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Molekularbilolgie 2024/25 > Rekombinante Impfstoffe > Flashcards

Rekombinante Impfstoffe Flashcards

Vorlesung 10

1
Q

Ist die Therapie von Viruskrankheiten möglich?

A

Nur in Ausnahmefällen (z.B. Hepatitis C)

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Q

Welche zwei Obergruppen von Impfstoffen gibt es?

A

Lebend (attenuierter, vermehrungsfähiger Erreger)- und Tot(inaktivierter, nicht vermehrungsfähiger Erreger)vakzine

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3
Q

Nenne die Vor-und Nachteile von Lebendvakzinen

A

Vorteile:
-lang anhaltender Impfschutz
- effektive Antigenpräsentation auch über MHC Klasse I
- kein Adjuvans

Nachteil:
-Risiko von Erregerausscheidung und Reversion zu infektiösem Wildtyp

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4
Q

Nenne die Vor-und Nachteile von Totvakzinen

A

Vorteil: Kein Risiko von Erregerausscheidung oder Reversion

Nachteile:
- häufig weniger effektiv als Lebendvakzin (mehrfache Applikation)
- uneffektive MHC Klasse I Präsentation
- Wirkung stark abhängig von Adjuvans

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5
Q

Nenne drei Viruserkrankungen, gegen die ein Impfstoff existiert, sowie deren Impfstoff.

A
  • Humane Pocken, Impfstoff: Kuhpockenvirus

-Tollwut, Impfstoff: attenuiertes Tollwutvirus

-Polyomyelitis, Impfstoffe: inaktiviertes Salk-vakzin (inaktivierte Polioviren); attenuierte Polioviren

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6
Q

Nenne zwei Versionen von Lebendvakzinen

A

-Replikationskompetente Viren, attenuiert über gezielte, gentechnische Veränderungen

-Replikationskompetente Viren als Vektoren kodieren
zusätzliches Antigen

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7
Q

Wie werden attenuierte Erreger hergestellt?

A

gezielte gentechnische Veränderungen von Wildtyp erreger.

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8
Q

welche Bedingungen müssen Vektorviren erfüllen?

A
  • selbst avirulent
  • gentechnisch manipulierbar
  • ausreichende Kodierungskapazität/ Expressionsspiegel
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9
Q

Nenne vier Virusstämme, welche als Antigenvektor verwendet werden

A

Pockenviren:
Vaccinia Virus, Stämme MVA, NYVAC
Canarypox Virus, Stamm ALVAC

Herpesviren
Pseudorabies Virus (gE-)
Bovines Herpesvirus 1 (gE-)

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10
Q

Wie wird der MVA (modified Virus Ankara) -Stamm gewonnen? Welche Auswirkungen hat die Modifikation?

A
  • abgeleitet von Impfvirus
  • weiter attenuiert durch 570 Passagen auf embryonalen
    Hühnerfibroblasten

Ergebnis:
- spontane Deletion von
ca. 30 kB Genomsequenz
(von ca. 185 kB)
- in den meisten Säugerzellen
erfolgt keine Virusvermehrung

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11
Q

Beschreibe die Herstellung eines rekombinanten Virusvektors

A
  1. Klonierung von Zielgen in Vektorplasmid
  2. Reinigung der Virionen
  3. Präparation des viralen Genoms
  4. Kopräzipitation
  5. Transfektion von Vektorplasmid in Helfervirusinfizierte Zelle
  6. Homologe Rekombination -> Einfügen von Vektor in Tymidinkinasegen -> tk-
  7. Selektion rekombinanter Viren über BrdU (ersetzt thymidin; Einbau und folgende DNA-Schädigung nicht möglich ohne tk)
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12
Q

Nenne vier Beispiele für Vektorimpfstoffe

A

Pockenviren
- Vaccinia Virus (Stamm MVA) mit Gen
für Glykoprotein des Tollwutvirus

Canarypox Virus mit
- Hämaglutiningen des Pferdeinfluenza Virus
- env und gag Genen des Katzenleukose Virus
- Glykoprotein des Tollwutvirus

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13
Q

Nenne ein schwerwiegendes Problem von Vektorvakzinen und dessen Lösungsansatz

A

Aufbau von Vektorimmunität. Folge: Impfschutz bei Folgeimpfung bleibt aus.

Lösungsansatz: heterologeous Prime-Boost konzept.
1. Immunisierung mit rek. Vektorvakzin
2. Immunisierung mit AG/sDNA

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14
Q

Was ist ein Totvakzin?

