Andenvirus

10 Impfstoffe und neutralisierende Antikörper

Es gibt keine von der FDA zugelassenen Impfstoffe oder spezifischen Therapeutika zur Vorbeugung oder Behandlung von Hantavirus-Infektionen und/oder Erkrankungen. Studien an HPS- (ANDV- oder SNV-infizierten) sowie HFRS- (PUUV-infizierten) Rekonvaleszenten deuten auf einen direkten Zusammenhang zwischen dem frühen Aufbau einer effizienten neutralisierenden Antikörperreaktion (nAb) und einem milderen Krankheitsverlauf hin (Bharadwaj et al., 2000; Pettersson et al., 2014; Valdivieso et al., 2006). Die schützende Wirkung von Hyperimmunsera in Tiermodellen und beim Menschen deutet außerdem darauf hin, dass Gn/Gc-spezifische Antikörper, die durch aktive oder passive Immunisierung hervorgerufen werden, bei der Behandlung von Hantavirus-Erkrankungen von Nutzen sein könnten (Brocato et al., 2012, 2014; Hooper et al., 2008, 2014a,b; Klingström et al., 2008; Vial et al., 2015). Obwohl zahlreiche Studien die Bedeutung von nAbs für den Schutz gegen Hantaviren unterstreichen, konnte eine cDNA-basierte Impfung syrische Hamster auch ohne nAb-Aktivität vor einer tödlichen ANDV-Challenge schützen, was darauf hindeutet, dass nAbs zwar ausreichend, aber nicht essentiell sind (Brocato et al., 2013).

Die Impfung ist der erfolgreichste Ansatz, um einen starken antiviralen Zustand zu induzieren und Schutz vor Virusinfektionen und -erkrankungen zu bieten. In den letzten 20 Jahren wurden zahlreiche Impfstoffkandidaten und -modalitäten auf ihre Wirksamkeit gegen Hantaviren untersucht. Seit 1990 wird in der Republik Korea ein formalininaktivierter HTNV-Impfstoff, der in den Gehirnen säugender Mäuse gezüchtet wird (Hantavax™), vermarktet (Cho et al., 2002; Yamanishi et al., 1988). Da es jedoch an gut konzipierten klinischen Studien mangelt, sind die klinische Wirksamkeit und die langfristige Immunogenität des Impfstoffs unklar geblieben. In einer kürzlich durchgeführten klinischen Phase-III-Studie wurde über eine hohe Serokonversion, aber eine geringe nAb-Bildung berichtet (Song et al., 2016). In einer anderen Fall-Kontroll-Studie wurde eine mäßige Schutzwirkung von Hantavax™ beobachtet, insbesondere in Hochrisikopopulationen (Jung et al., 2018). Trotz der Verfügbarkeit von Hantavax™ besteht daher ein klarer und dringender Bedarf an neuen und wirksameren Hantavirus-Impfstoffen.

Als Alternative zu inaktivierten Impfstoffen wurden abgemilderte Lebendimpfstoffe unter Verwendung rekombinanter VSV- oder Adenovirus (AdV)-Vektoren entwickelt, die das Hantavirus Gn/Gc exprimieren. Eine einzige Injektion eines replikationskompetenten VSV-Vektors, der ANDV Gn/Gc exprimiert, schützte syrische Hamster bereits 3 Tage nach der Immunisierung vor einer tödlichen ANDV-Challenge (Brown et al., 2011; Prescott et al., 2014). Der Schutz hielt bis zu 6 Monate an, und der Verlust des Schutzes zu späteren Zeitpunkten korrelierte mit einem Verlust der nAb-Reaktionen (Prescott et al., 2014). Die Impfung von Hamstern 24 Stunden nach dem Angriff durch das ANDV war weitgehend schützend, was darauf hindeutet, dass die Induktion eines starken antiviralen Zustands durch den rekombinanten Vektor selbst zum Schutz beigetragen haben könnte (Brown et al., 2011; Prescott et al., 2014). Einzyklische VSV, die HTNV Gn/Gc tragen, boten ebenfalls Schutz vor einer HTNV-Infektion in einem nicht-tödlichen Balb/c-Mausmodell (Lee et al., 2006). Rekombinante humane Vektoren des AdV-Serotyps 5 (Ad5V), die ANDV Gn oder Gc exprimieren, und rekombinante Vektoren des AdV-Serotyps 2 für Hunde, die SEOV Gn exprimieren, schützten syrische Hamster bzw. Balb/c-Mäuse vor einer tödlichen Virusinfektion (Safronetz et al., 2009; Yuan et al., 2009). Syrische Hamster, die mit einem Vaccinia-Virus-Vektor geimpft wurden, der HTNV Gn/Gc- und N-Proteine exprimiert, zeigten keine Virämie, wenn sie mit HTNV oder SEOV herausgefordert wurden, waren aber teilweise empfänglich für eine PUUV-Infektion, was auf einen teilweisen Kreuzschutz zwischen eng verwandten Hantaviren und die Möglichkeit hinweist, dass breit schützende Hantavirus-Impfstoffe entwickelt werden können (Chu et al, 1995; Schmaljohn et al., 1992).

