Intercell AG entwickelte ein aus zwei Komponenten bestehendes Adjuvant IC31®. Es ist ein synthetischer TLR9 Agonist, der eine dominierende TH1 in einer gemischten TH1/TH2 Immunantwort auslöst.
Diese Studie wurde zur Charakterisierung und Bestimmung von einer IC31® induzierten CD8+ T Zellen-Immunantwort gegen klinisch relevante Krebspeptide nach systemischer und mukosaler Applikation geplant. Dafür wurden sechs vielversprechende CD8+ Epitope enthaltende Tumor- assoziierte Peptide ausgewählt, die des Weiteren hinsichtlich ihrer Immunität in Kombination mit IC31® getestet wurden. Survivin und Tyrosinase-related protein 2 (TRP-2) stammende Peptide besitzen definierte humane und murine MHC Klasse I zugehöriges CD8+ Epitope und dienen als Target für eine T Zellen-basierende Immunstrategie gegen Krebs. Diese Peptide wurden als Antigene für die angewendeten Immunisierungsstudien verwendet. Die erhobenen Resultate zeigten das Potential von klassischem IC31®, eine erhöhte IFN gamma Produktion gegen SVN19-28, SVN57-64 und TRP-2180-188 in zentralen lymphoiden Organen zu induzieren.
Aufgrund der Ergebnisse der erhobenen Daten wurden folglich die Unterschiede in der Effizienz von IC31® nano im Bezug auf die Einleitung einer CD8+ T Zellen-Immunantwort in Kombination mit zwei der vielversprechenden Peptide (SVN57-64 und TRP-2180-188) bei der Verwendung unterschiedlicher Applikationsrouten (subkutan, intramuskulär, intradermal und intraperitoneal) untersucht. Alle angewendeten Routen lösten in SVN57-64 oder TRP-2180-188 in Kombination mit IC31® immunisierten Tieren, höhere IFN gamma Produktionen im Vergleich zu Antigen allein immunisierte C57BL/6 Mäuse aus. In zentralen lymphoiden Organen induzierte subkutan (s.c.) Injektion im Vergleich zu allen anderen Routen die höchste Antigen-spezifische Immunantwort in vivo. Beide Peptide wurden für folgende Experimente verwendet, jedoch konnte keine weitere Antigen-spezifische CD8+ T Zellen-Immunantwort im Bezug auf Adjuvant und SVN57-64 Applikation detektiert werden. Deshalb wurde für weitere Immunisierungsstudien SVN19-28 als spezifisches Survivin Peptide verwendet.
Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse der unterschiedlichen Immunisierungsrouten in C57BL/6 Mäusen, wurde der Fokus dieser Studie auf die Charakterisierung des Potenzials von IC31® nano, eine systemische SVN19-28 oder TRP-2180-188 spezifische zelluläre Immunantwort mittels mukosaler (intranasal) sowie systemischer (intradermal) Applikationen auszulösen, gelegt.
Die erhobenen Resultate der intradermalen Impfstudien zeigten, dass IC31® aufgrund seiner hohen Effizienz, systemische TRP-2180-188 spezifische cytotoxische CD8+ T Zellen in zentralen lymphoiden Organen, sowie in mukosalen Bereichen aktiviert.
Zusätzlich wurde in dieser Studie das Potenzial von IC31® nano diesbezüglich des Auslösen einer langanhaltenden TRP-2180-188 spezifischen CD8+ T Zellen-Immunantwort nach systemischer (i.d. und s.c.) Applikation, mittels IFN gamma Produktion in zentralen lymphoiden Organen getestet. Die Daten demonstrierten, dass zentrale CD8+ Gedächtniszellen ohne die Hilfe von CD4+ Zellen in Milzen und Lymphknoten gebildet und nach ex vivo Restimulierung mit dem Antigen erneut aktiviert wurden.
Des Weiteren zeigte IC31® hinsichtlich des zweiten Krebspeptids, SVN19-28 die Induktion einer hohen systemischen TH1 Immunantwort folglich systemischer intradermalen Impfung in vivo. Die erhobenen Daten weisen die Aktivierung von Effektor CD8+ T Zellen auf, die jedoch aufgrund IFN gamma und keiner weitere Cytokinproduktion nicht polyfunktional in zentralen lymphoiden Organen sowie in mukosalen Bereichen sind.
