Fowlpox viruses (FPV) are attractive platform vaccine vector candidates because their capacity for insertion of multiple heterologous genes makes them favourable for genetic modification. They also have strong adjuvant activity in their own right. As FPV does not replicate in mammalian cells, there is significantly less opposition associated with their clinical application, with a number already in use. However, a thorough understanding of the immunological relationship between FPV and the mammalian immune system is still lacking. The aim of this thesis was to construct a series of recombinant FPV vectors that co-expressed the nominal antigen chicken ovalbumin (OVA), (FPV[subscript]OVA), and/or murine interleukin-4 (mIL-4). These constructs were used for the characterisation of the relationship between FPV and the mammalian immune system and how this is altered by the co-expression of mIL-4. Immunisation with FPV[subscript]OVA resulted in rapid and highly localized OVA expression which induced strong CD8⁺ cytotoxic T cell (CTL) activity but only weak CD4⁺ T helper and antibody responses. In addition, presentation of FPV-derived antigen and the priming of antigen-specific CTL responses required a permissive bone marrow (BM)-derived cell as the antigen presenting cell (APC). Co-administration with FPV[subscript]mIL-4 resulted in a dramatic reduction in CTL activity that remained largely non-functional throughout the infection and a skewing of the T helper (Th) response towards Th2 with a reduction in interferon (IFN)-γ production by OVA-specific Th cells. These findings provide a sound basis for further characterization of how FPV interacts with the innate and adaptive arms of the immune system, how these can be manipulated via the co-administration of cytokines, and discovering if future rationally designed modifications result in FPV vectored vaccines that induce durable cellular and humoral immunity. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1352466 / Thesis (M.Med.Sc.) - University of Adelaide, School of Medicine, 2009

Fowlpox viruses (FPV) are attractive platform vaccine vector candidates because their capacity for insertion of multiple heterologous genes makes them favourable for genetic modification. They also have strong adjuvant activity in their own right. As FPV does not replicate in mammalian cells, there is significantly less opposition associated with their clinical application, with a number already in use. However, a thorough understanding of the immunological relationship between FPV and the mammalian immune system is still lacking. The aim of this thesis was to construct a series of recombinant FPV vectors that co-expressed the nominal antigen chicken ovalbumin (OVA), (FPV[subscript]OVA), and/or murine interleukin-4 (mIL-4). These constructs were used for the characterisation of the relationship between FPV and the mammalian immune system and how this is altered by the co-expression of mIL-4. Immunisation with FPV[subscript]OVA resulted in rapid and highly localized OVA expression which induced strong CD8⁺ cytotoxic T cell (CTL) activity but only weak CD4⁺ T helper and antibody responses. In addition, presentation of FPV-derived antigen and the priming of antigen-specific CTL responses required a permissive bone marrow (BM)-derived cell as the antigen presenting cell (APC). Co-administration with FPV[subscript]mIL-4 resulted in a dramatic reduction in CTL activity that remained largely non-functional throughout the infection and a skewing of the T helper (Th) response towards Th2 with a reduction in interferon (IFN)-γ production by OVA-specific Th cells. These findings provide a sound basis for further characterization of how FPV interacts with the innate and adaptive arms of the immune system, how these can be manipulated via the co-administration of cytokines, and discovering if future rationally designed modifications result in FPV vectored vaccines that induce durable cellular and humoral immunity. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1352466 / Thesis (M.Med.Sc.) - University of Adelaide, School of Medicine, 2009

