Developing Therapeutic Interventions for Influenza Virus Infection: Targeting Host Factors and Characterizing T-Cell Epitopes

Abstract

The development of vaccines and antiviral drugs are the pillars for preventing and treating influenza. Currently available vaccines as well as direct-acting antiviral drugs are prone to resistance due to the continuous emergence of new variants. Accordingly, there is an urgent demand for developing alternative approaches. Lessons learned from previous pandemics are people with a preexisting cellular immune response either protected or less severe against the infection. Also, Influenza viruses rely on cellular signaling pathways that enhance efficient replication. These observations lead to the proposal of new approaches that target either cellular factors or activation of cellular immune response against influenza viruses. In this context, the results in part I address the development of MEK inhibitor, zapnometinib, as a host-targeted antiviral drug against Influenza A virus (IAV). Chapter 1 and Chapter 2 emphasize that zapnometinib can effectively impair the replication of different IAV subtypes, including baloxavir-resistant strains, via nuclear retention of influenza vRNP. Moreover, Chapter 2 extends the investigations by showing that the combinatorial treatment of zapnometinib and baloxavir marboxil results in synergistic effect when used at lower concentrations than when used individually. Chapter 3 sheds light on the dual therapeutic potential of zapnometinib by modulating rather than fully suppressing the immune response using acute lung injury (ALI) model. Taken together, the results highlight important findings that can help progress the development of zapnometinib as a potential therapeutic option for treating influenza virus infection. In Part II, chapter 4 focuses on implementing a mass spectrometry-based immunopeptidomics approach to identify and further characterize naturally presented IAV-derived MHC-I restricted epitopes. The immunopeptidomic analysis alongside functional characterization unveiled novel nine epitopes comprising different viral protein segments restricted to different HLA allotypes, HLA-A*24:02, HLA-A*68:01, HLA-B*07:02, and HLA-B*51:01. Conservation analysis revealed that most epitopes are highly conserved among zoonotic reservoirs, with potential single amino acid substitutions in the vicinity of anchor residues that do not significantly affect binding affinity. These findings demonstrate how the identified epitopes can confer heterosubtypic protection and represent potential targets for vaccination.

Dissertation ist gesperrt bis 01. Oktober 2025 !

Die Entwicklung von Impfstoffen und antiviralen Medikamenten sind die Eckpfeiler der Grippeprävention und -behandlung. Derzeit verfügbare Impfstoffe und antivirale Medikamente sind anfällig für Resistenz, da weiterhin neue Stämme auftauchen. Dementsprechend ist es dringend erforderlich, Alternativen zu entwickeln. Erkenntnisse aus früheren Pandemien zeigen, dass Menschen mit einer vorbestehenden zellulären Immunantwort entweder geschützt sind oder die Infektion weniger schwer verläuft. Auch Influenzaviren sind auf zellbasierte Signalwege angewiesen, um sich effizient zu vermehren. Diese Beobachtungen führten zum Vorschlag neuer Ansätze, die sich mit zellulären Faktoren gegen Influenzaviren befassen. In diesem Zusammenhang befassen sich die Ergebnisse in Teil I mit der Entwicklung des MEK-Inhibitors Zapnometinib als Wirtszell-gerichtetes antivirales Medikament gegen das Influenza-A-Virus (IAV). Kapitel 1 und Kapitel 2 betonen, dass Zapnometinib die Replikation verschiedener Influenzaviren Stämme stören kann, einschließlich Baloxavir-resistenter Stämme, indem es die Influenza-vRNP nukleare Retention bewirkt. Darüber hinaus erweitert Kapitel 2 detailliert Untersuchungen, die zeigen, dass die Kombination von Zapnometinib und Baloxavir marboxil eine synergistische Wirkung hat, wenn sie in geringeren Dosen als bei alleiniger Anwendung eingesetzt wird. Kapitel 3 stellt das doppelte therapeutische Potenzial von Zapnometinib vor, indem es die Immunantwort moduliert, anstatt sie vollständig zu unterdrücken, und verwendet dazu ein Modell für akuten Lungenverletzungsmodell (ALI). Insgesamt heben die Ergebnisse wichtige Erkenntnisse hervor, die die Entwicklung von Zapnometinib zur Behandlung von Influenzaviren Infektionen voranzutreiben. In Teil II stellt sich Kapitel 4 auf die Anwendung eines massenspektrometrischen Ansatzes zur Identifizierung und weiteren Charakterisierung natürlich präsentierter IAV-abgeleiteter MHC-I Epitope. Die funktionelle Charakterisierung enthüllte neun neuartige Epitope, die verschiedene virale Proteinsegmente umfassen und auf verschiedene HLA-Allele, HLA-A*24:02, HLA-A*68:01, HLA-B*07:02 und HLA-B*51:01, restringiert sind. Konservierungsanalyse zeigten, dass die meisten Epitope hoch konserviert sind, wobei mögliche Substitutionen nur einer Aminosäure in der Nähe des Ankerrests möglich sind, ohne dass die Bindungsaffinität wesentlich beeinträchtigt wird. Diese Erkenntnisse zeigt, wie identifizierte Epitope heterosubtypischen Schutz verleihen und potenzielle Ziele für die Impfung darstellen können.