Struktur-basiertes Design einer epitop-fokussierten Hepatitis C virus Vakzine

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Krey; Professor Dr. Thomas Pietschmann
• Fachliche Zuordnung: Virologie ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323016498

Geschätzte 170 Millionen Menschen sind weltweit mit dem Hepatitis C Virus (HCV) infiziert; eine chronische HCV Infektion ist einer der wichtigsten Ursachen für Leberzirrhose und Lebertumoren. Die kürzlich entwickelten antiviralen Medikamente erzielen beeindruckende Heilungsraten, die hohen Kosten und die Entwicklung therapie-resistenter HCV Stämme unterstreichen jedoch die medizinische Notwendigkeit der Entwicklung eines HCV Impfstoffes. Zahlreiche Studien haben die Bedeutung von neutralisierenden Antikörpern (nAk) für den Schutz vor einer persistenten Infektion demonstriert. Kürzlich beschriebene Strukturanalysen von nAk Fragmenten in Komplex mit Epitop-Peptiden oder dem HCV Glykoprotein E2 stellen die Basis für ein rationales Impfstoffdesign dar. Die meisten nAk sind gegen die Rezeptorbindungsstelle (CD81) im E2 gerichtet, aber virale Evasionsmechanismen (z.B. ein Zuckerschild, immundominante "Decoy"-Epitope und eine ausgeprägte konformationelle Flexibilität) verhindern eine effiziente Immunerkennung von E2."In silico" Designmethoden zur Impfstoffoptimierung haben neue Wege für struktur-basiertes Impfstoffdesign geebnet. Solche Ansätze erlauben die Einbettung spezifischer HCV Epitope in ein Trägerprotein bekannter Struktur, um die Antikörperantwort auf Neutralisierungsepitope zu fokussieren.Das Ziel dieses Projekts ist die Nutzung solcher neuartiger Ansätze für das Design von Immunogenen, die verstärkt nAks gegen HCV induzieren. Wir werden uns auf Neutralisierungsepitope in den HCV Glykoproteinen E1 und E2 konzentrieren, darunter sowohl lineare als auch konformationelle Epitope - also zwei unterschiedliche Komplexitätsstufen für das Immunogendesign. Für jedes dieser Epitope werden wir epitop-fokussierte Immunogene modellieren und exprimieren. Die vielversprechendsten Kandidaten werden biochemisch und strukturell charakterisiert; anschließend werden wir ihre Fähigkeit testen, eine spezifische Ak-Antwort in Mäusen zu induzieren. Wir werden quantifizieren, wieviele Ak aus den post-Immunisierungs-Seren an HCV E2 binden und vor allem die neutralisierende und kreuzneutralisierende Aktivität dieser Seren bestimmen. Schließlich werden wir monoklonale Ak aus B-Gedächtniszellen ausgewählter immunisierter Mäuse isolieren und diese funktionell und strukturell charakterisieren.Dieses Projekt bietet einen neuen Ansatz für die struktur-basierte Entwicklung einer HCV Vakzine. Da strukturelle Analysen von HCV Neutralisierungsepitopen in Komplex mit nAk Fragmenten rar sind, wird die Co-Kristallisierung der neuen Immunogene mit charakterisierten nAk Fragmenten, welche die eingebetteten Epitope erkennen, unser Verständnis der Interaktionen des humoralen Immunsystems mit den viralen Glykoproteinen signifikant erweitern. Zusätzlich können die mit diesem Projekt entwickelten Designmethoden zur Impfstoffoptimierung auf andere Krankheitserreger wie z.B. HIV, Influenza oder Malaria, für die noch kein effizienter Impfstoff zur Verfügung steht, übertragen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Bruno Correia
• Kooperationspartner: Dr. Alexander W. Tarr