Aufklärung der Signifikanz Genotypen-spezifischer Immunität gegen Cytomegalievirus

Zytomegalievirus(CMV)-Infektionen sind häufigste virale Ursache für kongentiale Missbildungen und von hoher klinischer Relevanz bei immunsupprimierten Patienten mit Organtransplantation, HIV-infizierten Patienten mit fortgeschrittener Erkrankung, sowie Patienten mit Leukämie und Behandlung mit ausgewählten monoklonalen Antikörpern. Ein sicherer, protektiver und kostengünstiger Impfstoff gegen CMV Infektionen ist daher dringend erforderlich. Dieser Bedarf konnten bisher nicht gedeckt werden. Eine Schutzrate von 50% wurde in einer rezenten Studie an gesunden Erwachsen erreicht mit Hilfe eines Impfstoffs, der auf dem Glykoprotein B-Antigen basiert. Dieses positive Studienergebnis ist ein großer Schritt nach vorne, aber noch zu gering, um einen signifikanten klinischen Unterschied zu machen. Wir sind überzeugt, dass eine Berücksichtigung der hohen genetischen Variabilität in Antigen-kodierenden Regionen des CMV Genoms die Wirksamkeit jedes CMV-Impfstoffs verbessern kann. (1) CMV gilt als genetisch stabiles Virus, weist in rezenten Studien jedoch eine komplexe interindividuelle und zeitliche genetische Dynamik auf. In einer früheren Studie fanden wir Hinweise für intragenische Rekombination zwischen zwei verschiedenen CMV-Genotypen mit der Entstehung neuartiger CMV-Genotypen. (2) Insbesondere in Regionen die für immunogene Hüllenproteine kodieren, wurde eine erhebliche genetische Variabilität beobachtet. (3) Eine vorbestehenden Immunität gegen einen CMV-Genotyp schützt nicht vor Re-Infektion mit einem anderen CMV-Genotyp. In einem Pilotprojekt entwickelten wir ein Ag-Microarray, das auf der in vitro Expression rekombinanter Proteine, einschließlich aller posttranslationaler Modifikationen, basiert und die Untersuchung einer großen Zahl von Immunseren gegen multiple Antigene ermöglicht. Ziel der vorgeschlagenen Studie ist die umfassende Charakterisierung der Kreuzreaktivität polyklonaler Immunseren gegenüber immundominanter CMV Antigene (Glykoproteine gB, gM, gN, gH und gL). Zu diesem Zweck werden mittels Ag-Microarray multiple klinischen CMV-Stämmen gegen Immunseren getestet und diese Ergebnisse mittels Standard-Methoden validiert (Immunoblots, indirekte ELISA, ELISPOT, Tiermodell). Die vorgeschlagene Studie wird wichtige Einblicke in die Immunbiologie der besonders immunogenen CMV- Proteine liefern Wissen, das die Entwicklung eines wirksamen, polyvalente Impfstoffs gegen genetisch diverse virale und bakterielle Pathogene entscheidend befruchten wird.

Die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs gegen die Infektion mit dem humanen Cytomegalievirus (HCMV) hat aufgrund der erheblichen Morbidität und Mortalität bei Neugeborenen und immungeschwächten Patienten hohe Priorität. Das Glykoprotein B (gB) von HCMV ist ein dominantes Ziel der Immunität und wird daher in mehreren Impfstoffkandidaten verwendet. Dennoch sind Impfstoffversuche bisher erfolglos geblieben. Wir stellten die Hypothese auf, dass das stark divergente Genom von CMV mit gB als einem der am stärksten divergenten Proteine (Renzette et al., 2015) eine Immunflucht aus einer durch Impfung induzierten Einzelstammimmunität ermöglichen könnte. Um die kreuzreaktive, heterosubtypische Immunität gegen die verschiedenen klinischen HCMV-Stämme zu untersuchen, haben wir ein versatiles Antigen (Ag)-Mikroarray entwickelt, das auf der in vitro-Expression rekombinanter Proteine einschließlich aller posttranslationalen Modifikationen von Säugetierzellen basiert. Dieser Ag-Mikroarray ermöglicht das Screening einer großen Anzahl menschlicher Immunseren gegen mehrere verschiedene virale Ags, die von mehreren verschiedenen mikrobiellen Subtypen stammen. Wir konnten zeigen, dass das von uns verwendete Protein-in-situ-Array-Protokoll (PISA) eine hochempfindliche Methode ist und zur Unterscheidung genetischer Varianten verwendet werden kann. Wir fanden, dass es eine ausgedehnte Kreuzreaktivität zwischen CMV-gB-Antigendomänen-(AD)-Proteinen gibt. Die Erkennung eines infizierenden CMV-Genotyps war in mehreren Fällen nicht die dominierende Reaktion. Primär infizierte Patientenseren zeigten eine signifikant höhere Reaktivität gegenüber AD5-Proteinen als gegenüber jedem anderen gB-AD. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es eine umfangreiche Kreuzreaktivität von CMV-spezifischen Antikörpern zu verschiedenen Subtypen von gB-Proteinen gibt. Daher schlagen wir vor, dass eine hochgradig stammspezifische Immunität keine plausible Erklärung für das Versagen von CMV-gB-Impfstoffen ist.