Novel interventions against mosquito-borne flaviviruses

Wilken, Lucas

Published

Novel interventions against mosquito-borne flaviviruses

German
English

Diese Dissertation konzentriert sich auf mehrere Aspekte, die für die Entwicklung von Gegenmaßnahmen gegen die beiden am weitesten verbreiteten, durch Mücken übertragenen Flaviviren, Dengue-Virus (DENV) und Zika-Virus (ZIKV), relevant sind, darunter die Verbesserung von Tiermodellen, rationales Design und Testen von Impfstoffen und die Entdeckung neuartiger antiviraler Medikamente. Kapitel 2 ist ein Übersichtsartikel, der ein umfassendes Bild des aktuellen Stands der Entwicklung von Dengue-Impfstoffen liefert und detailliert die Eigenschaften von Antikörper- und T-Zell-Antworten diskutiert, die durch natürliche Infektionen und (experimentelle) Impfungen induziert werden. Kapitel 3 berichtet über die Etablierung eines vorübergehend immungeschwächten Mausmodells einer Infektion mit dem Dengue-Virus Serotyp 2 (DENV2), bei dem eine Antikörper-vermittelte Blockade der Typ-I-Interferon-Signalübertragung verwendet wird, um erwachsene Wildtyp-C57BL/6J-Mäuse für die Nicht-Maus-angepassten DENV2-Stamm D2Y98P empfänglich zu machen. Dieses In-vivo-System ist leicht anwendbar und bietet dem Fachgebiet ein handhabbares Werkzeug für die vorklinische Bewertung von Interventionsstrategien. Kapitel 4 stellt die In-vitro-Charakterisierung und Immunogenität eines modifizierten Vacciniavirus-Ankara (MVA)-Vektor-Impfstoffkandidaten vor, der eine DENV2-Nichtstrukturprotein-1-(NS1)-Glykosylierungsmutante exprimiert, der die Fähigkeit fehlt, eine endotheliale Hyperpermeabilität auszulösen. Die in geimpften Mäusen hervorgerufenen Antikörper- und T-Zell-Antworten wurden weiter seziert, was bisher unbekannte Merkmale von NS1-spezifischen Immunantworten enthüllte. Kapitel 5 beschreibt die Bewertung von niedermolekularen Kinase-Inhibitoren als Inhibitoren der ZIKV-Replikation, die starke antivirale Aktivitäten für die Raf-Kinase-Inhibitoren Dabrafenib und Regorafenib identifizierten. Diese Inhibitoren wurden im Hinblick auf ihre Auswirkungen auf verschiedene Schritte des viralen Replikationszyklus genauer untersucht, wobei unterschiedliche Wirkmechanismen trotz überlappender Zielprofile aufgedeckt wurden. Insgesamt bieten die in den Kapiteln 3 bis 5 vorgestellten Studien neue Perspektiven für die Entwicklung präventiver und therapeutischer Interventionen gegen DENV- und ZIKV-Infektionen. Die Implikationen der in diesen Studien erzielten Ergebnisse werden in Kapitel 6 diskutiert.

This thesis focusses on multiple aspects relevant to countermeasure development against the two most widespread mosquito-borne flaviviruses, dengue virus (DENV) and Zika virus (ZIKV), including improvement of animal models, rational design and testing of vaccines, and discovery of novel antiviral drugs. Chapter 2 is a review article that provides a comprehensive picture of the current state of dengue vaccine development and discusses in detail the characteristics of antibody and T-cell responses induced by natural infection and (experimental) vaccination. Chapter 3 reports on the establishment of a transiently immunocompromised mouse model of dengue virus serotype 2 (DENV2) infection, wherein antibody-mediated blockade of type I interferon signalling is used to render adult wild-type C57BL/6J mice susceptible to the non–mouse-adapted DENV2 strain D2Y98P. This in vivo system is readily adoptable and provides the field with a tractable tool for the preclinical evaluation of intervention strategies. Chapter 4 presents the in vitro characterisation and immunogenicity of a modified vaccinia virus Ankara (MVA)-vectored vaccine candidate expressing a DENV2 non-structural protein 1 (NS1) glycosylation mutant that lacks the ability to trigger endothelial hyperpermeability. Antibody and T-cell responses elicited in vaccinated mice were further dissected, revealing previously unknown features of NS1-specific immune responses. Chapter 5 describes the evaluation of small-molecule kinase inhibitors as inhibitors of ZIKV replication, which identified potent antiviral activities for the Raf kinase inhibitors dabrafenib and regorafenib. These inhibitors were studied in more detail with regard to their effects on different steps of the viral replication cycle, uncovering distinct mechanisms of action despite overlapping target profiles. Collectively, the studies presented in chapters 3 to 5 offer new perspectives on the development of preventive and therapeutic interventions against DENV and ZIKV infections. The implications of the results obtained in these studies are discussed in chapter 6.