“Peptidmimics” von konformationellen Epitopen eines Tumorantigens werden auch als Mimotope bezeichnet und stellen vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung von Tumorvakzinen dar. Derartige Mimotopvakzine induzieren eine Tumorantigen-spezifische Immunantwort. Kürzlich konnte für das maligne Melanom gezeigt werden, dass durch Vakzinierung von Kaninchen mit einem an Tetanustoxoid gekoppelten Mimotop des HMW-MAA (“high molecular weight-melanoma associated antigen”) Antikörper gebildet wurden, die das Tumorwachstum in einem Melanommausmodell hemmen konnten. HMW-MAA wurde als Zielantigen gewählt, da es von vielen Melanomzellen exprimiert wird und in normalen Geweben fast nicht vorkommt.
Das Ziel dieser Dissertation war die Entwicklung einer Polymimotopvakzine, die eine starke humorale Immunantwort gegen mehrere Epitope des HMW-MAA induzieren sollte. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Vakzine, die gegen mehr als ein Epitop eines Tumorantigens gerichtet sind, eine höhere Erfolgsrate aufweisen. Der Effekt der induzierten Antikörper sollte sowohl in vitro (Tumorproliferation, antikörperabhängige, zellvermitteltete Zytotoxizität, komplementabhängige Zyto-toxizität) als auch in vivo (Melanommausmodell: C57BL/6 Mäuse mit einem subkutanen Tumor der HMW-MAA transfizierten Mausmelanomzelllinie B16F10) untersucht werden.
Mittels einer linearen pIII-12mer Phagenpeptidbank wurden Peptidliganden für eine Reihe von anti-HMW-MAA monoklonalen Antikörpern (mAbs VT80.12, VF1-TP43, VF1-TP34, 149.53 und 225.28S F(ab')2) selektiert. Diese Antikörper erkennen unterschiedliche Epitope des HMW-MAA, weshalb sie sich gegenseitig in ihrer Bindung nicht inhibieren. Es wurden verschiedene Panningstrategien angewendet (Panning mit Oberflächenimmobilisierung und in Lösung mit Protein G- bzw. Streptavidin-Bindung). Für jeden mAb wurde mindestens ein Peptidligand identifiziert. Es waren aber nur die Peptide, die für die mAbs VT80.12 und VF1-TP43 identifiziert wurden, auch in der Lage, die Bindung der entsprechenden mAbs an das HMW-MAA zu inhibieren. Daher wurden diese beiden Peptide jeweils an KLH („keyhole limpet hemocyanin“) als immunogenen Träger gekoppelt. Die in Kaninchen induzierten Antikörper zeigten einen starken Hintergrund verursacht durch die anti-KLH Antikörper. Durch die Immunisierung von BALB/c Mäusen konnte dieses Problem gelöst werden. Beide Peptide induzierten Peptid-spezifische Antikörper, aber nur das VT80.12-Peptid induzierte auch anti-HMW-MAA Antikörper. Diese Antikörper waren jedoch nicht in der Lage, das Wachstum der HMW-MAA exprimierenden humanen Melanomzelllinie 518A2 in vitro zu inhibieren.
In dieser Arbeit konnten sehr viele neue Informationen für die Selektion von Mimotopen gewonnen werden, jedoch konnten noch keine idealen Mimotopkandidaten für die Polymimotopvakzine identifiziert und im Melanommausmodell getestet werden.

Peptide mimics, also called mimotopes, of conformational epitopes of tumor antigens are promising candidates for the design of anti-tumor vaccines. Such mimotope vaccines stimulate a tumor antigen specific immune response. For melanoma, it was recently demonstrated that vaccination of rabbits with a mimotope of the high molecular weight-melanoma associated antigen (HMW-MAA) coupled to tetanus toxoid induced antibodies that suppressed tumor growth in a melanoma xenotransplant severe combined immunodeficiency mouse model. The HMW-MAA was selected as target antigen because it is highly expressed on melanoma cells and has a restricted distribution in normal tissues.
The aim of this thesis was to develop a polymimotope vaccine that would induce a strong humoral immune response against several epitopes of the HMW-MAA. Several studies have demonstrated that vaccines directed against multiple epitopes of a tumor antigen have a higher success rate. The effect of the induced antibodies were then to be tested in vitro (tumor proliferation, antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, complement-dependent cytotoxicity) and in vivo (melanoma mouse model: C57BL/6 mice harboring a subcutaneous tumor of the mouse melanoma cell line B16F10 transfected with the HMW-MAA).
Peptide ligands for a panel of anti-HMW-MAA monoclonal antibodies (mAbs) – VT80.12, VF1-TP43, VF1-TP34, 149.53, and 225.28S F(ab')2 – which recognize distinct epitopes on the HMW-MAA and do not cross-inhibit each other were selected using a linear pIII-12mer phage display peptide library by surface panning as well as solution-phase panning with protein G or streptavidin capture. Peptide ligands were identified for each mAb, but only one peptide identified for each of the mAbs VT80.12 and VF1-TP43 was able to inhibit the binding of the respective mAb to the HMW-MAA. These two peptides were then coupled to keyhole limpet hemocyanin (KLH) as immunogenic carrier and used for immunization of rabbits. Due to the high background of the KLH-induced antibodies, further immunizations were performed in BALB/c mice. Both peptides induced a peptide specific immune response but only the VT80.12-peptide induced anti-HMW-MAA antibodies. However, these antibodies did not suppress the proliferation of the HMW-MAA expressing human melanoma cell line 518A2 in vitro.
In summary, we have produced a lot of new methodologic know-how on the selection of mimotopes but could not yet identify ideal mimotope candidates which could be tested as parts of a polymimotope vaccine in the melanoma mouse model.