Project

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The Effect of Immune Imprinting: Epitope-level Analyses of Antibody Responses to Influenza Immunization Using Phage Display

Applicant Meyer Benjamin
Number 193475
Funding scheme Ambizione
Research institution Département de Pathologie et Immunologie Faculté de Médecine / CMU Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Immunology, Immunopathology
Start/End 01.02.2021 - 31.01.2025
Approved amount 1'007'448.00
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All Disciplines (5)

Discipline
Immunology, Immunopathology
Molecular Biology
Experimental Microbiology
Clinical Immunology and Immunopathology
Medical Microbiology

Keywords (6)

Immune imprinting; Phage Display; Vaccination; Influenza virus; Antibody repertoire; Immunocompromised patients

Lay Summary (German)

Lead
Die jährliche Impfung gegen Influenzaviren ist für alle Personen 65 Jahre und älter sowie für Risikopatienten, z. B. Immunsuprimierte Personen, empfohlen. Die Effektivität der Impfung beträgt jedoch meistens nur zwischen 40 und 60%. Es wird vermutet, dass unter anderem die erste Influenzainfektion im Kindesalter einen Einfluss auf die Impfantwort haben kann. In diesem Projekt soll die Immunantwort nach einer Influenzaimpfung mittel neuer serologischer Methoden, wie dem „Phage Immunoprecipitation Sequencing (PhIP-Seq)“ untersucht werden.
Lay summary

Inhalt:

Jährlich verursachen Influenzaviren welweit ca. 3-5 Millionen schwere Krankheits- und 290.000-600.000 Todesfälle. Eine Impfung gegen Influenza ist verfügbar und ist für alle Personen über 65 Jahre und Risikopatienten, wie z.B. Immunsuprimierte, empfohlen. Die Impfung muss jedoch jedes Jahr neu verabreicht werden, da sich die Influenzaviren kontinuierlich verändern und die bereits existierenden Antikörper nicht mehr ausrreichend schützen. Trotzdem schützt die Impfung nur 40 bis 60% der geimpften Personen. Eine Vielzahl an Faktoren kann die Effektivität der Impfung beinflussen. Neben der Passgenauigkeit der ausgewählten Impfviren im Vergleich zu den tatsächlich zirkulierenden Influenzaviren, wird die Immunreaktion auf eine Influenzaimpfung auch durch die immunologische Prägung (immunological imprinting) durch frühere Influenzainfektionen und vor allem die Erstinfektion im Kindesalter beinflusst. Um dieses Phänomen genauer auf Epitopebene zu untersuchen, werden wir eine neue Methode („Phage Immunoprecipitation sequencing“) zur Untersuchung von Antikörpern für Influenzaviren adaptieren. Damit werden wir die Antikörperantwort vor und nach einer Inlfuenzaimpfung von gesunden und immunsuprimierten Patienten genau untersuchen um dadurch den Einfluss früherer Infektionen auf die Effektivität der Impfung bestimmen können.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Jeden Winter sind Influenzainfektionen ein grosses Problem in der öffentlichen Gesundheitsvorsorge. Dieses Projekt befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung neuer serologischer Methoden um den Einfluss der schon vorhandenen Antikörper auf eine Impfung im Detail zu untersuchen. Dies wird dazu beitragen langfristig neue Impfstrategien für Influenzaviren zu etnwickeln und die aktuellen Impfstoffe zu verbessern.

Direct link to Lay Summary Last update: 12.10.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

Background: Each year influenza viruses cause widespread infections during the winter months in the northern and southern hemisphere. Although existing antiviral drugs can shorten the duration of disease and reduce the risk of complications, disease prevention by vaccination is still the best option to reduce the burden of disease. Annual vaccination against seasonal influenza is recommended for individuals at risk, i.e. people above 65 years of age, pregnant women, immunocompromised patients and health care workers. However, vaccine effectiveness is low, usually only between 40-60%, depending on the antigenic match between the vaccine and the circulating influenza virus strains of a given year, on the health status of the patient and on the exposure history of each individual. The first strains encountered during childhood can cause immune imprinting, leading to skewed subsequent immune responses towards antigenic structures that are closely related to the imprinting strain. First reports that link the exposure history of patients to vaccine effectiveness date back to the 1940s and 50s. However, epitope-level analyses of antibody repertoires of individual patients that could identify imprinting strains and determine the individual exposure history have been hampered by a lack of appropriate methods. Existing methods include enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) using recombinant hemagglutinin (HA) proteins as antigens, hemagglutination inhibition assay (HAI) or microneutralisation assay (MN). However, these methods either have a low specificity due to the high cross reactivity of HA proteins (ELISA) or are not suitable to simultaneously detect antibodies against hundreds of influenza virus strains (HAI, MN). New serological methods are urgently needed to gain a more comprehensive picture of the exposure history of patients.Methods: In a pilot phase, we have adopted the phage immunoprecipitation sequencing (PhIP-Seq) technology to determine the humoral immune response after influenza vaccination to thousands of linear peptides derived from the HA protein of H3N2 strains. In this study, we will study the effect of different imprinting virus strains on the humoral immune response after vaccination in healthy adults and immunocompromised patients (ICP).Significance: The effect of exposure history and immune imprinting on vaccine effectiveness and susceptibility to influenza virus infections has been increasingly recognized in the past years. This will be the first study to determine exposure history and the imprinting virus strain through sophisticated state-of-the-art serological methods. These results will help to devise new vaccination strategies and identify immunity gaps, particularly for immunocompromised patients, which take the individual exposure history of individuals into account. This information will leave us better prepared for seasonal and pandemic influenza outbreaks will help to adapt public health measures, and decrease the burden of disease.
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