Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4554
Main Title: Antivirale Therapie gegen Adenoviren mittels löslicher Coxsackievirus- und Adenovirus-Rezeptor-Varianten
Translated Title: Antiviral therapy against adenoviruses by soluble coxsackievirus- and adenovirus-receptor-variants
Author(s): Röger, Carsten
Advisor(s): Fechner, Henry
Referee(s): Kurreck, Jens
Bock, Claus-Thomas
Lauster, Roland
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Adenovirus (Ad)-Infektionen zeigen beim Menschen in der Regel einen akuten, aber weitestgehend milden Krankheitsverlauf. Bei Patienten mit geschwächter Immunabwehr können Adenovirusinfektionen zu schweren und mitunter tödlich verlaufenden Erkrankungen führen. Zu den Risikogruppen gehören vor allem immunsupprimierte Patienten, wie Empfänger von Organtransplantaten, Kinder nach hämatopoetischer Stammzelltherapie aber auch Patienten mit akuter Leukämie. Gegenwärtig ist in der Klinik jedoch keine spezifisch auf Adenovirusinfektionen ausgerichtete Therapie im Einsatz. Die Behandlung basiert vor allem auf symptomatischen und unspezifischen Ansätzen. Daher bedarf es der Entwicklung neuer spezifischer anti-adenoviraler Therapieansätze. In der vorliegenden Arbeit wird das antivirale Potential rekombinanter löslicher Varianten des Coxsackievirus- und Adenovirus-Rezeptors (CAR) gegen (Ad) beschrieben. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Fusionsprotein sCAR-Fc, welches aus dem extrazellulären Bereich des CAR und dem Fc-Teil des humanen IgG1 besteht. 1) Von den verschiedenen untersuchten löslichen Varianten des CAR ist sCAR-Fc die effektivste im Hinblick auf die Inhibierung der Ad-Aufnahme in die Zellen. Dabei wirkt sCAR-Fc ausschließlich extrazellulär und die inhibierende Wirkung ist konzentrationsabhängig. Durch eine Verkürzung der D2-Domäne des sCAR-Fc wurden verschiedene Varianten generiert, welche eine verringerte Ad-Inhibierung aufwiesen. 2) Durch die sCAR-Fc vermittelte Inhibierung der Aufnahme von Ad konnte die adenovirale Replikation und auch der dadurch hervorgerufene zytopathische Effekt in der Zellkultur um bis zu 99 % verringert werden. 3) Die inhibierende Wirkung des sCAR-Fc war umso stärker je eher die Behandlung der Ad-Infektion begonnen wurde. So war das antivirale Potential im prophylaktischen Ansatz am größten. Allerdings konnte auch eine therapeutische Gabe von sCAR-Fc bei frühzeitigem Behandlungsbeginn eine signifikante Inhibierung der Ad-Infektion erzielen. 4) Durch die systemische Applikation des im Rahmen dieser Arbeit hergestellten scAAV9-CMV-sCAR-Fc konnten hohe sCAR-Fc Serumspiegel von bis zu 40 μg/ml über einen langen Zeitraum in vivo im Mausmodell generiert werden. Dabei konnten keine Nebenwirkungen der hohen sCAR-Fc Expression beobachtet werden. 5) Die antivirale Wirkung des sCAR-Fc, welche in vitro nachgewiesen wurde, konnte ebenfalls in vivo bestätigt werden. So war es möglich durch den Einsatz von sCAR-Fc die adenovirale Infektion der Leber und des Herzens in einem immunsupprimierten Mausmodell signifikant zu inhibieren. Gleichzeitig konnte ein signifikanter Rückgang von proinflammatorischen Zytokinen in der Leber nachgewiesen werden. 6) Die Kombination von sCAR-Fc mit anderen antiviralen Agenzien, wie Cidofovir und verschiedenen gegen adenovirale mRNAs gerichtete siRNAs, konnten den inhibitorischen Effekt von sCAR-Fc um ein Vielfaches verstärken. Diese Kombinationstherapie könnte einen neuen Ansatz in der Behandlung von Ad-Infektionen im immunsupprimierten Patienten darstellen. In der vorliegenden Dissertation konnte die inhibierende Wirkung löslicher CAR-Varianten gegen Ad veranschaulicht werden. Der Einsatz dieser Moleküle, allen voran sCAR-Fc, bietet damit eine zusätzliche Option bei der üblichen Behandlung von Ad-Infektionen im immunsupprimierten Patienten. Durch die Kombination mit weiteren antiviralen Agenzien könnte eine effektivere und vielversprechende Therapie bei Ad-Infektionen in Risikopatienten ermöglicht werden.
