Comparative study of using different yeast genera as vehicles for protein delivery to antigen-presenting cells

Abstract

The use of yeasts as vehicle for protein antigens has been demonstrated to be a highly effective vaccination approach. In part, this can be attributed to the intrinsic adjuvant properties of yeast cell wall components. Moreover, the correct processing of recombinantly expressed proteins and the safety status of many yeast genera has encouraged the onset of preclinical and clinical trials using yeast vectors. However, the vast majority of such studies focused the attention on yeasts of the genus Saccharomyces as candidate T cell vaccine. In this work, different yeast genera were evaluated as potential antigen carrier in view of the development of novel yeast-based vaccines. For this purpose, yeasts were initially assessed for their ability to induce maturation and activation of human dendritic cells. Next, the internalization profile of selected yeasts by mammalian phagocytes was analyzed, as well as the involvement of pattern recognition receptors in the uptake process. Subsequently, yeasts engineered to express foreign proteins were assessed for their antigen delivery capacity. In vitro antigen presentation and ex vivo whole blood assays showed that recombinant yeast genera differently activate antigen-specific T cells. Furthermore, antigen localization played a decisive role in T cell activation. The data presented here strongly support the potential of recombinant yeast in the development of novel vaccine strategies in order to induce antigen-specific T cell responses.

Der Einsatz von Hefen als Vehikel für Proteinantigene stellt eine vielversprechende Vakzinierungsstrategie dar, was u.a. auf adjuvante Eigenschaften der Hefe-Zellwandkomponenten zurückzuführen ist. Weiterhin haben der Nachweis der korrekten Prozessierung rekombinanter Proteine und der unbedenkliche Status vieler Hefegattungen ihren Einsatz in präklinischen und klinischen Studien gefördert. Bislang hat sich die Mehrzahl dieser Studien auf Hefen der Gattung Saccharomyces als Vakzinkandidaten für zellvermittelte Immunantworten konzentriert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Hefegattungen als potentielle Antigenvehikel zur Etablierung neuartiger Hefe-basierter Vakzinen untersucht. Zunächst wurden Ausreifung und Aktivierung von Dendritischen Zellen durch diverse Hefegattungen analysiert. Danach wurden sowohl die Aufnahme bestimmter Hefegattungen durch Säuger-Phagozyten als auch die Beteiligung spezifischer Rezeptoren in diesem Prozess untersucht. Anschließend wurde die Fähigkeit rekombinanter Hefen zum Antigen "Delivery" evaluiert. Durch in vitro Antigenpräsentation und ex vivo Vollblut-Assays konnte gezeigt werden, dass verschiedene Hefegattungen Antigen-spezifische T-Zellen unterschiedlich aktivieren. Des Weiteren spielt die Antigenlokalisierung eine wichtige Rolle bei der T-Zellaktivierung. Die vorliegenden Ergebnisse unterstreichen das Potenzial rekombinanter Hefen bei der Entwicklung neuartiger Impfstrategien zur Induktion Antigen-spezifischer T-Zell-Immunantworten.