Präklinische Evaluierung von therapeutischer Vakzinierung zur Effizienzsteigerung der adoptiven Immuntherapie von Cytomegalovirus-Erkrankungen

Klinische Manifestationen einer Cytomegalovirus (CMV)-Infektion gefährden den therapeutischen Erfolg der hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSCT). Dabei stellt insbesondere die Reaktivierung von latentem CMV im HSCT-Rezipienten das häufigste Infektionsrisiko dar. Die Inzidenz der CMV-Erkrankung kann durch Rekonstitution adoptiv transferierter CMV-spezifischer CD8 T-Zellen im HSCT-Rezipienten reduziert werden. Das Modell der sogenannten adoptiven Immuntherapie wurde zunächst im murinen Modell entwickelt und bereits in klinischen Studien bestätigt. Jedoch ist der adoptive Transfer (AT) aufgrund der nur limitiert zur Verfügung stehenden therapeutisch effektiven Zellzahlen zurzeit in der klinischen Routine nicht einsetzbar.rnZiel dieser Arbeit war daher die präklinische Evaluierung einer Kombinationstherapie aus AT einer limitierten Anzahl CMV-spezifischer T-Zellen und deren in vivo Expansion durch therapeutische Vakzinierung nach HSCT. Zur Testung dieser Therapie wurde ein murines Modell auf der Grundlage von rekombinanten murinen CMV (mCMV) und rekombinanten HCMV Dense Bodies (DB) etabliert. Beide exprimieren das gut charakterisierte MHC-Klasse-I Kb-restringierte SIINFEKL-Peptid (OVA257-264) des Ovalbumins (OVA) bzw. die Funktions-verlustmutante SIINFEKA als Modellantigen. In den rekombinanten mCMV, mCMV-Δm157Luc/m164-SIINFEKL/-A (mCMV-SIINFEKL/-A), wurde mittels orthotopen Peptid-austauschs das m164257-265 Peptid des gp36,5/m164 Proteins deletiert und durch das SIINFEKL- bzw. SIINFEKA-Peptid ersetzt. Anhand von Priming-Analysen konnte gezeigt werden, dass nach Infektion von C57BL/6 Mäusen mit mCMV-SIINFEKL SIINFEKL-spezifische T-Zellen nachweisbar sind und das im CMV-Genom integrierte SIINFEKL funktional prozessiert und präsentiert wird. Parallel hierzu konnte nach Immunisierung mit DB-SIINFEKL in vivo ein SIINFEKL-spezifisches CD8 T-Zell-Priming induziert werden. In weiteren Experimenten konnte nach DB-SIINFEKL-Immunisierung im poplitealen Lymphknoten sowie in der Milz eine Proliferation von adoptiv transferierten CD8 T-Zellen beobachtet werden. Die anschließenden Challenge-Versuche zeigten, dass eine DB-SIINFEKL-Immunisierung epitopspezifisch vor einer hoch dosierten Challenge-Infektion mit mCMV-SIINFEKL schützt. Im AT-Modell konnte gezeigt werden, dass adoptiv transferierte OT-I Zellen hämatoablativ behandelte Rezipienten epitopspezifisch vor einer mCMV-SIINFEKL-Infektion schützen können, wobei der erzielte Schutz durch zusätzliche Vakzinierung mit DB-SIINFEKL deutlich verbessert werden konnte. Im Anschluss konnte im HSCT-Rezipienten erstmals eine durch zusätzliche Vakzinierung signifikante Verbesserung des protektiven Potenzials adoptiv transferierter OT-I Zellen bestätigt werden. Diese Verstärkung der Protektion ermöglicht die Reduktion der Anzahl der für den Schutz benötigten Zellzahl und erhöht damit die Effizienz der adoptiven Immuntherapie.

Clinical manifestations of cytomegalovirus (CMV)-infection compromise the therapeutic success of hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). The reactivation of latent CMV especially displays a common and life-threatening complication in HSCT-recipients. In HSCT-recipients the incidence of CMV-disease can be reduced by adoptive transfer (AT) of CMV-specific CD8 T cells. This concept of adoptive immunotherapy was first established in the murine model and was later confirmed in clinical trials. Due to the high number of transferred cells required for antiviral protection, adoptive immunotherapy has not entered clinical routine.rnThe aim of the study was the preclinical evaluation of an antiviral combination therapy in HSCT recipients, composed of AT of a limited number of CMV-specific T cells and their in vivo expansion induced by therapeutic vaccination. For testing this, a murine model based on recombinant murine CMV (mCMV) and recombinant human CMV (hCMV) Dense Bodies (DB) was established. Both express the well characterized MHC-class-I Kb restricted ovalbumin (OVA)-derived peptide SIINFEKL (OVA257-264), or its non-antigenic analogon SIINFEKA (OVA257-264 LàA). The recombinant viruses mCMV-Dm157luc/SIINFEKL and -A (mCMV-SIINFEKL/-A) were generated via “orthotopic peptide swap” replacing the immunodominant Dd restricted antigenic peptide m164150-158 of gp36.5/m164 protein with SIINFEKL and SIINFEKA, respectively. rnSuccesful priming of immunocompetent C57BL/6 mice showed that the in CMV-genome integrated SIINFEKL was functionally processed and presented. In parallel the immunogenicity of DB-SIINFEKL also has been confirmed after immunization. Furthermore, protection against a high dose challenge-infection in mice after immunization with DB-SIINFEKL was confirmed.rnIn following experiments, proliferation of adoptively transferred SIINFEKL-specific CD8 T cells could be detected in popliteal lymph nodes and spleen of C57BL/6 mice after immunization with DB-SIINFEKL or mCMV-SIINFEKL infection. In an AT of SIINFEKL-specific CD8 T cells epitope-specific protection of hematoablated recipients against mCMV-SIINFEKL has been proofed. This protection can be significantly improved by additional immunization with DB-SIINFEKL.rnFinally, a distinct improvement of the protective potential of adoptive transferred SIINFEKL-specific CD8 T cells, due to additional vaccination with DB-SIINFEKL could be confirmed in HSCT-recipients. This shows for the first time that a combination of therapeutic vaccination enhance protection and allows the reduction of transferred cells.