Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) pathogenesis and HSV gene therapy of experimental autoimmune encephalomyelitis

The aim of this thesis was to develop new herpes simplex virus (HSV) vectors for gene therapy of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), the principal model of multiple sclerosis (MS), and to study the pathogenesis of wild-type HSV-1 and HSV-1 vectors in vivo. By introducing potential immunomodulatory factors into mice with EAE we strived to develop therapies and possibly find molecules improving recovery from EAE. We aimed at altering the immune response by inducing favorable Th2-type cytokines, thus shifting the immune response from a Th1- or a Th17-response. Our HSV vector expressing interleukin (IL)-5 modulated the cytokine responses, decreased inflammation and alleviated EAE. The use of a novel method, bacterial artificial chromosome (BAC), for engineering recombinant HSV facilitated the construction of a new vector expressing leukemia inhibitory factor (LIF). LIF is a neurotropic cytokine with broad functions in the central nervous system (CNS). LIF promotes oligodendrocyte maturation and decreases demyelination and oligodendrocyte loss. The BAC-derived HSV-LIF vector alleviated the clinical symptoms, induced a higher number of oligodendrocytes and modulated T cell responses. By administering HSV via different infection routes, e.g. peripherally via the nose or eye, or intracranially to the brain, the effect of the immune response on HSV spread at different points of the natural infection route was studied. The intranasal infection was an effective delivery route of HSV to the trigeminal ganglion and CNS, whereas corneal infection displayed limited spread. The corneal and intranasal infections induced different peripheral immune responses, which might explain the observed differences in viral spread.

Herpes simplex virus tyyppi 1 (HSV-1) infektion patogeneesi ja HSV-välitteinen geeniterapia kokeellisessa autoimmuuni-enkefalomyeliitissä. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uusia herpes simplex virus (HSV)-pohjaisia geenikuljettimia (vektoreita) kokeellisen autoimmuuni-enkefalomyeliitin (EAE) hoitoon, ja tutkia HSV-1 luonnonkannan ja vektoreiden aiheuttamia immuunivasteita in vivo. EAE toimii multippeliskleroosin (MS-taudin) ensisijaisena koemallina. Tavoitteemme oli kehittää uusia hoitomuotoja, jotka perustuivat virusvälitteiseen geeninsiirtoon. Pyrimme muokkaamaan aivoja kohtaan suuntautuneita immuunivasteita tuomalla hermostoon viruksen avulla suotuisia Th2-tyypin sytokiineja, ja siten muuttamaan immuunivasteen tasapainoa pois Th17-tyypin vasteesta. Interleukiinia (IL)-5 tuottava HSV-vektori lievensi EAE:ta, kykeni vähentämään tulehdusta ja muokkaamaan taudille tyypillistä immunologista tilaa. Kehitin bacterial artificial chromosome (BAC)-teknologialla uuden HSV-vektorin, joka ilmentää LIF-sytokiinia (leukemia inhibitory factor). LIF on neurotrooppinen sytokiini, jolla on useita vaikutusmekanismeja. LIF edistää oligodendrosyyttien kypsymistä ja estää demyelinaatiota ja oligodendrosyyttien tuhoa. HSV-LIF-vektorilla pystyimme lieventämään EAE-oireita ja lisäämään oligodendrosyyttien määrää aivoissa. Myös tautiin liittyvissä T-soluvasteissa tapahtui myönteisiä muutoksia. Havaitsin työssäni, että autoimmuunitaudin hoitotutkimuksissa yleisesti käytetyllä SJL/J-hiirikannalla saavutettiin HSV:n tehokas kulkeutuminen aivoihin annostelemalla virus nenän kautta, mikä edesauttaa geenihoidon toteutusmahdollisuuksia. Viruksen annostelu muita reittejä ei ollut yhtä tehokasta tällä hiirikannalla. Eroavaisuudet immuunivasteessa voivat selittää vaihtelun viruksen leviämisessä.