Generierung monoklonaler Antikörper gegen Merozoiten des menschlichen Parasiten Plasmodium falciparum

The disease Malaria, caused by parasites of the Plasmodium spp. is one of many neglected tropical diseases. With 241 million cases and 627,000 deaths (2020) it is one of the most dangerous infectious diseases. As currently available treatments and preventive measures are insufficient for battling Malaria, alternatives are needed. In this study, a broad number of fully human monoclonal antibodies were generated by utilizing antibody phage display technology. These antibodies bind to several different proteins that are involved in the invasion process of human erythrocytes by the malaria causing parasite Plasmodium falciparum. The target proteins supposedly play important roles in different invasion stages. While MSP1 is important for the initial interaction between parasite and erythrocyte, Rh5 is supposedly essential for initiating the actual invasion and ROPE is suggested to come into play afterwards. A variety of different panning strategies were utilized to adapt to prevailing circumstances in the invasion process. Conserved regions or regions that interact with proteins on the erythrocytes surface were ordered as peptides, as recombinant expression of proteins or their subdomains succeeded too late. Due to the fact, that the invasion is a very fast process a fast on-rate panning was established. The different pannings resulted in over 300 unique scFvs of which 174 were converted into the bivalent scFv-Fc format. All antibodies were characterized in titration-ELISAs and 149 antibodies were tested in growth inhibition assays. Binding ability of MSP1 antibodies was also characterized by immunofluorescence microscopy, whereas the ability of the respective antibodies binding to recombinant Rh5 was tested in ELISAs. In total, ten potentially inhibiting antibodies were identified in growth inhibition assays. The inhibitory potential still has to be validated, but these antibodies are a promising start for the development of novel therapeutics against malaria.Die Malaria, eine von Parasiten der Plasmodium spp. verursachte Krankheit, gehört zu den vielen vernachlässigten tropischen Krankheiten. Mit 241 Millionen Fällen und 627,000 Todesfällen pro Jahr (2020) gehört sie zu den gefährlichsten Infektionserkrankungen. Da die derzeit verfügbaren Behandlungen und präventiven Maßnahmen nicht ausreichen um Malaria zu bekämpfen, werden weiterhin Alternativen benötigt. Mittels Antikörper Phagen Display wurde im Rahmen dieser Arbeit eine große Anzahl humaner monoklonaler Antikörper generiert. Diese Antikörper sind gegen verschiedene Proteine gerichtet, die an der Invasion von Erythrozyten durch den Malaria Erreger Plasmodium falciparum beteiligt sind. Die ausgewählten Proteine spielen vermutlich in unterschiedlichen Stadien der Invasion eine Rolle. MSP1 ist für die erste Interaktion zwischen Erythrozyt und Parasit zuständig, während Rh5 die eigentliche Invasion initiiert, bei welcher ROPE dann vermutlich seine Rolle erfüllt. Unter Einbeziehen des sehr schnell ablaufenden Invasionsprozesses wurden verschiedene Panning Strategien verfolgt, unter anderem wurde ein Panning etabliert, welches Antikörper mit schneller Assoziationsgeschwindigkeit bevorteilt. Da es sich bei der Invasion um einen sehr schnell ablaufenden Prozess handelt, wurde ein Panning ausgewählt, welches Antikörper mit einer schnellen Assoziationsgeschwindigkeit bevorteilt. Aufgrund von Verzögerungen bei der Klonierung und Produktion der Zielproteine wurden konservierte Abschnitte und Bereiche, die mit der Oberfläche der Erythrozyten oder anderen Proteinen interagieren, als Peptide bestellt und fürs Panning verwendet. Über 300 einzigartige Antikörper wurden in den verschiedenen Pannings selektiert und 174 davon in das bivalente scFv-Fc Format umkloniert und produziert. Alle Antikörper wurden mittels Titrations-ELISAs charakterisiert und 149 Antikörper in Growth Inhibition Assays (GIAs) getestet. Die Bindungsfähigkeit einiger MSP1 Antikörper wurde mittels Immunfluoreszenz Mikroskopie bestätigt, während die Bindung der Rh5 Antikörper auf rekombinant produziertem Rh5 bestätigt wurde. Es wurden insgesamt zehn potenziell inhibierende Antikörper mittels GIA identifiziert, deren Inhibierung bisher nicht in weiteren Tests bestätigt werden konnte. Die etablierte Kooperation könnte die Grundlage für die Entdeckung neuer therapeutischer Antikörper bilden