Leberforschung aktuell: Enzym zerschneidet zielgenau DNA des Hepatitis-B-Virus

8.09.2015

Weltweit leiden etwa 350 Millionen Menschen an einer chronischen Hepatitis-B-Virus (HBV)-Infektion. Eine vollständige Heilung ist derzeit nicht möglich. Das Virus ist hartnäckig und integriert sein genetisches Material nicht nur in das Genom menschlicher Leberzellen, sondern legt es in deren Zellkern auch als ringförmige DNA außerhalb der Chromosomen ab. In einer vom Heinrich-Pette-Institut, Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie, geleiteten Studie identifizierten Wissenschaftler nun zwei konservierte Sequenzen im Genom des Hepatitis-B-Virus als vielversprechende Angriffspunkte für ein verbessertes Schneideenzym. Die Forschungsergebnisse der Studie (Karimova et al. 2015) sind Anfang September in den „Scientific Reports“ der Nature Publishing Group veröffentlicht.

Dr. Julian Schulze zur Wiesch, Co-Autor der Studie und Projektleiter im SFB 841, erklärt die Studienergebnisse und deren Relevanz:

Was macht die neuen Forschungserkenntnisse so interessant?

Schulze zur Wiesch: Mit dieser Veröffentlichung liefern wir einen neuen Ansatz für die Therapie bei einer Hepatitis-B-Virus-Infektion. Derzeitig verfügbare Behandlungsmethoden der chronischen Form können zwar die Vermehrung des Virus hemmen und die Krankheit eindämmen, führen in der Regel aber nicht zur vollständigen Beseitigung des Virus aus dem Körper. Unsere Methode setzt nun direkt am genetischen Material des Erregers an, welches das Virus in den Zellkern menschlicher Leberzellen einschleust und damit sein Überleben sichert.

Wie genau funktioniert die Methode?

SzW: Wir konnten zwei hochkonservierte Sequenzen im Genom des HBV identifizieren, die sich im Lauf der Evolution offenbar weitgehend bei allen HBV Subtypen unverändert erhalten haben. Als Angriffspunkte für Schneideenzyme sind solche Sequenzen ideal; sie werden sich auch zukünftig wahrscheinlich nur minimal ändern. Bei dem dazu passenden Schneideenzym handelt es sich um eine angepasste Designer-Nuklease aus dem so genannten CRISPR/Cas9 System. Mit ihr können wir in Leber-Zelllinien das integrierte HBV Genom herausschneiden und damit inaktivieren.

Eine Designer-Nuklease? Was ist das genau?

SzW: Designer-Nukleasen sind künstlich hergestellte „Gen-Scheren“. Mit diesen neuartigen molekularen Präzisionswerkzeugen lassen sich an sequenzspezifischen Stellen des Genoms DNA Schnitte setzen. An den Schnittstellen werden im Anschluss zelleigene Reparatursysteme aktiv.

Sie haben Ihre Versuche in Leber-Zelllinien durchgeführt. Ist zukünftig auch die Anwendung im Menschen vorstellbar?

SzW: Unsere ersten Erkenntnisse wecken auf jeden Fall Hoffnungen. Unser Enzym schneidet sehr viel genauer als das herkömmliche CRISPR/Cas9-System, das heißt, es schneidet nur an den richtigen Stellen. Das Risiko für Krebsentstehung durch falsches Schneiden, immer ein Thema beim Einsatz von Nukleasen, sollte hier deutlich geringer sein.

Originalpublikation:

Karimova M, Berschorner N, Dammermann W, Chemnitz J, Indenbirken D, Bockmann JH, Grundhoff A, Lüth S, Buchholz F, Schulze zur Wiesch J, Hauber J (2015)

CRISPR/Cas9 nickase-mediated disruption of hepatitis B virus open reading frame S and X
Scientific Reports. 5:13734. DOI:10.1038/srep13734.

Weitere Informationen:

Details zum SFB Teilprojekt A6 von Dr. Julian Schulze zur Wiesch „(Dys)-Regulation der zellulären HCV-spezifischen Immunantwort“ finden Sie hier.

Link zur Pressemitteilung des Heinrich-Pette-Instituts vom 3.9.2015.

Weitere Forschungsprojekte im SFB 841 mit Schwerpunkt HBV finden Sie hier: Teilprojekt A5 „Molekulare Mechanismen der Persistenz von Hepatitis-B-Viren in chronisch infizierten chimären Mäusen“, geleitet von Prof. Maura Dandri.