Resistenzmechanismen des Humanen Immundefizienz-Virus gegen antikörperabhängige zellvermittelte Zytotoxizität

Antibodies are an essential part of the immune response to HIV infection. Many antibodies that potently neutralize a broad spectrum of HIV isolates have been identified, and passive transfer experiments in animal models have shown their therapeutic potential. It is becoming increasingly clear that Fc-mediated functions, including antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC), contribute to the protective effects of these antibodies. However, HIV ultimately evades the humoral immune response using a number of different mechanisms of resistance to antiviral antibodies in general and ADCC specifically. This work shows that HIV prevents the elimination of infected cells by ADCC by modulating cell surface levels of envelope glycoprotein (Env). A highly conserved clathrin-dependent endocytosis motif in the membrane-proximal region of gp41 protects HIV-infected cells from ADCC by mediating the efficient internalization of Env. Furthermore, antagonism of the cellular restriction factor tetherin by the viral protein U (Vpu) reduces susceptibility of infected cells to NK cell lysis by reducing the number of virions physically linked to the cell surface by tetherin, thus lowering the amount of envelope glycoprotein present at the plasma membrane. The reduction of cell surface Env levels by these mechanisms is cumulative and directly correlates with an increase in resistance to antibody-mediated lysis, indicating that antigen levels on cells infected with HIV are an important determinant of ADCC activity. The envelope glycoprotein itself is also inherently resistant to antibody binding. Through comparison of neutralization and ADCC activity of monoclonal HIV-1-specific antibodies targeting diverse epitopes on Env, similarities and differences between these functions were established. Whereas antibodies that direct the lysis of cells infected with primary virus isolates also block viral infectivity, not all neutralizing antibodies mediate ADCC. In contrast, several non-neutralizing antibodies mediate NK cell lysis of cells infected with the laboratory-adapted isolate HIV 1NL4 3, likely as a result of non-native conformations of Env on the cell surface. Together, the findings presented here reveal a variety of methods by which HIV-1 protects infected cells from antibody recognition and NK cell-dependent lysis. These results suggest the presence of selective pressure exerted by ADCC and may help guide efforts to harness Fc-dependent antibody functions for antiretroviral therapy.Antikörper sind ein wesentlicher Bestandteil der Immunantwort gegen HIV-Infektion. Viele Antikörper wurden identifiziert, welche ein breites Spektrum an HIV-Isolaten effizient neutralisieren. Experimente mit passivem Antikörpertransfer in Tiermodellen haben das therapeutische Potenzial dieser Antikörper gezeigt. Es wird immer offensichtlicher, dass Fc-vermittelte Funktionen, einschließlich antikörperabhängiger zellvermittelter Zytotoxizität (engl. Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC), zur Schutzwirkung dieser Antikörper beitragen. Trotzdem kann die humorale Immunantwort HIV-Replikation in infizierten Personen nicht endgültig eindämmen, da HIV mehrere unterschiedliche Resistenzmechanismen gegen antivirale Antikörper im Allgemeinen und ADCC im Besonderen besitzt. Diese Arbeit zeigt, dass HIV die Beseitigung infizierter Zellen durch ADCC mittels Modulation der Menge von Envelope-Glykoprotein (Env) auf der Zelloberfläche verhindert. Ein in hohem Maße konserviertes Clathrin-abhängiges Endozytose-Motiv in der membranangrenzenden Region von gp41 schützt HIV-infizierte Zellen durch effiziente Internalisierung von Env vor ADCC. Darüber hinaus reduziert Antagonismus des zellulären Restriktionsfaktors Tetherin durch das virale Protein U (Vpu) die Anfälligkeit der infizierten Zellen gegenüber der Lyse durch NK Zellen. Hierbei wird die Anzahl der Virionen verringert, die durch Tetherin physisch an die Zelloberfläche gebunden sind, was zur Reduzierung der Menge an Envelope-Glykoprotein an der Plasmamembran führt. Die Verringerung des Env-Niveaus an der Zelloberfläche durch diese Mechanismen ist kumulativ und korreliert direkt mit reduzierter Anfälligkeit für antikörpervermittelte Lyse. Dies weist darauf hin, dass die Antigenmenge auf HIV-infizierten Zellen ADCC entscheidend beeinflusst. Das Envelope-Glykoprotein selbst ist zudem von Natur aus resistent gegen Antikörperbindung. Durch Vergleich von Neutralisation und ADCC-Aktivität von monoklonalen HIV-1-spezifischen Antikörpern gegen unterschiedliche Epitope auf Env wurden sowohl Ähnlichkeiten als auch Unterschiede zwischen diesen Funktionen etabliert. Antikörper, welche die Lyse von mit primären Virusisolaten infizierten Zellen anleiteten, reduzierten ebenfalls die virale Infektiosität. Jedoch vermittelten nicht alle neutralisierenden Antikörper ADCC. Desweiteren vermittelten mehrere nicht neutralisierende Antikörper NK-Zellabhängige Lyse von Zellen, welche mit dem laborangepassten Isolat HIV 1NL4 3 infiziert waren. Dies ist wahrscheinlich die Folge von unnatürlichen Env-Konformationen auf der Zelloberfläche. Die hier vorgestellten Resultate zeigen eine Mehrzahl von Methoden auf, mit denen HIV-1 infizierte Zellen vor Erkennung durch Antikörper und NK-zellabhängiger Lyse schützt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, das ADCC Selektionsdruck ausübt. Sie könnten weiterhin dabei helfen, Bemühungen zu leiten, um Fc-abhängige Antikörperfunktionen für antiretrovirale Therapie nutzbar zu machen