Kurzfassung

Virusartige Partikel (virus-like particles, VLPs) sind nicht-infektiöse Virus-Kapsidproteine, die durch spontane Selbstassemblierung von Protein-Monomeren hochsymmetrische, sphärenähnliche Komplexe bilden. Aufgrund ihrer spezifischen, hochrepetitiven Struktur sind VLPs in der Lage, eine starke und lang anhaltende humorale Immunantwort zu induzieren, die auch unabhängig von T-Zellen erfolgen kann. Die Insertion von nicht-immunogenen Antigenepitopen in spezifische Regionen der VLPs...Virusartige Partikel (virus-like particles, VLPs) sind nicht-infektiöse Virus-Kapsidproteine, die durch spontane Selbstassemblierung von Protein-Monomeren hochsymmetrische, sphärenähnliche Komplexe bilden. Aufgrund ihrer spezifischen, hochrepetitiven Struktur sind VLPs in der Lage, eine starke und lang anhaltende humorale Immunantwort zu induzieren, die auch unabhängig von T-Zellen erfolgen kann. Die Insertion von nicht-immunogenen Antigenepitopen in spezifische Regionen der VLPs transformiert die Epitope in hochimmunogene Strukturen, wobei sogar die vorherrschende Selbst-Toleranz gegen körpereigene Proteine durchbrochen werden kann. Aufgrund dieser Eigenschaften gelten rekombinant hergestellte, chimäre VLPs als vielversprechende Kandidaten für neuartige Vakzine.
Für die Herstellung VLP-basierter Vakzinkandidaten ist es jedoch von größter Wichtigkeit, dass die Fähigkeit der chimären Protein-Monomere zur Selbstassemblierung erhalten bleibt, da nur die korrekte räumliche VLP-Organisation eine ausreichend hohe Dichte und Symmetrie des Antigenepitops und damit eine effektive Induktion der humoralen Immunantwort ermöglicht. Bisher existiert jedoch keine zuverlässige Methode, um vorherzusagen, inwieweit ein chimäres Protein-Monomer diese essentielle Selbstassemblierungsfähigkeit besitzt. Deshalb muss jedes neue chimäre Konstrukt in zeitaufwendigen experimentellen Versuchen einzeln validiert werden.
Ziel dieses Projektes ist es, durch eine komparative elektronenmikroskopische Untersuchung und nachfolgende 3D-Rekonstruktion verschiedener korrekt gefalteter chimärer VLPs eine hochauflösende Strukturanalyse zu ermöglichen, anhand derer die strukturellen Eigenschaften der insertierten Antigenepitope untersucht werden können. Gemeinsame Strukturmerkmale erlauben anschließend Rückschlüsse auf Aminosäuresequenzmotive innerhalb der künstlich eingebauten Epitope und der sie umgebenden Bereiche der VLPs, welche die Selbstassemblierungsfähigkeit gewährleisten. Dadurch könnten wiederum Modelle zur Vorhersage der Assemblierungskompetenz von chimären Protein-Monomeren entwickelt werden.
Die Form und Faltung der jeweiligen Konstrukte kann in Kombination mit vorklinischen und/oder klinischen Tests analysiert werden. Aus der Korrelation zwischen erfolgreichen Immunisierungsversuchen und bestimmten Strukturen ließen sich dann eventuell Muster ableiten. Anhand dieser Muster ließe sich der ursprünglich empirische Ansatz systematisch auswerten und im Design der Konstrukte anwenden. Der bisher verfolgte Ansatz des Moleküldesigns ließe sich so um eine Methode des computergestützten ‚Reverse Modelling’ ergänzen. Damit wäre es möglich, die Entwicklungsphase für das Design neuer VLPs als Therapeutikum wesentlich schneller, effizienter und gezielter voranzutreiben.
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