RNA Interferenz-vermittelte Inhibierung von Adenoviren

Humane Adenoviren sind eine häufige Ursache lebensbedrohender Infektionen bei immunsupprimierten Patienten wie zum Beispiel HIV-positive Patienten oder Empfängern von Organtransplantaten und allogenen Stammzellen. Zu den schwersten Folgen von Adenovirusinfektionen zählen Hämorrhagische Zystitis, Nephritis, Pneumonie, Hepatitis, Enterocolitis sowie eine disseminierte Infektion. Bei letzterer können die Mortalitätsraten bei bis zu knapp unter 80 Prozent liegen. Konstantes Monitoring der Patienten kann helfen, Hochrisikopatienten zu identifizieren. Während jedoch beispielsweise in der Behandlung von Cytomegalovirus-Infektionen in den letzten Jahren wichtige Fortschritte erzielt wurden, ist die Therapie von Adenovirusinfektionen immer noch unzufriedenstellend. Etliche potentielle antivirale Substanzen wurden bisher auf ihre Kapazität zur Inhibierung von Adenovirusinfektionen getestet, doch deren Effektivität stellte sich als beschränkt heraus und tödliche Krankheitsverläufe können nach wie vor nicht zur Gänze verhindert werden. Auf Grund der Tatsache, dass die Anzahl der Transplantationen von Organen und hämatopoietischen Stammzellen stetig im Steigen begriffen ist und nach wie vor keine zufrieden stellende Therapiemethode zur Verfügung steht, ist die Entwicklung alternativer Behandlungsstrategien von höchster Dringlichkeit um die mit Adenovirusinfektionen zusammenhängende Mortalität bei immunsupprimierten Patienten zu senken. Wir wollen im Rahmen unseres Projekts untersuchen, ob RNA Interferenz (RNAi) die Kapazität birgt, die Vermehrung von Adenoviren in Zellkultur zu verhindern oder zu beschränken. Wir streben an, die Expression mehrerer für die Vermehrung von Adenoviren essentieller Gene herunterzuregulieren: (i) solche, die für die DNA Replikation notwendig sind, und (ii) solche, die für Strukturproteine, die die Bestandteile des Viruskapsids darstellen, kodieren. Wir werden zunächst small interfering RNAs (siRNAs) einsetzen, um die Expression der entsprechenden Gene herunterzuregulieren. Die effektivsten siRNAs werden im nächsten Schritt in Form von microRNAs (miRNAs) von einem Vektor aus exprimiert werden. In einem dritten Schritt wollen wir versuchen, die miRNA-Kasette in einem replikationsdefizienten adenoviralen Vektor von einem adenoviralen Promotor aus zu exprimieren. Von dem letztendlichen Vektorkonstrukt erwarten wir, dass es eine selektive Expression der miRNA in Zellen, die mit dem Wildtyp Virus infiziert sind, erlaubt. Nur das Wildtyp Virus sollte in der Lage sein, die für die Replikation des Vektors und die Aktivierung des Vektor-lokalisierten adenoviralen Promotors notwendigen Genprodukte zur Verfügung zu stellen. Ein solches System könnte die Basis für die Entwicklung eines Therapeutikums zur Behandlung von lebensbedrohenden Adenovirusinfektionen darstellen.

Adenoviren können lebensbedrohlich oder sogar tödlich für immunosupprimierte Patienten sein. Auf Grund des Fehlens effizienter anti-adenoviraler Therapeutika werden alternative Behandlunsmethoden dringend benötigt. Im Zuge dieses Projekts untersuchten wir das Potenzial der RNA Interferenz (RNAi) Methode als ein Werkzeug zur Ausschaltung der adenoviralen Genexpression und damit einhergehend, zur Inhibierung der Vermehrung von Adenoviren. Wir konnten zeigen, dass synthetische, kurze RNAs (small interfering RNAs oder siRNAs) in der Lage sind, die Vermehrung von Adenoviren in infizierten Zellen in vitro zu inhibieren. Nach Einbringung in infizierte Zellen binden diese RNAs spezifisch an virale RNAs und verhindern dass diese aktiv werden. Unsere Experimente zeigten, dass speziell die Blockierung einer viralen RNA, die für die Vermehrung des Virusgenoms notwendig ist, einen zentralen Schritt in der Inhibierung der Viren darstellt. Weitere Untersuchungen ergaben, dass eine Virusinhibierung nicht nur mit siRNAs erzielt werden kann, sondern auch mit sogenannten artifiziellen mikroRNAs (amiRNAs). Solche amiRNAs können in Zellen in Form von DNA eingebracht werden, die in der Folge in kurze RNA Stücke konvertiert wird, die analog zu siRNAs in der Lage sind, die virale Geneexpression zu blockieren. Im Falle unseres Projekts konnte dadurch die Produktion infektiöser Viruspartikel in infizierten Zellen stark vermindert werden. Unsere Arbeit ergab außerdem, dass amiRNAs die Performance von Therapeutika, die normalerweise zur Behandlung von Adenovirusinfektionen verwendet werden, verbessern können. Als potenzielle Therapeutika könnten siRNAs und amiRNAs also in der Lage sein, die Symptome schwerer und potenziell lebensbedrohlicher Adenovirusinfektionen in immunsupprimierten Patienten zu vermindern, oder die Wirkung konventioneller antiadenoviraler Therapeutika zu verbessern.