Obwohl sich virusbasierte Impfstoffplattformen in Tiermodellen als vielversprechend erwiesen haben, wurde ihre Übertragung auf den Menschen durch mehrere Faktoren erschwert (Tatsis und Ertl, 2004). Eine bereits vorhandene Immunität gegen Ad5V und andere gängige AdV-Serotypen könnte die Wirksamkeit des Impfstoffs verringern. Dieses Problem kann durch die Entwicklung von Vektoren vermieden werden, die auf seltenen menschlichen (Barouch et al., 2004; Lemckert et al., 2005) oder tierischen Adenovirus-Serotypen basieren (Kobinger et al., 2006). Eine geringe Wirksamkeit des Impfstoffs aufgrund einer bereits bestehenden Immunität wurde auch bei Vaccinia-Virus-basierten Vektoren beobachtet: Vaccinia-Viren, die HTNV Gn/Gc exprimieren, lösten HTNV-spezifische nAb-Titer bei 72 % der Vaccinia-Virus-naiven Patienten aus, aber nur bei 26 % der Vaccinia-Virus-immunen Patienten (McClain et al., 2000). Obwohl in den meisten menschlichen Populationen nur eine geringe vorbestehende Immunität gegen VSV besteht, könnte die zunehmende Popularität von VSV-basierten Impfstoffen dieses Szenario in Zukunft ändern (Lévy et al., 2018; Regules et al., 2017; Suder et al., 2018).

DNA-basierte Untereinheiten-Impfstoffe, die cDNA-Vektoren umfassen, die für Hantavirus Gn/Gc kodieren, wurden ebenfalls untersucht. Die Immunisierung von syrischen Hamstern mit DNA-Impfstoffen, die für SEOV oder HTNV Gn/Gc kodieren, machte sie resistent gegen HTNV, SEOV und DOBV, nicht aber gegen das divergentere PUUV (Hooper et al., 1999, 2001). PUUV- und SNV Gn/Gc-basierte cDNA-Impfstoffe waren auch bei syrischen Hamstern schützend (Brocato et al., 2013; Hooper et al., 2013). Unerwarteterweise war ein äquivalenter ANDV-cDNA-Impfstoff in Syrischen Hamstern nicht immunogen oder schützend, obwohl er hohe nAb-Spiegel gegen ANDV und heterologes SNV in Rhesusaffen erzeugte (Custer et al., 2003). Die passive Übertragung von Seren gewährte Syrischen Hamstern selbst dann einen vollständigen Schutz, wenn sie 4-5 Tage nach der ANDV-Provokation durchgeführt wurde, und verzögerte die Entwicklung von HPS, wenn sie 1 Tag vor der Provokation injiziert wurde (Custer et al., 2003). In zwei klinischen Studien der Phase I zeigten drei Impfungen mit cDNA-Impfstoffen, die HTNV oder PUUV Gn/Gc durch partikelvermittelte epidermale Verabreichung exprimieren, eine begrenzte Immunogenität: nur 30-56 % der Individuen entwickelten eine nAb-Antwort (Boudreau et al., 2012; Hooper et al., 2014a,b). cDNA-Elektroporation verbesserte die nAb-Generierung und führte zu nAb-Antworten bei bis zu 78 % der Individuen (Hooper et al, 2014a,b).

Die passive Übertragung polyklonaler Antikörper von Tieren, die mit Hantavirus-Impfstoffen auf Gn/Gc-Basis immunisiert wurden, gewährte einen Schutz gegen eine tödliche ANDV-Challenge bei syrischen Hamstern (Brocato et al., 2012, 2014; Haese et al., 2015; Hooper et al., 2008, 2014a,b). Wichtig ist, dass die passive Transfusion von hyperimmunen Seren von rekonvaleszenten ANDV-Spendern zu akuten HPS-Patienten den Krankheitsverlauf verbesserte und nAb-Titer umgekehrt mit dem Schweregrad des HPS korrelierten (Vial et al., 2015), was darauf hindeutet, dass mAb-basierte Anti-Hantavirus-Therapeutika als Ergänzung zu Impfstoffen entwickelt werden könnten.

Für die Entwicklung von mAb-basierten Therapien isolierten Garrido et al. ANDV Gn/Gc-spezifische Gedächtnis-B-Zellen aus einem HPS-Rekonvaleszenten, um rekombinante humane IgG-Antikörper zu erzeugen, und untersuchten zwei stark neutralisierende mAbs (JL16 und MIB22) auf ihre Wirksamkeit nach der Exposition bei syrischen Hamstern (Garrido et al., 2018). Alle Hamster, die mit den mAbs allein oder in Kombination behandelt wurden, waren 3 und 8 Tage nach der tödlichen ANDV-Exposition geschützt. Eines der beiden mAbs, JL16, beseitigte das Virus trotz seiner geringeren In-vitro-Neutralisierungskapazität vollständig aus der Hamsterlunge, was darauf hindeutet, dass Fc-abhängige Effektor-Funktionen von Antikörpern, einschließlich der Antikörper-abhängigen zellulären Zytotoxizität (ADCC), bei der Hantavirus-Clearance in vivo eine Rolle spielen könnten.