Fowlpox viruses (FPV) are attractive platform vaccine vector candidates because their capacity for insertion of multiple heterologous genes makes them favourable for genetic modification. They also have strong adjuvant activity in their own right. As FPV does not replicate in mammalian cells, there is significantly less opposition associated with their clinical application, with a number already in use. However, a thorough understanding of the immunological relationship between FPV and the mammalian immune system is still lacking. The aim of this thesis was to construct a series of recombinant FPV vectors that co-expressed the nominal antigen chicken ovalbumin (OVA), (FPV[subscript]OVA), and/or murine interleukin-4 (mIL-4). These constructs were used for the characterisation of the relationship between FPV and the mammalian immune system and how this is altered by the co-expression of mIL-4. Immunisation with FPV[subscript]OVA resulted in rapid and highly localized OVA expression which induced strong CD8⁺ cytotoxic T cell (CTL) activity but only weak CD4⁺ T helper and antibody responses. In addition, presentation of FPV-derived antigen and the priming of antigen-specific CTL responses required a permissive bone marrow (BM)-derived cell as the antigen presenting cell (APC). Co-administration with FPV[subscript]mIL-4 resulted in a dramatic reduction in CTL activity that remained largely non-functional throughout the infection and a skewing of the T helper (Th) response towards Th2 with a reduction in interferon (IFN)-γ production by OVA-specific Th cells. These findings provide a sound basis for further characterization of how FPV interacts with the innate and adaptive arms of the immune system, how these can be manipulated via the co-administration of cytokines, and discovering if future rationally designed modifications result in FPV vectored vaccines that induce durable cellular and humoral immunity. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1352466 / Thesis (M.Med.Sc.) - University of Adelaide, School of Medicine, 2009

Thesis (M.S.)--University of Delaware, 2007. / Principal faculty advisor: Jack Gelb, Dept. of Animal & Food Sciences. Includes bibliographical references.

L’apoptose, mort cellulaire observée suite à l’activation des caspases effectrices, est un moyen de défense contre les pathogènes, en particulier les virus. Le virus de la vaccine (VACV) est un virus contenant un grand génome à ADN codant pour environ 200 protéines, dont plusieurs inhibent l’apoptose. Cette apparente redondance fonctionnelle complique l’étude des protéines antiapoptotiques du virus dans un contexte d’infection virale. Dans ce travail, nous comparerons les propriétés antiapoptotiques des protéines B13, F1, GAAP et N1 de VACV. Cette comparaison sera établie dans un premier temps en dehors de toute infection virale. En utilisant des vecteurs lentiviraux, nous avons obtenu des lignées cellulaires stables (U2-OS) exprimant ces protéines en isolation. Nous avons alors pu tester les capacités antiapoptotiques de ces protéines en réponse à des stimuli provoquant l’apoptose extrinsèque et intrinsèque. Les résultats ont montré que B13 était la plus puissante molécule inhibitrice de l’apoptose intrinsèque et qu’elle était la seule à inhiber l’apoptose extrinsèque. Ensuite nous avons tiré avantage d’un virus de la vaccine déficient (vv811) qui ne possède aucune de ces protéines antiapoptotiques, capable à lui seul d’induire l’apoptose, en l’absence de toute autre stimulus. En infectant nos lignées cellulaires exprimant les molécules in trans avec vv811, nous avons pu montrer que B13 inhibait cette apoptose induite par le virus beaucoup plus efficacement que F1. GAAP et N1 dans ce contexte n’ont pas démontré de propriétés antiapoptotiques. Enfin, nous avons construit par mutagénèse des virus vv811 recombinants exprimant les molécules étudiées in cis. Suite à l’infection par ces virus de cellules U2-OS et Hela, B13, de nouveau, et F1 ont montré des capacités d’inhibition importantes de l’apoptose. L’action de GAAP s’est révélée dépendante du type cellulaire et N1 n’a pas pu inhiber l’apoptose induite par ce virus déficient dans aucune des cellules testées. En utilisant ces différentes approches, nous avons