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Meiser, Andrea (2003): Presentation of Recombinant Proteins in Modified Vaccinia Virus Ankara Extracellular Enveloped Virions. Dissertation, LMU München: Faculty of Biology
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Abstract

Modified Vaccinia Virus Ankara is a highly attenuated vaccinia virus strain developed during the smallpox eradication campaign. Nowadays recombinant attenuated poxviruses gain importance as live carrier vaccines against different infectious diseases and in cancer therapy. The aim of this work was to develop recombinant viral vectors, for presentation of a foreign antigen on the surface of extracellular enveloped particles (EEV). First, it was tested whether significant amounts of this viral form are produced by MVA in comparison to replication competent and widely used vaccinia virus strains. Using a number of independent approaches it could be shown that MVA infection in primary chicken embryo fibroblasts results in the production of enveloped viruses, but strikingly most of these were not released into the culture medium but remained attached to the plasma membrane. The results also showed that the replication competent vaccinia virus IHD-J is more efficient in trans-Golgi-network-wrapping and in releasing enveloped virions into the extracellular medium, while the WR strain is less efficient than MVA. Two different strategies were followed to target the recombinant protein to the surface of extracellular enveloped viruses. Since it was shown that non-vaccinia virus proteins can be incorporated to some extent into the outer membrane, a native model type II membrane protein was used. To increase the chance of foreign protein incorporation a fusion protein was used which consisted of the transmembrane domain of a protein known to be specific for the outer membrane of extracellular eveloped virus and the extracellular domain of the foreign antigen which was used in its native form. The data show that both proteins were incorporated into the extracellular enveloped virions produced in MVA infected chicken embryo fibroblasts, albeit with low efficiency. the ransmembrane domain of the EEV pecific protein was not sufficient to target the foreign protein specifically to the outer envelope.

Abstract

Das Modifizierte Vaccinia Virus Ankara ist ein hoch attenuierter Vaccinia Virus Stamm, der waehrend des Pockenausrottungsprogramms der WHO entwickelt wurde. Heute gewinnen attenuierte Pockenviren zunehmend Bedeutung als Lebendvaccinen gegen verschiedene Infektionskrankheiten und in der Krebstherapie. Das Ziel dieser Arbeit war einen rekombinanten viralen Vektor auf MVA-Basis zu entwickeln, welcher Fremdantigene auf der Oberflaeche der extrazellulaeren, behuellten Viruspartikel (EEV) praesentiert. Zunaechst wurde getestet, ob MVA im Vergleich zu replikationskompetenten und vielbenutzten Vaccinia Viren signifikante Mengen dieser viralen Form produziert. In einer Reihe von unabhaengigen Versuchen konnte gezeigt werden, dass die Infektion von primaeren Huehnerembryofibroblasten mit MVA zur Produktion von behuellten Viren fuehrt. Die meisten dieser behuellten Viren werden jedoch nicht ins Medium abgegeben, sondern bleiben mit der Zelloberflaeche assoziiert. Die Ergebnisse zeigen ebenfalls, dass der replikationskompetente Vaccinia Virus Stamm IHD-J effektiver reife Virionen mit trans-Golgi-Netzwerkmembranen umhuellt und behuellte Viren ins Medium abgibt, waehrend der Stamm WR weniger effizient ist als MVA. Es wurden zwei Strategien verfolgt, um das rekombinante Protein zielgerichtet auf der Oberflaeche von EEVs zu praesentieren. Da bekannt ist, dass Nicht-Vaccinia-Virus Proteine zu einem gewissen Grad in die EEV Membran integriert werden, wurde als Model ein natives Typ II Membranglykoprotein benutzt. Zur Steigerung der Effizienz der Inkorporation des Fremdproteins wurde ein chimaeres Protein verwendet, das aus der Transmembrandomaene eines bekannten EEV spezifischen Proteins und der extrazelulaeren Domaene des Fremdantigens, welches in seiner naiven Form verwendet wurde, benutzt. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Proteine in die aeussere Huelle extrazellulaerer, behuellter Virionen aufgenommen wurden, allerdings mit geringer Effizienz. Die Transmembrandomaene des EEV spezifischen Proteins war nicht ausreichend, um das Fremdprotein zielgerichtet in die Membran zu integrieren.