Die erhobenen Daten dieser Studie zeigten, dass IC31® als systemisches aber nicht als mukosaler Adjuvant eine Antigen spezifische systemische CD8+ T Zellen-Immunantwort in lymphoiden Organen, sowie in den Lungen auslöst. Die intranasale Applikation erwies sich als keine aussichtsreiche Immunisierungsroute.
Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse einerseits das große Potential des Adjuvanten IC31® als Bestandteil dermaler Impfstoffe eine systemische CD8+ T Zellen-Immunantwort in zentralen lymphoiden Organen sowie in mukosalen Bereichen gegen spezifische Krebspeptide auszulösen. Des Weiteren erweisen sich TRP-2180-188 und SVN19-28 als bevorzugte Impfstoffkandidaten.

Intercell AG has developed a novel bi-component adjuvant, called IC31®. It is a synthetic TLR9 agonist that has been shown to efficiently elicit dominant TH1-type in a mixed TH1/TH2-type immune response.
This study at hand was designed to characterize and determine the ability of IC31® to induce potent CD8+ T cell responses against clinically relevant cancer peptides upon systemic and mucosal administrations.
Therefore, six promising tumor-associated antigens were selected for testing their immunogenicity in combination with this novel adjuvant. Distinct Survivin and Tyrosinase-related protein 2 (TRP-2) derived peptides with defined human and mouse MHC class I molecule restricted CD8+ epitopes, which makes them highly attractive as target for T cell based immune strategies against cancer, were used as antigens for immunization studies. The results of the screening for immunogenicity demonstrated the efficiency of the classical formulation of IC31® in supporting antigen-specific immune responses by specifically increasing IFN gamma production against SVN19-28, SVN57-64 and TRP-2180-188 peptides in central lymphoid organs.
Furthermore, differences on the potency of IC31® nano in terms of inducing CD8+ T cell responses by the use of different immunization routes (subcutaneous, intramuscular, intradermal and intraperitoneal) were determined in adjuvanted SVN57-64 and TRP-2180-188 vaccinated C57BL/6 mice. Groups of animals immunized with SVN57-64 or TRP-2180-188 peptides and IC31® elicited higher IFN gamma production in comparison to groups vaccinated with antigen only after injection with all the above mentioned routes. Subcutaneous (s.c.) injection was superior to all other routes in terms of inducing antigen-specific responses in vivo. Both peptides formulated with the adjuvant were utilized for immunization studies but adjuvanted SVN57-64 failed in eliciting antigen-specific CD8+ T cell responses. Therefore SVN19-28 was used as specific Survivin derived peptide for further experiments.
Parallel to this study, the efficacy and efficiency of IC31® nano in inducing cellular immune responses against SVN19-28 and TRP-2180-188 peptides upon mucosal (intranasal) as well as systemic applications (intradermal) was determined.
The data of the intradermal vaccination study revealed the high potency of IC31® in inducing systemic TRP-2180-188 specific cytotoxic CD8+ T responses in central lymphoid organs as well as at mucosal sites. Further, the data upon systemic (i.d. and s.c) application of the vaccine showed the induction of sustained long lasting immune responses by activation of memory CD8+ T cell without the help of CD4+ T cells in spleens and lymph nodes.
Furthermore, IC31® improved the induction of a high systemic TH1 immune response in vivo upon systemic intradermal route vaccination using the second tumor-associated antigen candidate, the Survivin derived peptide epitope SVN19-28. The obtained data revealed that effector CD8+ T cells were not polyfunctional because only IFN gamma and any other cytokine production was evaluated in central lymphoid organs and at mucosal sites.
While IC31® nano demonstrated the great potency to improve the cellular immune response upon systemic application, mucosal administration of the adjuvant never supported the induction of an antigen- specific CD8+ T cell immune response against the cancer peptides tested. Therefore, intranasal administration seemed not to be a promising immunization route against cancer.
Altogether the results indicated the high efficiency of IC31® nano in eliciting a systemic CD8+ T cell immune response in central lymphoid organs and at mucosal sites following intradermal vaccination. Additionally, TRP-2180-188 and SVN19-28 are suitable candidates for the development of a vaccine against cancer.