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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Den Schlachtplan des Virus entschlüsseln |
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| | | Den genauen 'Schlachtplan' des Aids-Virus beim Befall von Immunzellen zu kennen, könnte entscheidend zur Entwicklung wirksamer HIV-Medikamente sein. Die genaue Dokumentation der genetischen Verwüstung, die der Aids-Virus im befallenen Organismus anrichtet, soll jetzt einiges dazu beitragen. |
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Wissenschaftler des Center for AIDS Research an der
University of California haben jetzt die genauen Aktivitäten von über 7.000 Genen in Zellen aufgezeichnet, die von HI-Viren befallen wurden. Sie beschreiben diesen Überblick über den Prozess der Aids-Infektion und die Rolle der darin involvierten Gene in der neusten Ausgabe von "Genome Research".
HI-Viren infizieren und töten nach dem Eindringen in die Blutbahn eines Organismus vorwiegend die für die Immunabwehr des Menschen wichtigen T-Zellen. "Diese Arbeit erledigen die Viren mit tödlicher Präzision und äußerst gründlich", berichtet der Leiter der Studie, Jacques Corbeil.
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7.000 Gene beobachtet |
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Nachdem Corbeil und seine Kollegen im Labor T-Zellen mit
HI-Viren überschüttet hatten, maßen sie mittels so genannter Gen-Chips die Aktivität von 7.000 Genen über die folgenden drei Tage. "Das lieferte uns einen globalen Überblick über den Prozess der HIV-Infektion", so Corbeil.
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Gen-Chips
Auf kleinstem Raum, etwa einem 1,8 mal 1,8 Zentimeter großen Glasplättchen, können Tausende von so genannten Erbgutschnipseln aufgebracht werden. Dabei handelt es sich um Gen-Stücke (cDNAs) oder nur sehr kleine Fragmente aus einer kurzen Abfolge von DNA-Basen. Die Erbgutschnipsel können mit jenen Genen reagieren, die sich in einer Probe befinden. Dort, wo sich ähnliche Gen-Stücke zusammenfinden, leuchten auf dem Chip winzige fluoreszierende Punkte auf, die ein Laser sichtbar macht. Diese Signale zeigen dann, ob in Zellen ein bestimmtes Gen vorkommt oder nicht. |
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500 Gene in halber Stunde ausgeschaltet |
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Innerhalb von nur 30 Minuten schaltete der Virus über 500 Gene aus. Doch der Virus deaktiviert nicht einfach wahllos irgendwelche Gene. Er missbraucht gleichzeitig die Eiweiß-Produktionsmaschinerie der T-Zellen für seine eigene Zwecke. Damit initiiert er die Produktion von neuen Viren und löst damit den Tod der T-Zelle aus.
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Selbst-Reparatur ausgeschaltet |
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Neu entwickelte Bioinformatik-Software ermöglichte dem Forscherteam, die Fülle an gewonnenen Daten zu interpretieren. Dabei wurde jedes Gen auf dem Gen-Chip mit einem Keyword assoziiert, das seine Funktion beschreibt. Dies sollte helfen, bestimmte Gen-Gruppen zu identifizieren, die eine entscheidende Rolle während der HIV-Infektion spielen.
Die Auswertung der Daten ergab, dass die Energie-Produktion und die Selbst-Reparaturmechanismen der T-Zellen durch die HI-Viren ausgeschaltet werden, während so genannte "Selbstmord-Gene" der T-Zellen aktiviert wurden. Im Gegensatz zu der neuen Studie wurde früher nur auf einzelne Gene und deren Produkte während einer HIV-Infektion fokussiert.
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T-Zellen ...
... weiße Blutkörperchen, die an der zellulären Immunabwehr beteiligt sind, körperfremde Stoffe identifizieren und bei B-Lymphozyten eine Antikörperbildung gegen Antigene (z.B. Bakterien oder Viren) anregen können. Wichtig ist dabei die Rolle der T4-Zellen oder Helferzellen. Als Untergruppe der T-Lymphozyten fördern T4-Zellen die Reifung von B-Zellen aus Stammzellen im Knochenmark zu Antikörper-bildenden Zellen und aktivieren andere Formen der Immunantwort. Bei HIV-Infektionen bindet HIV an den CD4-Rezeptor von T4-Zellen und die Zahl der T4-Zellen nimmt im Verlauf der Erkrankung ab. Mit fortschreitender Abnahme lässt die körpereigene Abwehrfähigkeit allmählich nach, wobei immer weniger Antikörper gegen Krankheitserreger gebildet werden. |
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In den Selbstmord getrieben |
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Kurz nach einer HIV-Infektion der T-Zellen, gehen viele von ihnen zu Grunde. Warum das so ist, konnte bislang nicht detailliert geklärt werden. Jetzt scheint die Aktivierung von Zelltod-Genen dafür verantwortlich zu sein. Dabei gelingt es den "intelligenten" HI-Viren, die T-Zellen in einem scheinbaren Versuch, das Virus zu bekämpfen, gezielt in den Selbstmord zu treiben.
Nach der ersten Befalls-Welle können sich die T-Zellen dann auf einem Niveau stabilisieren, das entscheidend dazu beiträgt, wie lange der Patient noch überleben wird. Die derzeit angewandten Behandlungen zielen in erster Linie auf eine Verlangsamung der Virus-Vermehrung.
Die genaue Analyse der Aktivitäten vieler in eine HIV-Infektion involvierten Gene könnten einen wertvollen Beitrag zur Bekämpfung einer der gegenwärtig gefährlichsten Krankheiten beitragen.
(red)
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Corbeil, J. et al. Temporal gene regulation during HIV-1 infection of human CD4+ T cells. Genome Research in press (2001).
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01.01.2010 |
