Immunologische Grundlagen als “objektive” - VET
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Immunologische Grundlagen als "objektive" Entscheidungshilfe für Impfstrategien Prof. Dr. Armin Saalmüller Klinische Immunologie Department VII Veterinärmedizinische Universität Wien Wien Körpereigene Abwehrmechanismen Angeborene Immunantwort Erworbene Immunantwort Tizard, Veterinary Immunology, 2004 Leukozyten – Zellen der Immunantwort Angeborene Immunantwort Adaptive Immunantwort Spontanität Spezifität Diversität Gedächtnis !! modifiziert nach Vollmar, Immunologie, 2005 Entstehung der Immunzellen Vollmar, Immunologie, 2005 Zellen des Immunsystems Vollmar, Immunologie, 2005 Zellen des Immunsystems Vollmar, Immunologie, 2005 Wichtige Immunzellen bei der Impfung Vollmar, Immunologie, 2005 Gedächtnis Immunantwort nach einer Impfung Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-specific immune response Humoral immune response Cellular immune response B lymphocytes Naive T lymphocytes Plasma cells TH2 TH1 CTL Effector cells Antigen-spezifische Antikörper Antigen-specific memory cells Funktion des angeborenen Immunsystems Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-specific immune response Humoral immune response Cellular immune response B lymphocytes Naive T lymphocytes Plasma cells TH2 TH1 CTL Effector cells Antigen-spezifische Antikörper Antigen-specific memory cells Das angeborene Immunsystem Angeborene Immunantwort Erworbene Immunantwort Tizard, Veterinary Immunology, 2004 Antigen-präsentierende Zellen Janeway, Immunobiology, 2005 Spezielle Rolle der dendritischen Zellen Aktivierung von naiven T-Helferzellen Tizard, Veterinary Immunology, 2004 Entwicklung von dendritischen Zellen Janeway, Immunobiology, 2005 Reifung von dendritischen Zellen Haut, Peripherie Knochenmark Antigenaufnahme Antigenpräsentation Lymphknoten BD Pharmingen, 2005 Antigenpräsentation – MHC-Klasse II Antigen Antigenpräsentation Fragmentierung MHC-II-Bindung Endosomaler Weg der Antigenpräsentation Tizard, Veterinary Immunology, 2004 Antigenpräsentation – MHC-Klasse I Zytoplasmatischer Weg der Antigenpräsentation • Virusinfektion • "Lebendimpfstoffe" Peptide MHC-I Präsentation Tizard, Veterinary Immunology, 2004 Aktivierung der adaptiven Immunantwort Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-spezifische Immunantwort Humoral immune response Zelluläre Immunantwort B lymphocytes Naive T-Lymphozyten Plasma cells TH2 TH1 CTL Effektor Zellen Antigen-spezifische Antikörper Antigen-specific memory cells Das adaptive Immunsystem Angeborene Immunantwort Erworbene Immunantwort Tizard, Veterinary Immunology, 2004 T-Zellen des adaptiven Immunsystems Vollmar, Immunologie, 2005 Klonale Selektion (I) Knochenmark Thymus (T-Zellen) Janeway, Immunobiology, 2005 Klonale Selektion (II) Lymphozyten Impfstoff Impfantigen T-Effektorzellen Janeway, Immunobiology, 2005 Aktivierung von naiven T-Lymphozyten "2nd signal" Janeway, Immunobiology, 2005 Antigen-spezifische zelluläre Immunantwort Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-spezifische Immunantwort Humoral immune response Zelluläre Immunantwort B lymphocytes Naive T-Lymphozyten Plasma cells TH2 TH1 CTL Effektor-Zellen Antigen-spezifische Antikörper Antigen-specific memory cells Drei Klassen von Effektor-T-Zellen Janeway, Immunobiology, 2005 Antigen-spezifische humorale Immunantwort Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort B-Lymphozyten Naive T-Lymphozyten Plasma-Zellen TH2 TH1 CTL Effektor-Zellen Antigen-spezifische Antikörper Antigen-specific memory cells B-Zellen des adaptiven Immunsystems Vollmar, Immunologie, 2005 Antigen-spezifische humorale Immunantwort - Aktivierung von B-Zellen Janeway, Immunobiology, 2005 Induktion des immunologischen Gedächtnis Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort B-Lymphozyten Naive T-Lymphozyten Plasma-Zellen TH2 TH1 CTL Effektor-Zellen Antigen-spezifische Antikörper Antigen-spezifische "Memory" Zellen Immunologisches Gedächtnis Memory-B-Zellen "Affinitätsreifung" Erhöhung der Frequenz Janeway, Immunobiology, 2005 Immunologisches Gedächtnis Memory-T-Zellen CD45RC beim Schwein Janeway, Immunobiology, 2005 Zwischenbilanz (I) • Eine effektive Immunantwort nach Vakzination benötigt eine Interaktion zwischen dem angeboren und dem adaptiven Immunsystem. • Dendritische Zellen (DC) spielen eine wichtige Rolle. • Eine