Adenoviruses induce acute but mild infections in human patients. However, in immunocompromised patients adenovirus can cause severe infections sometimes leading to death. Immunosuppressed patients like recipients of organ transplantations, children after hematopoietic stem cell therapy and patients with acute leukemia are part of the high risk group. Currently, there is no specific curative anti-adenoviral therapy available in the clinics. The therapy is mainly based on the unspecific treatment of the symptoms. Therefore, there is a necessity of the development of new specific anti-adenoviral therapeutic approaches. The present study describes the antiviral potential of recombinant soluble variants of the coxsackievirus- and adenovirus-receptor (CAR) against adenoviruses (Ad). A special focus is given to the fusionprotein sCAR-Fc, which consists of the extracellular Region of CAR and the Fc-domain of the human IgG1. 1) From the different soluble CAR variants sCAR-Fc was the most efficient one in terms of cellular Ad-uptake inhibition. sCAR-Fc is effective exclusively extracellular und its inhibitory effect is concentration dependent. Through the reduction of the D2-domain of sCAR-Fc different variants were generated, which showed a reduced Ad-inhibition. 2) Due to the sCAR-Fc mediated inhibition of the Ad-uptake the adenoviral replication and the induced cytopathic effect in cell culture was reduced by 99%. 3) The inhibitory effect of sCAR-Fc was higher the earlier the treatment of the Ad-infection started and the antiviral potential in the prophylactic approach was the strongest. However, also an early therapeutic application of sCAR-Fc was able to significantly inhibit the Ad-infection. 4) Through systemic application of scAAV9-CMV-sCAR-Fc high sCAR-Fc concentrations in the serum of up to 40 μg/ml were expressed over a long period in an in vivo mouse model. No side effects could be observed during this time. 5) The antiviral effect of sCAR-Fc, which could be observed in vitro, was also verified in vivo. The treatment with sCAR-Fc was able to significantly inhibit the adenoviral infection of the liver and the heart in an immunocompromised mouse model. At the same time a significant reduction of proinflammatory cytokines in the liver could be observed. 6) The combination of sCAR-Fc treatment with other antiviral agents like Cidofovir or siRNAs against adenoviral mRNAs was able to strongly increase the inhibitory effect of sCAR-Fc. This combined therapy represents a possible new approach for the treatment of Ad-infections in immunocompromised patients. In this present study the inhibitory effect of soluble CAR-variants against Ad was demonstrated. The application of these molecules, first of all sCAR-Fc offer new options for the usual treatment of Ad-infections in immunocompromised patients. Through the combination with other antiviral agents, a more effective and promising Ad-therapy in high risk patients could be established.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-68797
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4851
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4554
Exam Date: 7-Jul-2015
Issue Date: 30-Jul-2015
Date Available: 30-Jul-2015
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
570 Biowissenschaften; Biologie
610 Medizin und Gesundheit
Subject(s): AAV-Gentherapie
Adenovirus
Coxsackievirus- und Adenovirus-Rezeptor-Varianten
Immunsuppression
Kombinationstherapie
AAV gene therapy
Adenovirus
Combination therapy
Coxsackievirus- and adenovirus-receptor-variants
Immunosuppression
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