A
  • in vitro rekombinant hergestellte Virusantigene (Proteine)
  • aufgereinigt
  • mit Adjuvans appliziert
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15
Q

Warum eignet sich E.Coli zur Produktion von Totvakzinen?

A
  • sehr große Proteinmengen produzierbar
  • preiswert
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16
Q

Welche Merkmale müssen Totvakzine (Virusantigene) erfüllen, um in E.Coli produzierbar zu sein? Nenne ein Beispiel

A
  • nicht glykosyliert
  • ohne Disulfidbrücken
    Trifft zu auf Oberflächenproteine nicht behüllter Viren

Beispiel: Hecolin (Hepatitis E)

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17
Q

In welchen Zellen werden glykosilierte Virusantigene mit disulfidbrücken authentisch, preiswert und in großen Mengen produziert?

A

Hefezellen sind beste Wahl; Glykosilierung nicht identisch mit säugern (evtl. kritisch)

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18
Q

Welche Zellen eignen sich für die authentische Produktion von glykosilierten Virusantigenen mit Disulfidbrücken besser als Hefezellen?

A

Stabile Zellinien
permanente oder induzierbare Expression
geringere Proteinmenge

Bakulovirus / Insektenzellen
partielle Glykosylierung
neu: rekomb. Insektenzellen mit komplexer Glykosylierung
große Proteinmenge

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19
Q

Beschreibe den natürlichen Verlauf einer Hepathitis B Infektion

A
  • akute Hepatitis B
  • fulminante Hepatitis B
    – 1% der akuten Infektionen, häufig Leberversagen
  • chronische Hepatitis B
    – 90 % der perinatalen Infektionen
    – 5 bis 10 % der akuten Infektionen bei Erwachsenen
    – Bei immunkompetenten Erwachsenen 60% inapparent und
    ausheilend
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20
Q

Was sind subunit Vakzine?

A

IOmpfstoffe, die nur selektierte virale Antigene enthalten.
z.B. Hepathitis B (HBS (surface) Antigenpartikel)

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21
Q

Was ist der Vorteil von subunitvakzinen?

A

-effektiv

  • keine Kontaminationsgefahr mit infektiösen
    Erregern aus humanem Blut
22
Q

Welche Probleme können bei subunitvakzinen auftreten?

A
  • Hefe-Kohlenhydrate maskieren Epitope
    Lösung: rekomb. Hefestamm mit red. Glykosylierung
  • 5-10 % Impfversager (HLA assoziierter Impferfolg)
    Lösung: zusätzlich PreS1 und PreS2 Proteine wäre effektiver
23
Q

Was sind rekombinante totvakzine?

A

Vakzine, bei welchen ein Antigen mit VLP-bildenden Partikeln kombiniert wird, um eine Antigenpräsentation zu erreichen.
z.B. Malariavakzin (Circumsporozoite (CS) Protein Fusioniert mit HBV Surfaceprotein. Ergebnis: VLP mit Malariaantigen)

24
Q

Beschreibe den Replikationszyklus des humanen Papillomvirus abhängig von der Hautschicht von Innen nach Außen)

A

Stratum Basale: sehr wenige Virusgenome; geringe Transkription von Genen E1 und 2

Stratum Spinosum: wenige Virusgenome (mehr als in SB), Transkription von Genen E1, 2, 6 und 7

Stratum Granulosum: wenige Viruspartikel werden gebildet, Transkription aller Gene wird erhöht

Stratum Corneum: hohe Virusproduktion und Freisetzung infektiöser Partikel

25
Q

Beschreibe die Funktionen von Papillomvirusgen E6 und 7

A
  • E6/E7 dienen der Regulation des Zell-Zyklus
  • Induzieren den Übergang der differenzierten Epithelzellen in die S-Phase, dadurch Expression zellulärer Faktoren, die virale Genomreplikation fördern
  • E6 verzögert zusätzlich Induktion der Apoptose
  • Die Expression von E6/E7 wird negativ reguliert von E2
  • E6/7 hat ähnliche Funktion wie large T-Antigen bei SV40
26
Q

Wie wirkt E6 und wieso ist dessen Wirkung problematisch?

A

Interaktion mit Ubiquitinligase E6AP führt zu Degradation von Tumorsupressor p53 und folgend zu Inaktivierung von Apoptoseinitiator p21
-> Tumorogen

27
Q

Wie wirkt E7 und wieso ist dessen Wirkung problematisch?

A

Inaktiviert und verursacht Degradation von Tumorsupressor pRB (pRB bindet und inaktiviert cyclingene, blockiert dadurch übergang von G1- zu S-Phase)

28
Q

Welche Wirkung hat E2?

