Entwicklung einer Antikörper-Plattform

Die Induktion von Immunantworten

Eine notwendige Voraussetzung für die Herstellung von monoklonalen Antikörpern ist die Induktion einer Immunreaktion im Versuchstier oder auch in vitro. Dabei ist nicht jede Substanz, gegen die Antikörper benötigt wird, in der Lage eine solche Immunreaktion auszulösen. Je nach Beschaffenheit der Substanz spricht man von mehr oder weniger immunogenen Eigenschaften. Im Rahmen der Stiftungsprofessur sollen Techniken weiterentwickelt werden, welche die Induktion von Immunantworten gegen niedrig-immunogene Substanzen, wie zum Beispiel Peptide oder Haptene ermöglichen. Ziel ist es, diese Techniken als routinetaugliche Methoden in Anwendung zu bringen.

Virus-ähnliche Partikel

Serumverdünnungstest VP1 spezifischer Antikörper
Bild: Stiftungsprofessur Immuntechnologie
Induktion von Immunantworten in zwei Mäusen (A und B) mit Hilfe virus-ähnlicher Partikel. Der Antikörpertiter wird im Serum der Tiere mittels ELISA nachgewiesen.

Virus-ähnliche Partikel sind nicht infektiös, unterscheiden sich jedoch in ihren strukturellen und immunologischen Eigenschaften kaum von denen echter Viren und lösen daher, im Vergleich zu herkömmlichen Antigenen, starke Immunreaktionen aus.

Niedrig-immunogene Peptide können durch Klonierung der entsprechenden DNA-Sequenzen auf genetischer Ebene mit dem Virushüllprotein kombiniert werden. Anschließend werden die für die Immunisierung benötigten Virus-ähnlichen Partikel in E.coli exprimiert und anschließend gereinigt. Dadurch erhält man chimäre Virus-ähnliche Partikel, die in der Lage sind eine Immunreaktion gegen das normalerweise nur schwach immunogene eingebaute Peptid auszulösen. Der Einsatz von chimären Virus-ähnlichen Partikeln ermöglicht die Induktion einer sehr schnellen und spezifischen Immunantwort, bei der sogar auf die Zugabe von Adjuvanzien verzichtet werden kann.

Darüber hinaus kann durch die Immunisierung mit Virus-ähnlichen Partikeln eine Induktion seltener Antikörperklassen erfolgen, da Virus-ähnliche Partikel sowohl für die intraperitoneale als auch für die intrarektale Immunisierung eingesetzt werden können, was zum Beispiel die Ausschüttung von Immunglobulinen der Klasse A begünstigt.

Serumverdünnungstest VP1 spezifischer Antikörper
Bild: Stiftungsprofessur Immuntechnologie
Induktion von Immunantworten in zwei Mäusen (A und B) mit Hilfe virus-ähnlicher Partikel. Der Antikörpertiter wird im Serum der Tiere mittels ELISA nachgewiesen.

Bead-konjugierte Antigene

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Säugerzellen die Bead-markierte Antigene aufgenommen haben.
Bild: PIT

Eine Immunisierungsstrategie mithilfe eines Bead-basierten Systems, birgt die Möglichkeit eine Immunreaktion in vitro gegen niedermolekulare und schwach immunogene Antigene unabhängig von großen Trägerproteinen hervorzurufen. Die Verwendung von großen Trägerproteinen geht oft einher mit einer hohen Immunantwort gegen die Trägerproteine oder Kreuzreaktivitäten der spezifischen Antikörper mit den Proteinen. Die Entwicklung eines Bead-basierten Systems beginnt mit der Optimierung der verwendeten Beads und der Aufnahme in die Immunzelllen. Weitere Entwicklungsschritte beinhalten die Beladung der Beads mit Antigenen und die Induktion von Immunantworten gegen die Antigene.

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Säugerzellen die Bead-markierte Antigene aufgenommen haben.
Bild: PIT

Selektion Antikörper-produzierender Hybridomzellen

Monoklonale Antikörper werden in der Regel mit Hilfe der Hybridomtechnik gewonnen. Dabei gestaltet sich die Identifizierung und Etablierung der gewünschten antigenspezifischen Hybridomzellen innerhalb des heterogenen Zellpools bis heute als schwierig und zeitaufwendig. Im Rahmen des Projekts soll ein Markierungssystem für Antigen-spezifische Hybridomzellen validiert werden, welches auf einer neuartigen transgenen Myelomzelllinie beruht.

Durch die Verwendung künstlicher Oberflächenmarker werden die Antikörper-produzierenden Hybridomzellen modifiziert. Dadurch entsteht eine direkte Verbindung zwischen dem Antikörperphänotyp und dem Genotyp der Hybridomzelle. So können Hybridomzellen, die die gewünschten Antikörper produzieren, aus einem heterogenen Zellpool mittels MACS- oder FACS-Technik äußerst effizient, sowie zeitsparend angereichert werden.

Die Technologie wurde im Rahmen der Nachwuchsgruppe entwickelt und zum Patent (WO2015161835 A1) angemeldet und wird derzeit geprüft. In der Stiftungsprofessur soll dieses System nun in die routinemäßige Anwendung überführt werden.

Identifikation und Anreicherung antigenspezifischer Antikörper-produzierender Hybridomzellen
Foto: PIT