Reifung der DC ist für eine effektive Präsentation notwendig. • Nach Aktivierung der T-Zellen entstehen drei Klassen von Effektor-T-Zellen: CD8+ CTL, CD4+ TH1 und CD4+ TH2 Zellen. Zwischenbilanz (II) • Die Generierung von antigen-spezifischen Gedächtniszellen ist das Ziel einer Vakzination. • Die Messung einer Vakzination die Antikörper gibt oftmals nur einen sehr begrenzten Einblick in den Immunstatus. Frage: Wie können Impfstoffe mit "modernen" Methoden verbessert werden? Verbesserung der Immunantwort nach Impfung Lebendvakzine Innate IS APC/ DC Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort B-Lymphozyten Naive T-Lymphozyten Plasma Zellen TH2 TH1 CTL Effektor Zellen Antigen-spezifische Antikörper Antigen-spezifische "memory" Zellen Verbesserung der Immunantwort nach Vakzination Inaktivierte Vakzine Innate IS APC/ DC Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort B-Lymphozyten Naive T-Lymphozyten Plasma Zellen TH2 TH1 CTL Effektor Zellen Antigen-spezifische Antikörper Antigen-spezifische "memory" Zellen Zwischenbilanz und Fragen • Inaktivierte Vakzinen ergeben nur eine "eingleisige" Stimulation des adaptiven Immunsystems. • Die Aktivierung von zytolytischen T-Zellen (CTL) fehlt. • CTL sind bei viralen Infektionen wichtig. • Wie kann die stimulatorische Kapazität von inaktivierten Vakzinen verbessert werden? • Wie kann deren Kapazität "Gedächtniszellen" zu erzeugen verbessert werden? • Wie kann generell die Wirkung von Vakzinen verbessert werden? Verbesserung der Immunantwort nach Vakzination Vakzine Innate IS APC/ DC Aktiv./ Reifung von DC NIPCs MHC-I, ISCOMs "Cross-presentation" Adjuvantien "danger signals", IFN-α Cytokine/ Gene (TNF-α) Lipoproteine (TLR-2) Lipopolysaccharide (TLR-4) CpG-ODN (TLR-9) Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort B-Lymphozyten Naive T-Lymphozyten Plasma Zellen TH2 TH1 CTL Effektor Zellen Antigen-spezifische Antikörper CD154 Antigen-spezifische "memory" Zellen IL-12 CD80/86 Synthetische Epitope Superantigene Kommentare, Ideen, Diskussionspunkte • Das angeborene Immunsystem ist ein ideales Ziel um die vakzine-spezifische Immunantwort zu manipulieren - Adjuvantien. • Die "Zustellung" des Vakzineantigens an die APC ist ein wichtiger Schritt. • Die Präsentation von Antigen durch DC muss optimiert werden. •"Danger" und Reifungssignale für DC können durch eine entsprechende Vakzine bereitgestellt werden (z.B. Zytokine, Zytokingene, Gene für kostimulatorische Moleküle). Frage: Wie können wir der Erfolg einer Impfung ohne "Belastungsinfektion" nachweisen? Analyse eines Vakzinationserfolges Vakzine Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort Spezifische Antikörper Spezifische "memory" Zellen ELISA Immunfluoreszenz Neutralisationsassays ? Nachweis eines Impferfolges "Correlates of protection"? Analyse eines Vakzinationserfolges Vakzine Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort Spezifische Antikörper Spezifische "memory" Zellen ELISA Immunofluoreszenz Neutralisationsassays B-cell-ELISpots Cytokine RT-PCR Cytokine-ELISA (z.B. IFN-γ) Cytokine-ELISpots Proliferationsassays (3H, CFSE) Tetramere, FACS "Correlates of protection"? ELISPOT assay "Correlates of protection" beim Schwein Vakzine Antigen-spezifische Immunantwort Humorale Immunantwort Zelluläre Immunantwort Spezifische Antikörper Spezifische "memory" Zellen ELISA Immunofluoreszenz Neutralisationsassays Cytokine RT-PCR B-cell-ELISpots Cytokine-ELISA (z.B. IFN-γ) Cytokine-ELISpots Proliferationsassays (3H, CFSE) Tetramere, FACS Bestimmung des Vakzinationserfolges: • Die Überprüfung einer Impfung durch die Analyse des Antikörpertiters ist oftmals unzureichend. • Testsysteme zum Nachweis von "correlates of protection" müssen für unsere Schweine etabliert werden. • Diese "correlates of protection" sollten zur Vermeidung von Belastungsinfektionen bei der Herstellung von Impfstoffen führen. • Sie sollen eine genauere Überprüfung des Immunstatus von Herden/ von Einzeltieren ermöglichen. Zeitgemäßes Impfmanagement zur Diskussion: Impfen nur noch wenn nötig? Bestimmung des Immunstatus? Wie ist nötig definiert? "Correlates of protection" für jede Erkrankung? Kosten? Wer trägt sie? Brauchen wir verbesserte Impfstoffe? Unterscheidung Zuchttiere – Mastschweine? Zeitfenster bei Jungtieren? Danke für Ihre Aufmerksamkeit!! Klinische Immunologie, Veterinärmedizinische Universität Wien
