HIV Infektion und Übertragung nahe der Realität

Persistierende Infektionen wie HIV oder Hepatitis B und C Virus stellen einen Großteil der Todesrate weltweit dar. Nach Infektion mit HIV wird das Virus im Körper spontan mit Komplementfragmenten und nach Serokonversion zusätzlich mit Antikörpern bedeckt (opsonisiert). Die Aktivierung des Komplementsystems als Teil der angeborenen Immunantwort sollte dazu führen, einen Teil der Viren zu eliminieren beziehungsweise zu kontrollieren, bis die adaptive Immunantwort (Antikörper und T Zellantworten) greift. Dendritische Zellen (DZ) spielen eine zentrale Rolle gegen eindringende Pathogene, da sie die Entwicklung der adaptiven Immunantwort initiieren. DZ sind die wichtigsten Antigen-präsentierenden Immunzellen, werden jedoch von den HI-Viren benutzt, um zu ihren eigentlichen Zielzellen, den CD4 + T Helferzellen in den Lymphknoten zu gelangen und können auch selbst durch das Virus infiziert werden. Bisher wurden HIV Infektion und Übertragung mit nicht opsonisiertem Virus untersucht. Studien zeigten, dass Langerhans Zellen (LZ), die DZ der Epidermis, und dermale DZ unterschiedlich bezüglich antiviraler Wirkung oder Übertragung auf T Zellen agieren. Während LZ nicht opsonisiertes HIV nach Bindung an Langerin (C-Typ Lektin) in Birbeck Granulen degradiert, verstärken dermale DZ die HIV-Infektion via C-Typ Lektine (DC-SIGN). In Vorexperimenten konnten wir zeigen, dass Langerhans Zellen nicht in der Lage sind, antiviral gegen HIV zu wirken, wenn die Viren mit Komplementfragmenten opsonisiert vorliegen. Da HIV in infizierten Individuen immer opsonisiert wird, entsprechen Experimente ohne Berücksichtigung der Opsonisierung nicht der realen Situation und dabei bleiben wichtige Informationen über die Vorgänge im Körper verborgen. Diese Interaktionen von verschiedenen DZ Subtypen aus Haut, Vorhaut und CD34 + -generierten DZ mit verschieden opsonisierten HI-Viren sollen ans Licht bringen, ob die unterschiedlichen Subtypen mit opsonisierten HIV infiziert werden, die mit verschieden opsonisierten HI-Viren beladenen DZ Subtypen migrieren und das Virus auf T Zellen übertragen wird und die antigen-präsentierende Kapazität der DZ Subtypen durch die Opsonisierung des Virus beeinträchtigt ist. Im Zuge dieser Studie wollen wir zusätzlich die genauen zellulären Mechanismen und die über die verschiedenen Rezeptoren initiierten Signalwege in LZ und dermalen DZ, die sich bei der Übertragung von HIV-1 ereignen, aufdecken. Dies kann für eventuelle DZ-basierenden Vakzinierungsstragien genutzt werden, indem man die Zellen manipuliert, sodass eine starke und systemisch protektive Immunantwort generiert wird. Die Erkenntnisse unserer Studie werden in Hinblick auf eine therapeutische DZ Vakzinierung gegen HIV eine bedeutende Rolle spielen und dadurch auch überregional von Relevanz sein.

Im Projekt HIV Infektion und Übertragung nahe der Realität, das von Juni 2012 bis Mai 2017 an der Sektion für Hygiene und Medizinische Mikrobiologie unter der Projektleitung von Frau Assoz.-Prof. Doris Wilflingseder durchgeführt wurde, wurde das Katz und Maus Spiel zwischen HIV-1 und dem Immunsystem nach Erstkontakt mit dem Virus untersucht. Im Detail wurden Wechselwirkungen unterschiedlicher dendritischer Zell-(DC)Subtypen mit HIV-1 Partikeln, die entweder nackt oder mit Fragmenten unseres angeborenen Immunsystems (Komplementfragmenten) umgeben waren, untersucht.Das Komplementsystem kann Krankheitserreger nach Eindringen in den Körper sofort zerstören. Jedoch hat HIV Schutzmechanismen entwickelt, die direkte Zerstörung so gut wie unmöglich zu machen aus diesem Grund markiert das Komplementsystem das Virus mit einem auffälligen Mantel, der im Fachjargon als Opsonisierung bezeichnet wird. Dieser Mantel macht HIV für das nächste System unserer angeborenen Immunantwort besser erkennbar, nämlich unterschiedliche Subtypen dendritischer Zellen (DCs).In früheren Arbeiten konnte die Arbeitsgruppe um Assoz.-Prof. Wilflingseder bereits zeigen, dass HIV-1 von im Labor generierten DCs und Blut-DCs viel besser erkannt wurde, wenn das Virus Komplement-opsonisiert (HIV-C) vorlag verglichen mit nacktem HIV-1 (HIV). Während der Projektphase wurden die Wechselwirkungen von Langerhans Zellen (LCs) und dermalen DCs (dDCs), die aus Nabelschnurblut oder Monozyten generiert oder aus Hautbiopsien gewonnen wurden, mit HIV und HIV-C untersucht. Wir widmeten uns der genaueren Charakterisierung der molekularen Mechanismen in DCs nach Kontakt mit HIV-C oder HIV. Im Fokus lagen hier dermale DCs. Wir fanden, dass die Komplexierung von Komplementrezeptoren auf DCs durch HIV-C darin resultiert, dass HIV-1 in der Lage ist, vor kurzem beschriebene Restriktionsfaktoren in DCs zu umgehen. Im Gegensatz dazu warnacktes HIV nicht in der Lage, die Restriktionen zu verhindern und löste dadurch nur eine sehr geringe Infektion der Zellen aus, was wiederum in einer schlechteren Immunaktivierung über DCs resultierte. Weiters war HIV-C, nicht aber HIV, in der Lage eine stärkere Aktivierung von Signalmolekülen und damit verbunden eine verstärkte Reifung von DCs zu induzieren. Dadurch waren DCs, die mit komplement-opsonisierten Viren beladen waren, in der Lage, effizientere zelluläre wie auch humorale Immunantworten zu induzieren. Dies wurde mithilfe HIV-spezifischer CD4+ und CD8+ T Zellklone gemessen beziehungsweise mithilfe von Genexpressionsanalysen und Konfokalanalysen von Typ I Interferonen. Dieser neu beschriebene Mechanismus der DC Modulation durch Komplementopsonisierung könnte genutzt werden, um neue Ziele in den Zellen zu finden, die die Immunfunktionen von geeigneten DC Subtypen gegen HIV-1 stärken könnten.