pu nous affranchir des problèmes de redondance et comparer 4 molécules antiapoptotiques du virus de la vaccine, y compris dans un contexte d’infection virale. Les résultats ont confirmé que toutes les protéines étudiées possédaient des propriétés antiapoptiques et ont clairement montré que B13 était la plus puissante / Apoptosis, which occurs following activation of effector caspases, can restrict the replication of intracellular pathogens, especially viruses. Vaccinia virus (VACV) is a large dsDNA virus encoding approximately 200 proteins, several of which inhibit apoptosis. This redundancy of viral anti-apoptotic proteins complicates the study of these proteins in the context of viral infection. Here a comparative study of the anti-apoptotic proteins B13, F1, GAAP and N1 with and without virus infection is presented. Firstly, using lentiviral constructs, we generated transduced cell lines expressing the anti-apoptotic proteins in isolation and we analysed their ability to protect against extrinsic and intrinsic apoptosis induced by different drugs. In that context B13 was the most potent inhibitor of intrinsic apoptosis and the only protein to inhibit both extrinsic and intrinsic apoptosis. We then used a deficient VACV strain, vv811, that lacks the genes coding for the four anti-apoptotic proteins. Infection with vv811 can induce apoptosis without the need for any other stimulus. After vv811 infection of cell lines expressing the anti-apoptotic proteins in trans, B13 and to a lesser extent F1, inhibited apoptosis. Finally, we introduced each gene separately into vv811 by genetic recombination. Using these recombinant viruses to induce apoptosis, B13 and F1 were very potent inhibitors. The protection conferred by GAAP was cell type dependant and N1 failed to protect any of the tested cells from the virus induced apoptosis. Using these different approaches, we have been able to overcome the redundancy issue to compare 4 anti-apoptotic proteins from VACV, including in the context of viral infection. The results illustrate that vv811 is a useful tool to determine the role of VACV anti-apoptotic proteins during infection and that whilst all of these proteins have some anti-apoptotic activity, B13 is most potent.

The influenza A virus non-structural (NS1) protein is multifunctional, and during virus-infection NS1 interacts with several factors in order to manipulate host-cell processes. This study reports that NS1 binds directly to p85β, a regulatory subunit of phosphoinositide 3-kinase (PI3K), but not to the related p85α. Expression of NS1 was sufficient to activate PI3K and cause the phosphorylation of a downstream mediator of PI3K signalling, Akt. However, in virus-infected MDCK cells, the kinetics of Akt phosphorylation did not correlate with NS1 expression, and suggested that negative regulation of this signalling pathway occurs subsequent to ~8h post-infection. Mapping studies showed that the NS1:p85β interaction is primarily mediated by the NS1 C-terminal domain and the p85β inter-SH2 (Src homology 2) domain. Additionally, the highly conserved tyrosine at residue 89 (Y89) of NS1 was found to be important for binding and activating PI3K in a phosphorylation-independent manner. The inter-SH2 domain of p85β is a coiled-coil structure that acts as a scaffold for the p110 catalytic subunit of PI3K. As NS1 does not displace p110 from the inter-SH2 domain, a model is proposed whereby NS1 forms an active heterotrimeric complex with PI3K, and disrupts the ability of p85β to control p110 function. Biological studies revealed that a mutant influenza A virus (Udorn/72) expressing NS1 with phenylalanine substituted for tyrosine-89 (Y89F) exhibited a small-plaque phenotype, and grew more slowly in MDCK cells than wild-type virus. Unexpectedly, another mutant influenza A virus strain (WSN/33) expressing NS1-Y89F was not attenuated in MDCK cells, yet appeared to be less pathogenic than wild-type in vivo. Overall, these data indicate a role for NS1-mediated PI3K activation in efficient influenza A virus replication. The potential application of this work to the design of novel anti-influenza drugs and vaccine production is discussed.

