we administered the tick-borne encephalitis (TBE) virus soluble envelope (sE) protein alone or as ICs with monoclonal antibodies (mabs) directed to each of the three structural domains (DI, DII, DIII) of this protein in a mouse immunization-study. Due to the modular organization of sE, the fine-specificity of the polyclonal antibody responses could be dissected by immunoassays using recombinantly produced single domains or domain-combinations of sE and mutants thereof. Our analyses revealed that immunization with the IC containing the DII-specific mab A3 strongly modulated the fine-specificity of the antibody response in comparison to immunization with sE alone. We were able to find a mechanistic explanation for these results by demonstrating that this mab dissociates the sE dimer into monomers, and thus exposes new immunogenic epitopes. By the use of corresponding Fab fragments, it was shown that this mechanism of sE dimer dissociation is Fc-independent and can be attributed to a binding-induced conformational change of sE. Moreover, we could demonstrate that this mab is also able to dissociate E dimers at the surface of the virus. A different mechanism was found for the DIII-specific mab B4, which reduced the response to the whole virion by shielding its highly surface-exposed epitope on the lateral-ridge of DIII.

Our results provide direct mechanistic insights into the structure-specific modulation of an immunogen by bound antibodies that lead to a change in the specificity of polyclonal antibody responses.

Such phenomena can be relevant in natural situations with preexisting antibodies forming ICs in vivo. This holds true in the course of secondary infections or booster immunizations, but possibly also in primary immunizations in which newly formed antibodies encounter the antigen. ICs may also play a role upon infection/vaccination of children with maternal antibodies, and upon secondary infection/vaccination with heterologous flaviviruses, forming ICs with cross-reactive antibodies.

Furthermore, our study provides new aspects to be considered in the design of vaccines.