A

Regulator der Expression von E6 und E7

29
Q

Weswegen ist die Regulatorwirkung von E2 bei Polioinfektion eingeschränkt/ausgeschaltet?

A

Weil die Integration des Virusgenoms am E2-Gen erfolgt. Das Gen wird dementsprechend Inhibiert

30
Q

Beschreibe den Erkrankungsverlauf von Papillomviren

A
  • anfänglich akute Infektion, die übergehen kann (sehr selten) in eine
    chronisch-persistierende Infektion der Basalzellen;
  • durch Zellproliferation entstehen Warzen,
    die sich normalerweise spontan zurückbilden
  • Im Genitalbereich können die gutartigen Läsionen maligne entarten.
    Kondylome können spontan verschwinden oder persistieren (20%)
  • Integration des Virusgenoms kann zur Transformation führen;
    diese integrierten Genome replizieren nicht mehr
  • nach Latenzzeit von 20-40 Jahren Entstehung von Cervixkarzinom (3-6%)
31
Q

Wie werden Papillomviren übertragen?

A
  • Übertragung durch Hautkontakt oder sexuell
32
Q

Wie wird HPV, insbesondere im späten Stadium (Karzinom) diagnostiziert?

A

Zyto-Diagnose von Zervix-Abstrich nach Schweregrad der Neoplasie

33
Q

Was ist eine Neoplasie und weswegen ist sie Problematisch?

A

Gewebeneubildung, meist Vorläufer invasiver Karzinome.

Problematisch, weil sie im Stande sind, die Basalmembran zu durchbrechen und zu Metastasieren

34
Q

Wie wird HPV im Karzinomstadium behandelt?

A

operatives Entfernen, Imiquimod, IFNa/b lokal und systemisch

35
Q

Weswegen können reguläre Totvakzine (abgetötete Erreger) nicht für HPV erstellt werden?

A

Voraussetzung: Effiziente Virusvermehrung in Zellkultur
Bei HPV nicht gegeben!

36
Q

Wie werden HPV Vakzine erstellt?

A

rekombinantes HPV-Kapsidprotein L1, hergestellt in Hefe bildet spontan Virus-like Particles (VLP). Benötigt kein Adjuvanz, 95-100% Protektion durch Immunantwort auf VLP in Tiermodell

37
Q

Was sind die Problematiken bzw. Ungewissheiten bei dem HPV-Impfstoff?

A

Kein formaler Nachweis, dass Impfung vor Krebsentstehung schützt!
(Nur langfristig möglich!) Schutz ist aber naheliegend

Wenig Kreuzprotektion für andere HPV Stämme

38
Q

Beschreibe den Impfansatz gegen Prostatakrebs, verwendet in Tierversuch

A

Strategie: - Immunisierung mit Prostate stem cell antigen (PSCA)
über prime / boost Ansatz:
1. cDNA über Gene-Gun
2. virales RNA Replikon basierend auf attenuiertem
Venezuelan equine encephalitis virus (positiv-Strang RNA Virus; Alphavirus) (RNA Replikon ohne Hüllproteingene; Hüllproteine von Helferzelle prod.)

39
Q

Wie effektiv ist die Impfung gegen Prostatakarzinome in Mäusen?

A
  • Kontrollmäuse nach 12 Monaten alle mit Prostatatumor
  • 90% der immunisierten Mäuse tumorfrei
40
Q

Was sind DNA Vakzine?
Wie werden DNA Vakzine Appliziert?
Welche Vorteile folgen aus Frage 1 und 2?

A

klonierte mRNA von Virusantigen, kloniert mittels eines starken Promotors.

Applikation mittels Gene Gun nach Bindung an Träger, z.B. Mikrosphären/Goldpartikel (!!!) in Muskelgewebe.

Folge: langanhaltende Expression von Antigen, Präsentation auch über MHC I. Träger erfüllt Rolle als Adjuvans und erzeugt Depoteffekt

41
Q

Welche Vorteile haben DNA-Vakzine gegenüber herkömmlichen Vakzinen? Beispiel: Influenza

A
  • DNA Vakzine verkürzt Entwicklungszeit
  • erlaubt beliebige Modifikation der AS Sequenz
  • z.B. Konsensussequenz aus verschiedenen H5N1 Stämmen
    -nonallergen (normale Vermehrung von Influenza für Vakzin in Hünerei -> Hühnereiweisallergie möglich)
42
Q

auf welchen Viren basiert das DNA Vakzin gegen Influenza

A

Influenza A H1N1, H3N2 and H5N1 viren

43
Q

reicht eine einmalige Applikation eines DNA Vakzins aus?