Jusqu'en 1980, date à laquelle la variole a été déclarée éradiquée suite à la pratique de la vaccination, elle a constitué un véritable fléau pour l'humanité. Le risque de réémergence du virus de la variole dans un contexte bioterroriste, compte-tenu des conditions de production, de la faible immunité de la population et des complications post-vaccinales liées aux vaccins historiques, rend le développement de nouveaux vaccins antivarioliques nécessaire.<br />L'objectif du travail de thèse présenté dans ce mémoire est l'étude du vaccin antivariolique historique Lister dans un cadre de stratégie d'élaboration d'un nouveau vaccin issu de cette souche.<br />La séquence génomique de ce vaccin est déterminée et décrite. Sa comparaison avec d'autres souches de virus de la vaccine met en évidence les singularités de la souche Lister. <br />Par ailleurs, l'étude de la diversité de la population virale et sa caractérisation phénotypique et génétique devraient permettre d'éclairer le choix de la stratégie pour développer un nouveau vaccin dit de deuxième génération issu de cette souche : vaccin constitué d'un seul clone viral ou vaccin polyclonal.<br />Enfin, l'étude de l'interaction du virus de la vaccine avec la barrière hémato-encéphalique montre une augmentation de sa perméabilité suite à l'infection des cellules endothéliales par le virus de la vaccine. De plus, des études in vivo mettent en évidence l'entrée et la réplication du virus dans le tissu cérébral, entraînant des atteintes cérébrales parfois mortelles. Ces perspectives permettent d'appréhender la neuropathogénicité du vaccin historique reliée aux encéphalites post-vaccinales, complications létales de la vaccination antivariolique.

Le virus Ebola, responsable d'une fièvre hémorragique virale létale et le virus de la variole, agent étiologique de la variole, sont des armes biologiques potentielles. Il n'existe pas de traitement ou de prophylaxie autorisés contre le virus Ebola, quelques candidats vaccins étant en cours de développement. Concernant la variole, des vaccins dits de première génération (virus de la vaccine) ont permis l'éradication de la maladie cependant ils sont à l'origine de complications post-vaccinales parfois sévères alors que des vaccins plus récents dits de troisième génération, non-réplicatifs, ont été développés pour leur innocuité mais restent faiblement immunogènes. Nous avons récemment développé plusieurs vecteurs viraux de type virus de la vaccine (VACV) par délétion d'un certain nombre de facteurs de virulence. Nous avons évalué leur innocuité, leur immunogénicité et leur efficacité en tant que candidats vaccins antivarioliques chez la souris puis utilisé l'un de ces vecteurs pour développer un candidat vaccin bivalent antivariolique et anti-virus Ebola. Ces virus de la vaccine délétés sont réplicatifs mais fortement atténués. Ils induisent une réponse en anticorps neutralisants spécifiques anti-vaccine similaire à celle induite par le vaccin antivariolique de première génération et induisent des réponses immunitaires cellulaires CD4+ et CD8+ spécifiques suffisantes pour protéger l'animal d'un challenge létal de cowpoxvirus en intranasal, simulant une infection par le virus de la variole. Le virus délété le plus immunogène et le plus sûr, nommé MVL, a été utilisé pour construire un vecteur viral codant pour la glycoprotéine du virus Ebola (EGP). Le gène entier d'EGP ou une forme chimérique d'EGP (fusion entre l'ectodomaine d'EGP et le domaine transmembranaire de la glycoprotéine B5 du VACV) ont été clonés dans le génome du vecteur viral. Ces deux vecteurs produisent des virus ayant incorporé EGP dans leur enveloppe. Ces deux candidats vaccins recombinants induisent de fortes réponses humorales spécifiques anti-EGP et anti-vaccine chez la souris immunocompétente. En conclusion, nous avons développé plusieurs candidats vaccins antivarioliques aussi immunogènes et efficaces que le vaccin historique et avec une atténuation similaire aux vaccins de troisième génération. L'un de ces candidats (MVL) a été utilisé comme vecteur viral pour exprimer la glycoprotéine hétérologue EGP, contre laquelle il induit une réponse immunitaire humorale forte

