HIV-C: Effektivere Strategie für DC-Vakzinierung?

In kürzlich durchgeführten Experimenten konnten wir beobachten (1, 2), dass die Opsonisierung von HIV mit Komplementfragmenten (HIV-C) die Infektion und die Integrationseffizienz von viraler DNA in dendritischen Zellen (DCs) signifikant verstärkte. Im Gegensatz dazu wurde eine stark verminderte bzw. keine Infektion der und keine HIV-Integration in DCs detektiert, wenn HIV mit spezifischen IgGs opsonisiert war. Diese offensichtlich unterschiedliche Prozessierung von nicht bzw. komplement- oder HIV-IgG-opsonisierten Virus in DCs lässt auch eine Änderung der antigen-präsentierenden Kapazität von DCs vermuten, das in einer weiteren Studie untersucht werden soll. Im weiteren Verlauf des Projekts werden wir auch die antigen-präsentierende Kapazitat von IL- 4/GM-CSF- mit jener der neu beschriebenen IL15/GM-CSF-generierten DCs vergleichen (3). Es wurde gezeigt, dass IL15-DCs effizienter T Zellantworten induzieren konnten (3), das wir in unseren Vorversuchen auch gesehen haben (Abb. 9). Betrachtet man die Ergebnisse der HIV-Forschung in den letzten 30 Jahren geht hervor, dass Antikörperantworten gegen das Virus nicht effizient genug und auch die zelluläre Immunantwort nicht stark genug sind, um das Virus zu supprimieren oder kontrollieren. Lu et al. (4-6) zeigten in vitro und in vivo, dass DCs, die mit Aldrithiol-2 (AT-2)-inaktiviertem HIV oder SIV beladen wurden, eine virus-spezifische CTL Antwort induzierten. Diese war stark genug, HIV-infizierte CD4 + T Zellen zu töten (4) oder die Viruslast in SIV-infizierten Affen (5) oder HIV-infizierten Individuen (6) zu kontrollieren. Die verminderte Viruslast in HIV-infizierten Patienten war mit einer höheren Anzahl von HIV-1-gag-spezifischen CD8 + T Zellen und HIV-1-spezifischen CD4 + T Zellen assoziiert (6). Da HIV in vivo gleich nach Eintritt in den Wirt von Komplementfragmenten umgeben ist und das Immunsystem mit einer massiven, oligoklonalen Expansion von CD8 + T Zellen in der initialen Infektionsphase antwortet, möchten wir DCs mit komplement-opsonisiertem (AT-2-inaktiviertem) HIV (HIV-C) beladen, um eine effektivere zelluläre Immunantwort gegen das Virus zu induzieren. Verglichen mit DCs, die mit nicht- oder IgG-opsonisiertem HIV beladen waren, haben wir bereits in Vorversuchen festgestellt, dass DCs, die mit HIV-C beladen waren, in vitro HIV-spezifische zytotoxische T Zellantworten initiieren konnten (siehe Text und Abb!). Wir werden im Zuge des Projektes auch die Bedeutung einer IgG-Opsonisierung von HIV auf die antigen-präsentierende Kapazität der DCs untersuchen. Dieses Projekt ist ein kreativer Ansatz, DCs durch Komplement-Opsonisierung von HIV so zu manipulieren, dass diese effektivere zelluläre Immunantworten induzieren. Zusammenfassend werden die während des Projektes durchgeführten Studien Aufschluss geben, inwieweit HIV in Abhängigkeit des Opsonisierungsmusters die Aktivierung und Antigenpräsentation von DCs moduliert und dies bei Entwicklung eines Vakzins gegen HIV in Betracht gezogen werden muss.

Während des Projektes DCs exposed to complement-opsonised HIV: A key to better vaccines charakterisierten wir die antigen-präsentierende Kapazität von dendritischen Zellen (DCs), nachdem diese mit unterschiedlich bedeckten (opsonisierten) HIV-1 Partikeln beladen wurden. Solche Untersuchungen sind von großer Bedeutung, da HIV nach Eintritt in den Körper angeborene Immunantworten spontan aktiviert. Eine der ersten Immunantworten, die durch Eindringen eines Krankheitserregers im Körper stimuliert werden, ist die Aktivierung des Komplementsystems. Auch HIV-1 aktiviert das Komplementsystem spontan und da das Virus sehr effizient gegen die komplement-mediierte Zerstörung (= Lyse) geschützt ist, häuft sich im Körper Komplement-opsonisiertes Virus an. Nach dem Auftreten von Antikörpern (= spezifische Immunantwort) kommt es zu einer zweiten Welle der Komplementaktivierung durch Wechselwirkungen von Antikörpern mit dem klassischen Komplementaktivierungsweg. Daher häufen sich sowohl während der akuten Phase einer HIV-Infektion als auch während der chronischen Phase komplement-bedeckte Viruspartikel an. Das Ausmaß der Komplementopsonisierung von HIV Partikeln unterscheidet sich zwischen infizierten Individuen drastisch und man findet in einigen Individuen Viruspartikel, die eine starke Komplementdeposition auf der Oberfläche aufweisen, während in anderen Individuen die Bedeckung der Viruspartikel mit Antikörpern überwiegt. Die jeweilige Antigenopsonisierung kann die Antigenaufnahme und die präsentation durch DCs sowie die Stimulierung spezifischer CD8+ T Zellen (Killer T Zellen) beeinflussen, was in diesem Projekt untersucht wurde. Während der Projektdauer konnten wir zeigen, dass DCs, welche mit Komplement-opsonisierten HIV-Partikeln verglichen mit nicht opsonisiertem Virus beladen wurden, eine signifikant höhere Aktivierung von T Killerzellen auslösten. Dies wurde auch im Journal PLoS Pathogens veröffentlicht. Eine solch starke Aktivierung von CD8+ Killerzellen sieht man auch zu Beginn einer HIV-Infektion in Patienten, daher sind die Resultate dieser Studie hoch relevant für die reale Situation einer HIV-Infektion im Körper. Dies wird in den meisten Labors nicht in Betracht gezogen, da hier Wechselwirkungen von Immunzellen mit nicht-opsonisiertem HIV-1 untersucht werden, wie es im Körper wahrscheinlich nur sehr selten zu finden ist. In einer weiteren, bisher noch nicht veröffentlichten, Studie während des Projektes, konnten wir zeigen, dass DCs, die mit einem anderen Zytokincocktail (IL-15, GM-CSF) als dem gängig verwendeten IL-4/GM-CSF-Cocktail kultiviert wurden, eine noch bessere Killer T Zell-stimulatorische Kapazität aufwiesen und solch generierte DCs sich für zukünftige Impfstrategien besser eignen. Zusammenfassend kann man aus diesen Daten sagen, dass Komplementopsonsierung die Killer T Zellstimulierung durch DCs verstärkt, was nach genauerer Charakterisierung in verbesserten DC-Impfstrategien gegen Retroviren resultieren könnte. In einer weiteren Studie während der Projektdauer untersuchten wir den Einfluss der Antikörper-Opsonisierung von HIV auf die Antigen-präsentierende Kapazität von DCs. Wir konnten zeigen, dass in einigen HIV-infizierten Individuen große Mengen von Antikörpern und kleine Mengen von Komplementfragmenten die Virusoberfläche bedecken. Solch Antikörper-opsonisierte Viruspartikel schwächten die CD8+ T Zellantwort signifikant ab. Diese Resultate konnten wir im renommierten Journal of Allergy and Clinical Immunology veröffentlichen.