Elicitation of antibodies broadly neutralizing the porcine reproductive and respiratorysyndrome virus (PRRSV) using reverse vaccinology

Das Virus des Porzinen Reproduktiven und Respiratorischen Syndroms (PRRSV) ist ein wirtschaftlich wichtiger Krankheitserreger bei Schweinen. Leider bieten die verfügbaren abgeschwächten und inaktivierten Lebendimpfstoffe nur einen begrenzten Schutz gegen symptomatische Erkrankungen und können die Verbreitung virulenter Feldviren in Schweinebeständen nicht verhindern. Obwohl nach der Impfung eine starke humorale Immunantwort gegen homologe Virusstämme ausgelöst wird, ist der erzielte Schutz gegen genetisch abweichende Virusstämme unzureichend. Herkömmliche Impfstoffansätze können offenbar nicht die große genetische Variabilität von PRRSV abdecken, welches aus zwei getrennten Spezies (PRRSV-1 und -2) besteht. Die Struktur der PRRSV-Glykoproteine ist bis heute nicht bekannt, was den Einsatz von strukturbasierten Impfstoffen zur Verbesserung der Wirksamkeit erschwert.In diesem Projekt werden wir Ansätze der „reversen Vakzinologie“ anwenden, um diese Lücken zu schließen. Mithilfe von FACS mit fluoreszenzmarkierten PRRSV-Glykoproteinen und -Virionen und anschließender Einzelsequenzierung PRRSV-spezifischer B-Zellen werden wir das PRRSV-spezifische Antikörperrepertoire infizierter Schweine analysieren. Einzelne Antikörper werden rekombinant exprimiert und die rekombinanten Antikörper hinsichtlich ihres Neutralisationsprofils und ihrer Potenz sowie des betreffenden Antigens charakterisiert. Parallel dazu werden wir auf unserer erfolgreichen Pipeline zur Identifizierung von PRRSV-Neutralisationsepitopen aufbauen und uns auf hochkonservierte Epitope konzentrieren, die von breit neutralisierende Antikörper erkannt werden und die für die Entwicklung von Impfstoffen von besonderem Interesse sind. Zu diesem Zweck werden wir Mäuse nacheinander mit PRRSV-1- und PRRSV-2-Virionen immunisieren, anschließend Gedächtnis-B-Zellen isolieren, die mit Glykoproteinen beider Spezies reagieren, und breit neutralisierende Antikörper wie oben beschrieben charakterisieren. Interessante neutralisierende Antikörper, die in dieser Studie in Schweinen oder Mäusen erzeugt wurden, werden wir auch auf ihren Neutralisierungsmechanismus untersuchen und ob das Virus diesen Antikörpern durch Mutation in einem sogenannten „immune escape“ entgehen kann. Schließlich werden wir den von uns bereits isolierten neutralisierenden Antikörper mAb18, der PRRSV gp2 erkennt, im Komplex mit einem Epitoppeptid strukturell charakterisieren und die resultierende Struktur für die Entwicklung eines epitop-fokussierten Impfstoffs verwenden. Wir werden dazu dieses Epitop auf geeignete „Scaffold“-Proteine übertragen, einen Scaffold-basierten Impfstoffkandidaten in Form von Nanopartikeln herstellen und diesen in einem Versuch an Schweinen validieren. Insgesamt wird dieses Projekt wichtige Einblicke in die Immunreaktion auf PRRSV-Antigene sowohl im Rahmen der natürlichen Infektion als auch im Rahmen einer Impfung liefern und somit wichtige Erkenntnisse für ein rationales Impfstoffdesign liefern.

FWF Joint Projects

Klinisches Zentrum für Populationsmedizin bei Fisch, Schwein und Geflügel
Zentrum für Pathobiologie
Klinisches Zentrum für Populationsmedizin bei Fisch, Schwein und Geflügel

Universität zu Lübeck
Funktion: ProjektkoordinationGesamt
Abteilung: Biochemie
Justus-Liebig-Universität Giessen
Funktion: Partner
Abteilung: Virologie