Le virus Ebola, responsable d'une fièvre hémorragique virale létale et le virus de la variole, agent étiologique de la variole, sont des armes biologiques potentielles. Il n'existe pas de traitement ou de prophylaxie autorisés contre le virus Ebola, quelques candidats vaccins étant en cours de développement. Concernant la variole, des vaccins dits de première génération (virus de la vaccine) ont permis l'éradication de la maladie cependant ils sont à l'origine de complications post-vaccinales parfois sévères alors que des vaccins plus récents dits de troisième génération, non-réplicatifs, ont été développés pour leur innocuité mais restent faiblement immunogènes. Nous avons récemment développé plusieurs vecteurs viraux de type virus de la vaccine (VACV) par délétion d'un certain nombre de facteurs de virulence. Nous avons évalué leur innocuité, leur immunogénicité et leur efficacité en tant que candidats vaccins antivarioliques chez la souris puis utilisé l'un de ces vecteurs pour développer un candidat vaccin bivalent antivariolique et anti-virus Ebola. Ces virus de la vaccine délétés sont réplicatifs mais fortement atténués. Ils induisent une réponse en anticorps neutralisants spécifiques anti-vaccine similaire à celle induite par le vaccin antivariolique de première génération et induisent des réponses immunitaires cellulaires CD4+ et CD8+ spécifiques suffisantes pour protéger l'animal d'un challenge létal de cowpoxvirus en intranasal, simulant une infection par le virus de la variole. Le virus délété le plus immunogène et le plus sûr, nommé MVL, a été utilisé pour construire un vecteur viral codant pour la glycoprotéine du virus Ebola (EGP). Le gène entier d'EGP ou une forme chimérique d'EGP (fusion entre l'ectodomaine d'EGP et le domaine transmembranaire de la glycoprotéine B5 du VACV) ont été clonés dans le génome du vecteur viral. Ces deux vecteurs produisent des virus ayant incorporé EGP dans leur enveloppe. Ces deux candidats vaccins recombinants induisent de fortes réponses humorales spécifiques anti-EGP et anti-vaccine chez la souris immunocompétente. En conclusion, nous avons développé plusieurs candidats vaccins antivarioliques aussi immunogènes et efficaces que le vaccin historique et avec une atténuation similaire aux vaccins de troisième génération. L'un de ces candidats (MVL) a été utilisé comme vecteur viral pour exprimer la glycoprotéine hétérologue EGP, contre laquelle il induit une réponse immunitaire humorale forte / Ebola virus, causing a lethal haemorrhagic fever and variola virus, the agent of smallpox are potential biological weapons. There is no treatment and no prophylaxis authorised against Ebola, although some vaccine viral vectors were developed these last years. Concerning smallpox, several types of vaccines exist against smallpox (based on vaccinia virus), first generation that allowed the disease eradication but responsible of some post-vaccination complications and some non-replicative 3rd generation vaccines which are safe but not very immunogenic. We have recently developed several vaccinia virus (VACV) vectors by deletion of some virulence genes, and we have evaluated their safety, immunogenicity and efficacy as smallpox vaccine in mice and used one of them as a bivalent vaccine against Ebola and smallpox. These viral vectors are higly attenuated and replicative competent. They induce a neutralizing specific-VACV antibodies response similar to that of the historical vaccine and induce VACV-specific CD8+ and CD4+ immune responses efficient to protect immunocompetent mouse model intranasally infected by cowpox virus, simulating variola virus infection.The most safety and immunogenic vaccinia virus vector, named MVL, has been used to construct a vector encoding the Ebola glycoprotein (EGP) for immunization against Ebola. The native EGP gene or a chimeric EGP gene (a fusion between the EGP ectodomain and the transmembrane domain of the VACV B5 glycoprotein) have been cloned into the viral vector genome. These two recombinant vaccine candidates induce specific humoral immune responses against Ebola and vaccinia virus in immunocompetent mice. In conclusion, we have developed several vaccine candidates against smallpox as immunogenic and protective as the historical vaccine and as safe as 3rd generation vaccines. One of these candidates, MVL, has been used as a viral vector to express the heterologous glycoprotein EGP, against which it induce a strong humoral immune response.