Complete absence of linear immunodominant epitope regions recognized by IgG after flavivirus infection and vaccination in whole proteome analyses

Pieroth, Nora Simone (2023): Complete absence of linear immunodominant epitope regions recognized by IgG after flavivirus infection and vaccination in whole proteome analyses. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

The flavivirus genera comprises more than 70 viruses and has an important impact on public health in their endemic and epidemic regions all over the world. Serodiagnosis of specific flavivirus infections is difficult or even impossible, due to the high degree of antibody cross-reactivity. It is however conceivable that serodiagnosis based on one or more individual flavivirus species derived peptides allows to differentiate with high specificity between different viral infections. The primary objective of my doctoral thesis therefore was to map specific immunoglobulin G (IgG) antibody responses after natural flavivirus infections and yellow fever vaccination to identify type-specific signatures of different flaviviruses as well as to study dynamics of cross-reactivity and crossrecognition between them. Therefore, a panel of sera from flavivirus-infected study subjects as well as sera before (D0) and 28 days after (D28) YFV vaccination were tested with the RepliTope™pan-Flavivirus peptide array by the company JPT Peptide Technologies displaying 6253 peptides of various flaviviruses. In general, peptide array technique allows high-resolution, high-throughput, ultra-high-density mapping of linear antibody epitopes. Serum samples prior yellow fever vaccination (timepoint D0) served as negative controls. Data analyses were performed using R-script as well as GraphPad Prism software to further dissect the IgG immune response and to identify potential serodiagnostic peptides. The analysis was focused on detection of potential targets of IgG immune responses located in prM, E, NS1 and NS5 proteins. To summarize the data obtained by heat maps and graphs, our data has shown a high level of individual variation in antibody specificities as well as no flavivirus type-specific IgG peptide recognition signature between different flaviviruses across flavivirus-infected and YFV vaccinated study subjects. This study points out the difficulties of detecting a flavivirusspecific immune response but gives further insight into a more detailed epitope mapping and understanding of antibody responses in flavivirus infections.

Abstract

Die Gattung der Flaviviren umfasst über 70 Viren und hat einen wichtigen Einfluss auf das öffentliche Gesundheitswesen in endemischen sowie epidemischen Regionen weltweit. Die Serodiagnostik von speziellen Flavivirus Infektionen stellt sich aufgrund eines hohen Grades an Kreuzreaktivität der Antikörper als schwierig dar. Es ist jedoch vorstellbar, dass Serodiagnostik basierend auf einem oder mehreren individuellen Flavivirus-Peptiden die Differenzierung zwischen verschiedenen Flavivirus Infektionen mit hoher Spezifität möglich macht. Das vorrangige Ziel dieser Doktorarbeit ist die Kartierung spezifischer Immunglobulin G (IgG) Reaktionen nach natürlichen Flavivirus- Infektionen und nach Gelbfieberimpfung, um spezifische Signaturen verschiedener Flaviviren zu identifizieren sowie die Dynamik der Kreuzreaktivität und Kreuzerkennung zwischen diesen zu untersuchen. Daher wurde eine Auswahl an Seren von Flavivirus-infizierten Studienteilnehmer*innen sowie Seren von gesunden Proband*innen vor (Zeitpunkt D0) und 28 Tage nach Gelbfieber Impfung (Zeitpunkt D28) mit dem RepliTope™pan-Flavivirus Peptidarray der Firma JPT Peptide Technologies getestet, welches 6253 Peptide verschiedener Flaviviren abbildet. Im Allgemeinen ermöglicht die Peptid-Array-Technik eine hochauflösende Abbildung von linearen Antikörper-Epitopen. Serumproben vor der Gelbfieberimpfung (Zeitpunkt D0) dienten als Negativkontrollen. Die Analyse der mit den Peptidarrays gewonnenen Daten umfasste Auswertungs-methoden unter Verwendung von R-Skripten sowie der GraphPad-Prism-Software zur weiteren Aufschlüsselung der IgG-Immunantwort und zur Identifizierung serodiagnostischer Peptide. Die Analyse konzentrierte sich auf den Nachweis potenzieller, spezifischer Erkennungsstrukturen der IgG-Immunantwort, die in prM-, E, NS1- und NS5-Proteinen lokalisiert sind. Unsere Daten zeigten ein hohes Maß an individueller Variation der Antikörperspezifitäten sowie eine fehlende Flavivirus typ-spezifische IgG-Peptid-Signatur bei Flavivirus infizierten und Gelbfieber geimpften Studienteilnehmer*innen bzw. Proband*innen. Diese Studie weist auf die Schwierigkeiten des Nachweises einer Flavivirus-spezifischen Immunantwort hin, gibt jedoch Einblicke in eine detailliertere Epitop Kartierung und ein besseres Verständnis der Antikörper-Antworten bei Flavivirus-Infektionen.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 14. September 2023
• 1. Bericht­erstatter:in: Pritsch, Michael