A

Nein. Mindestens zwei Impfungen sind notwendig

44
Q

Welcher Ansatz zeigte Erfolg bei der Entwicklung eines universellen Influenza vakzins und warum?

A

Impfung mit gleichbleibendem Stalk-Domäne aber variierten Head-Domänen von Hemaglutinin und Neuramidase, daraus folgend Immunaktivität gegen Stalk-Domäne.

Grund: Stalk-Domäne normalerweise nahezu nicht Immunaktiv aber konserviert in Influenzastämmen. Head-domänen Immunaktiv, aber Mutationshotspot. Folge: Immunschutz nur für bekannte Head-Domänen.
Neuer Ansatz targettiert konservierte Domäne -> Breitbandimmunität gegen Virusstamm

45
Q

Wie werden mittels DNA Vakzinen dendritische Zellen gegen Tumorbildung mobilisiert? (Antwort auf Englisch)

A

RNA-lipoplexes (RNA-LPX) slightly negatively charged, without
the need for functionalization of particles with molecular ligands.

The LPX protects RNA from extracellular ribonucleases and
mediates its efficient uptake and expression of the encoded
antigen by DC populations and macrophages in various lymphoid
compartments. RNA-LPX triggers interferon-α (IFNα) release by
plasmacytoid DCs and macrophages

RNA-LPX encoding viral or mutant neo-antigens or endogenous
self-antigens induce strong effector and memory T-cell responses,
and mediate potent IFNα-dependent rejection of progressive
tumours.

In the first three melanoma patients treated at a low-dose level,
IFNα and strong antigen-specific T-cell (CD4 and 8) responses
were induced, supporting the identified mode of action and potency.

46
Q

Welches Problem tritt bei der Impfung gegen HIV auf?

A

In natürlicher Infektion und durch Impfung werden die HIV Antikörper kaum induziert oder die
Epitope sind hoch variabel (z.B. V3 loop)

47
Q

1.Warum tritt dieses Problem bei der Impfung gegen HIV auf?

2.Nenne einen Lösungsansatz

A
  • Virale gps stark glykosyliert (wenig immunogen)
    Zucker schirmen wichtige Bereiche des Proteins
    vor dem Immunsystem ab
  • gp120 ist Trimer; Monomer hat andere Konformation
  • ohne CD4 Bindung hat auch Trimer andere
    Konformation und hohe strukturelle Flexibilität

„Infection enhancing antibodies“
„antibody dependent enhancement/cytotoxicity“
- Aufnahme von Virus/Ak Komplex in Zelle
über FC-Rezeptor

Lösung: Einfrieren von notwendiger Antigenkonformation

48
Q

Nenne die Vor- und Nachteile von DNA Vakzinen

A

Vorteile:
- einfache Handhabung(Lagerung)
- effektiver als Tot-Impfstoff(Bsp.: PRV DNA Vakzine)
- einfache Reinigung
- sehr stabil
- preiswert
- schnell in großen Mengen
herstellbar

Nachteile:
- mehrfache Applikation
- weniger effizient als (Bsp.: Lebend-Vakzine PRV)
- stark Adjuvans-abhängig
- Tumorrisiko
- kein Produkt auf dem Markt

49
Q

Nenne die Vor- und Nachteile rekombinanter Vakzine

A

Vorteile:
- Attenuierung durch gezielte Manipulation des Virusgenoms (Sicherheit, Zeitersparnis)
- eine Lebend-Vakzine zum Schutz gegen mehrere Viren
- Markerimpfstoffe (Deletionsmutanten; „Subunit“ Vakzine)
serologische Unterscheidung geimpfter und infizierter Tiere „Disease Management”

Nachteile:
- Bei Lebendvakzine müssen Virulenzfaktoren bekannt sein (z.B. Immunevasionsstrategien)
- Verwaltungstechnische Auflagen (Gentechniksicherheit, Zulassung)
- fehlende Langzeiterfahrung

50
Q

Woraus bestehen selbstamplifizierende RNA-Vakzine und welche MErkmale/Vorteile haben sie?

A

RNA replicon derived from positive-strand RNA viruses
- does self copy the RNA
- does not produce infectious particles since viral structural genes are deleted
- no cell to cell transmission (only in cell division)
- often derived from alphaviruses (VEE, venezuelan encephalitis virus)
- alphavirus replicons generate a subgenomic mRNA encoding the relevant antigen
- Very low amounts of RNA are sufficient as vaccine dose

Molekularbilolgie 2024/25 (13 decks)

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