Studien zur Identifizierung vom Komponenten, die Schutz gegen eine Belastungsinfektion mit der Filarie Acanthocheilonema viteae induzieren
Final Report Abstract
Das Projekt hatte zum Ziel, drei zuvor charakterisierte Proteine von A. viteae (AvCystatin, AvTropomyosin, AvChitinase) in Bezug auf ihre Eigenschaften als protektives Antigen zu untersuchen, d. h. mit unterschiedlichen Formen dieser Proteine sollten die natürlichen Wirte der Filarie (Wüstenrennmaus Meriones unguiculatus) immunisiert und die Entwicklung einer Belastungsinfektion überprüft werden. Im positiven Fall sollten immunologische Parameter untersucht werden, um Hinweise auf Schlüsselmechanismen zu finden, die für einen Impfschutz ausschlaggebend sind. Im Projekt sollten, soweit wie möglich, in E. coli exprimierte, rekombinante Antigene, native aus Würmern gewonnene Antigene, sowie in C. elegans exprimierte Antigene untersucht werden. Wir gingen von der Hypothese aus, dass native Antigene mit ihrer wahrscheinlich am besten erhaltenen Faltung und möglichen posttranslationalen Modifikationen die besten Impfantigene sind. Von vornherein war klar, dass sowohl die Expression in C. elegans als auch die Herstellung genügender Mengen nativer Antigene mit Schwierigkeiten behaftet sein würde. AvCystatin: Es gelang, AvCystatin in C. elegans zu exprimieren, ohne dass jedoch für Impfstudien ausreichende Mengen produziert werden konnten. Für Optimierungszwecke wurde die Expression in C. elegans exakt analysiert, unter anderem durch Verwendung von EGFP als Reporterprotein. Eine Aufreinigung nativen Proteins gelang nicht, in E. coli exprimiertes AvCystatin induzierte keinen Schutz, AvTropomyosin: Eine Expression in C. elegans gelang nicht, erfolgreiche Impfstudien (reproduzierbar 55% Schutz) wurden aber durchgeführt mit in E. coli exprimiertem und mit aufgereinigtem, nativem AvTropomyosin. Dabei zeigte sich, dass die Wahl des Adjuvans entscheidend für die Induktion von Schutz war, besonders wirksam war eine cDNA-Vakzine, die mit dem Adjuvant Aluminiumphospat verabreicht wurde. Durch AvTropomyosin induzierter Schutz beruhte nicht auf Antikörperantworten und wird wahrscheinlich durch T-Zell-Antworten induziert. Wir untersuchten außerdem die Lokalisierung von AvTropomyosin sowie seine allergenen Eigenschaften in Zusammenhang mit dem induzierten Impfschutz, da AvTropomyosin ein starkes Allergen ist. AvChitinase: Expression in C. elegans gelang nicht, auch eine Aufreinigung aus Wurmmaterial schlug fehl. Immunisierungen mit in E. coli exprimiertem Protein erbrachten keinen Schutz. Auch durch Immunisierungen mit sorgfaltig designten Peptiden, die im aktiven Zentrum des Enzyms sitzen und blockierende Antikörper induzieren sollten, war kein durchgehender Schutz zu erzielen. Wir charakterisierten die Funktion von AvChitinase durch RNAi und stellten fest, dass das Protein essentiell im Prozess der Häutung von L3 zu L4 ist, sowie beim Schlüpfen der Mikrofilarien aus der Eihülle. Insgesamt legen die Versuche nahe, dass die im natürlichen Wirt unter Infektionsbedingungen auftretenden Immunantworten keinen durchschlagenden Schutz induzieren, möglicherweise, da die Parasiten gegen solche Immunantworten effiziente Evasionsmechanismen aufweisen. Eine Induktion von Immunantworten, gegen die keine Evasionsmechanismen vorliegen, z. B. durch Veränderung des immunologischen Milieus mit Adjuvantien, könnte Schutz induzieren.
Publications
- (2005) Studies on Acanthocheilonema viteae cystatin: Genomic organization, promoter studies and expression in Caenorhabditis elegans. Filaria J 4: 9
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- (2006) Concomitant immunity in a rodent model of filariasis, the infection of Meriones unguiculatus with Acanthocheilonema viteae. Parasitology 92: 41-45
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- (2007) Helminths and Allergy: The example of Tropomyosin. Trends in Parasitology
Sereda, M., Hartmann, S. and Lucius, R.
- (2007) Characterization of the molecular and immunological properties of Acanthocheilonema viteae tropomyosin. Dissertation, Math.-Nat. Fakultät I der Humboldt-Universität zu Berlin
Michal Sereda
