Antikörper gegen Circumsporozoite protein (CSP), ein Oberflächenantigen von Plasmodium
falciparum (Pf), können sterile Immunität hervorrufen und dadurch die Entwicklung von
Malaria im Tierversuch verhindern. Im Menschen werden protektive B-Zell
Gedächtnisantworten gegen CSP durch natürliche Malariaerkrankung bzw. Vakzinierung
jedoch nur unzureichend erzeugt. - Für die Entwicklung von Gedächtnis-B-Zellen stellt die
Affinitätsreifung, welche durch somatische Immungobulin Hypermutation sowie der
nachfolgenden Selektion von B-Zellen mit verbesserter Antigenaffinität charakterisiert ist, eine
Schlüsselfunktion in der Generierung von protektiven Immunantworten dar. Wie
Affinitätsreifung gegen CSP im Menschen stattfindet ist jedoch nicht bekannt. In dieser Arbeit
wird die Affinitätsreifung von CSP Gedächtnis B-Zellen auf Einzelzellebene im Menschen
über drei kontrollierte Infektionen mit Pf Sporozoiten unter Chemoprophylaxe untersucht.
Durch Hochdurchsatz-Einzelzell-Sequenzierung der Immunoglobulin (Ig) gene loci und der
Produktion von rekombinanten monoklonalen Antikörpern gewährt diese Arbeit Einsicht in
die Selektion und Affinitätsreifung von humanen Gedächtnis-B-Zell Antworten gegen
komplexe Proteinantigene und identifiziert Keimbahn kodierte Immunglobulin
Charakteristika, die mit hoher CSP-Affinität und Pf-Inhibition einhergehen.
Überraschenderweise zeigen die Daten, dass initiale klonale Selektion von hochaffinen B
Zellen eine weitaus wichtigere Rolle als Affinitätsreifung in dieser Infektion spielt. Diese
Arbeit zeigt fundamentale Eigenschaften von humanen Gedächtnisantworten in einer
komplexen Parasiteninfektion und liefert die Grundlage für ein mögliches Design von
neuartigen Immunogenen um hoch-affine B-Zellen gegen CSP effizienter zu induzieren. / Antibodies against the major Plasmodium falciparum (Pf) sporozoite surface protein,
circumsporozoite protein (CSP), can mediate sterile immunity thereby preventing malaria
disease symptoms as shown by passive transfer in animal models. However, protective anti-
CSP memory antibody responses are not efficiently induced by natural Pf exposure or
vaccination. Affinity maturation, i.e. the diversification of antigen-activated naïve precursor B
cells by a somatic immunoglobulin (Ig) gene mutation process and the subsequent selection of
B cells expressing antigen receptors with improved antigen affinity in germinal center reactions
is considered key to the formation of protective memory B cell responses. However, how the
anti-PfCSP memory B cell response matures in humans is not known. To address this question,
the clonal evolution of the human anti-Pf CSP memory B cell response over three successive
controlled Pf infections under chemoprophylaxis was assessed at single cell level by high
throughput paired full-length Ig gene sequencing and recombinant monoclonal antibody
production. The work provides basic insights in the longitudinal development of human
memory B cell responses and identified germline-encoded Ig gene features that were associated
with high anti-CSP affinity and Pf inhibitory antibody activity. The clonal selection of germline
B cells expressing such antibodies, rather than affinity maturation, was associated with high
quality anti-PfCSP memory B cell responses. The data provide insights into the evolution of
antibody response to a complex protein antigen during infection and a strong rational for the
design of novel CSP immunogens to target naïve B cell precursors expressing potent anti-CSP
antibodies for the induction of protective memory B cell responses by vaccination.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/20479 |
| Date | 28 January 2019 |
| Creators | Murugan, Rajagopal |
| Contributors | Wardemann, Hedda, Zychlinsky, Arturo, Hauser, Anja |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-NC-ND 3.0 DE) Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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