Immundominanz in der Flavivirus T-Zell Antwort

Flaviviren umfassen eine Reihe wichtiger Krankheitserreger, wie zum Beispiel Gelbfieber, Dengue, West Nil, Japanische Enzephalitis, Zika und Frühsommer Meningoenzephalitis (FSME) Viren. Diese Viren werden durch Stechmücken oder Zecken auf den Menschen übertragen und besitzen das Potential, sich in neuen geographischen Regionen auszubreiten, wie die jüngsten Zika Virus Ausbrüche in Ozeanien und Amerika in eindrucksvoller Weise zeigen. Die Bildung neutralisierender Antikörper, die gegen das Hauptoberflächenprotein (Envelope, E) gerichtet sind, ist ein wichtiger Bestandteil der Immunantwort und trägt zu einem langanhaltenden Schutz gegen Flaviviren bei. Diese Antikörper werden von B-Zellen mithilfe von T-Zellen produziert, die Peptidfragmente (Epitope) aus dem Proteinantigen nach dessen Aufnahme und Prozessierung durch die B-Zelle erkennen. Bei Flaviviren, können Helfer T-Zell Epitope für die Bildung neutralisierender Antikörper nicht nur vom E-Protein, sondern auch von den beiden anderen Proteinen des Virus (C-Capsid und prM/M- Membran) stammen. Es ist ein Markenzeichen der T-Zellantwort, dass sie auf sehr wenige Epitope beschränkt ist. Die Mechanismen der Entstehung dieser Immundominanz sind bisher noch nicht geklärt, jedoch könnte neben Wirts-spezifischen Faktoren die dreidimensionale Struktur der Virusproteine für die Epitop Auswahl entscheidend sein. Ein Hauptziel des vorliegenden Projekts ist es daher, die Epitope der Helfer T-Zellen in den Flavivirus Strukturproteinen zu identifizieren, und zwar in Personen nach einer Infektion mit Zika Virus, West Nil Virus und dem Gelbfieber Lebendvirus Impfstoff. Da die Flavivirus Proteine trotz großer Unterschiede in der Aminosäuresequenz in ihrer Struktur konserviert sind, kann ein Vergleich der Lage der Epitope in der Struktur dieser verschiedenen Virusproteine Aufschluss über den Beitrag struktureller Faktoren auf die Epitop Dominanz geben. Der Einfluss solcher struktureller Faktoren wird in einem weiteren Teil des Projektes auch durch in vitro T-Zellaktivierungsexperimente im FSME Virus Systemerforscht. Durch die Verwendungstrukturell genau definierter Antigenpreparationen können mit diesen in vitro Technologien Erkenntnisse gewonnen werden, die allein durch die Analyse der Immunantwort bei infizierten Personen nicht möglich wären. Die zu erwartenden Ergebnisse werden neue Erkenntnisse in Bezug auf die Fein-Spezifität und Immundominanz der T-Zellantwort des Menschen ergeben, welche die Grundlage für die Entwicklung neuer Impfstoffstrategien bilden können.

Immundominanz in der Flavivirus T-Zell Antwort T-Zellen sind wichtige Komponenten der Immunantwort nach Impfung und Infektion und tragen zur Bildung neutralisierender Antikörper durch B-Zellen und zu einem langanhaltenden Schutz gegen Virusinfektionen bei. Diese Helfer T-Zellen erkennen Peptidfragmente (Epitope) aus dem Proteinantigen nach dessen Aufnahme und Prozessierung durch B-Zellen. Es ist ein Markenzeichen der T-Zellantwort, dass sie auf sehr wenige Epitope beschränkt ist. Die Mechanismen der Entstehung dieser Immundominanz sind bisher noch nicht geklärt, jedoch könnte neben Wirts-spezifischen Faktoren die dreidimensionale Struktur der Virusproteine für die Epitopauswahl entscheidend sein. Die Kenntnis dieser strukturellen Faktoren ist daher für ein besseres Verständnis der Immunität nach Infektion und Impfung von großer Bedeutung. In diesem Projekt haben wir die Bedeutung struktureller Faktoren von Virusproteinen für die Bildung einer dominanten T-Zellantwort beim Menschen analysiert, indem wir die Epitope der Helfer T-Zellen in Patienten nach Infektion mit verschiedenen Flaviviren untersucht haben. Diese Viren umfassen eine Reihe wichtiger Krankheitserreger des Menschen, wie zum Beispiel Gelbfieber, Dengue, West Nil, Japanische Enzephalitis, Zika und Frühsommer Meningoenzephalitis Viren. Da die Flavivirus Proteine trotz großer Unterschiede in der Aminosäuresequenz in ihrer Struktur konserviert sind, konnten wir durch den Vergleich der Lage der Epitope in der Struktur dieser verschiedenen Virusproteine strukturelle Eigenschaften von immundominanten Proteinregionen klären. Wir identifizierten jene Epitopregionen in viralen Kapsid- und Hüllproteinen, die an der Aktivierung der Helfer T-Zellantwort sowohl gegen Gelbfieber, als auch gegen West Nil und Zika Viren maßgeblich beteiligt sind und daher für die Bildung einer schützenden Immunität von großer Bedeutung sind. Zudem konnten wir zeigen, dass diese Epitope auch in anderen wichtigen humanpathogenen Flaviviren, wie Japanische Enzephalitis, Dengue und Frühsommer Meningoenzephalitis Viren für die T-Zellaktivierung entscheidend sind. Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag in unserem Verständnis der Immunantwort gegen Flaviviren und zeigen neue Ansatzpunkte für die Optimierung von Impfstoffen.