Wie menschliche dendritische Zellen den Impfvektor MVA erkennen: Aufklärung der Mechanismen an der Schnittstelle von viraler Replikation und Erkennung durch das angeborene Immunsystem

• Antragsteller: Marius Döring, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390979210

Das DNA kodierte Pockenvirus, modifiziertes Vaccinia Virus Ankara (MVA), ist ein abgeschwächter Lebendimpfvektor, der sich in klinischer Prüfung zur Behandlung von HIV-Infektionen/AIDS, Tuberkulose und einigen Krebsarten befindet. Es induziert starke antigenspezifische T-Zell-Reaktionen und repliziert in menschlichen Zellen, wobei es nicht zur Vermehrung des Virus kommt. Mehrere angeborene Mustererkennungsrezeptoren einschließlich TLRs, zytosolische DNA und RNA Sensoren sowie das Inflammasome sind nach aktuellen Publikationen an der Erkennung von MVA durch myeloide Zellen beteiligt. Zu den wichtigsten myeloiden Zellen gehören dendritische Zellen (DCs), die für die Induktion von schützenden Immunantworten essentiell sind. In DCs führt MVA zur Impfstoffantigenexpression, aber auch zum Zelltod und zur verringerter Expression von kostimulatorischen Molekülen. Wie die molekularen Signalwege in DCs nach MVA Infektion reguliert sind bleibt unvollständig verstanden. Darum untersuchen wir die Immunantwort von humanen Monozyten-abgeleiteten DCs (MDDCs) nach MVA Infektion, und vergleichen diese mit der HIV-1 Infektion in der Gegenwart von Vpx, einem gut etablierten Modell der Viruserkennung. Zu diesem Zweck wurden MDDCs von gesunden Spendern generiert und mit Hilfe von Lentiviren eine dominant-negative Mutante des Transkriptionsfaktors IRF3 (IRF3DN) und eine shRNA kodierend für cGAS exprimiert. Diese DCs wurden mit MVAGFP oder HIVGFP infiziert und CD86, Siglec-1 sowie GFP und die Zytokinexpression durch FACS analysiert. Nach MVA Infektion wurde CD86 nur auf nicht infizierten DCs exprimiert, während es auf MVA infizierten DCs herunterreguliert wurde. Die Expression von IRF3DN inhibierte die DC Aktivierung durch MVA und HIV. Im Gegensatz dazu verringerte die Abwesenheit von cGAS nur geringfügig die Aktivierung der DC nach MVA Infektion, und sehr stark nach HIV Infektion. Mit blockierenden Antikörpercocktails gegen IFN I und TNF wurde deutlich; dass die Transaktivierung der DCs nur teilweise von IFN I, TNF und noch zusätzlich von JAK/STAT-abhängigen Signalwegen vermittelt wird. Durch Voraktivierung der DCs konnte eine erhöhte Anfälligkeit der DCs für die Infektion durch MVA erreicht werden, ohne gleichzeitig den MVA vermittelten Zelltod zu erhöhen. MVA Replikation war in WT DCs bereits nach der frühen Genexpression blockiert, während in HeLa Zellen auch späte MVA Genexpression gemessen wurde. Beim Vergleich von HeLa Zellen, WT DCs und lentiviral transduzierten DCs haben wir SAMHD1 als Restriktionsfaktor für MVA identifizieren können. Es konnte gezeigt werden, dass SAMHD1 für die Blockierung der MVA Replikation in DCs verantwortlich ist. Die Aufhebung dieser Beschränkung ermöglichte eine AraC-empfindliche MVA Antigenexpression. Unsere Ergebnisse heben die Kommunikation von infizierten und nicht infizierten DCs bei der Immunantwort gegen MVA als essentiell hervor. Insgesamt tragen diese Erkenntnisse dazu bei MVA als Impfvektor zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Nicolas Manel, Ph.D.