RNA Interferenz basierte Therapien bei Adenovirusinfektionen im immunsupprimierten Wirt
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Behandlung schwerer Ad-Infektionen, wie sie vor allem bei Immunsupprimierten Patienten auftreten können, stellt nach wie vor eine große Herausforderung im klinischen Alltag dar. Bisher gibt es keine in der Klinik zugelassene Medikamente. Antviral wirkende Medikamente, die eingesetzt werden, haben erhebliche Nebenwirkungen und zeigen nur eine begrenzte Wirksamkeit. Das primäre Ziel des Projekts war es, mittels RNA-Interferenz (RNAi) eine neue Therapie für die Behandlung schwerer hepatischer Ad-Infektionen zu entwickeln. Hierzu haben wir zu zuerst untersucht, welche adenoviralen Gene die besten Zielstrukturen für siRNAs sind. In diesen in vitro Studien konnten wir zeigen, dass insbesondere siRNAs, die gegen die adenoviralen Proteine IVa2, pTP und Pol gerichtet waren, zu einer deutlichen Inhibierung der Ad-Infektion führten. Ausgehend davon wurde im nächsten Schritt geprüft, ob mittels RNAi Ad-Infektionen der Leber inhibiert werden können. Hierfür wurden AAV9-Vektoren verwendet, die mit neu entwickelten, gegen adenoviralen Gene gerichteten artifiziellen microRNAs (amiRs) ausgerüstet wurden. Die Untersuchungen wurden an immunsupprimierten Syrischen Hamstern durchgeführt die mit humanen Ad infiziert wurden. Prophylaktisch eingesetzt zeigte die amiRs eine deutliche Inhibierung der hepatischen Ad Infektion. Bei therapeutischem Einsatz war die Wirksamkeit hingegen sehr gering. Aufgrund der Nachteile, die mit der Verwendung von viralen Vektoren verbunden waren, wurden LNP von uns entwickelt, in die chemisch modfizierte siRNAs gegen das pTP eingeschlossen wurden. Der Vorteil der LNPs liegt in ihrer vergleichsweisen einfachen Herstellung und der schnellen Freisetzung der therapeutischen siRNAs in der Leber. Wir konnten zeigen, dass die therapeutische Anwendung der LNP-sipTP zu einer starken Inhibierung der hepatische Ad-Infektionen in immunsupprimierten Syrischen Hamstern führte. Mit der Entwicklung von LNP-sipTP steht nunmehr eine Therapie zur Verfügung, die das Potential hat, bei schweren Ad-Infektionen der Leber beim Menschen eingesetzt zu werden. Die LNP-sipTP wurde von uns patentiert. Gegenwärtig wird an einer Verwertung dieses Patents gearbeitet. Neben der Entwicklung der anti-adenoviralen siRNA Therapie wurde im Projekt auch das Potential löslicher Virusrezeptoren (sCAR-Fc und sFX-Fc) und das Potential von Kombinationstherapien zur Behandlung von Ad-Infektionen untersucht. Hier bleibt festzustellen, dass lösliche Virusrezeptoren nur sehr begrenzt wirksam waren. Die geringe Wirksamkeit scheint dabei vor allem darauf zurückzuführen sein, dass Ad alternativer Wege für die Aufnahme in Zielzellen nutzen können. Inwieweit eine Weiterentwicklung dieser antiviralen Therapie für die Behandlung von Ad-Infektionen sinnvoll ist, erscheint daher fraglich. Anders verhält es sich mit Kombinationstherapien, die von uns untersucht wurden. Hier konnten wir zeigen, dass die Kombination unterschiedlicher Therapieansätze (siRNAs, antivirale Pharmaka, lösliche Rezeptoren), zu signifikant stärkerer Inhibierung der Ad-Infektion führen als die Einzeltherapien. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass wir mit der Entwicklung von der LNP-sipTP eine neue Therapie zur Behandlung schwerer Ad Infektionen beim Menschen entwickelt haben. Allerdings sind weitere Untersuchungen zur Sicherheit und Effizienz notwendig, bevor an einen Einsatz beim Patienten gedacht werden kann. Unsere Ergebnisse wurden in sechs Publikationen dargelegt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Inhibition of adenovirus infections by siRNA-mediated silencing of early and late adenoviral gene functions. Antiviral Research, 88(1), 86-94.
Eckstein, Anne; Größl, Tobias; Geisler, Anja; Wang, Xiaomin; Pinkert, Sandra; Pozzuto, Tanja; Schwer, Christina; Kurreck, Jens; Weger, Stefan; Vetter, Roland; Poller, Wolfgang & Fechner, Henry
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Biological Antivirals for Treatment of Adenovirus Infections. Antiviral Therapy, 21(7), 559-566.
Schaar, Katrin; Röger, Carsten; Pozzuto, Tanja; Kurreck, Jens; Pinkert, Sandra & Fechner, Henry
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Enhanced suppression of adenovirus replication by triple combination of anti-adenoviral siRNAs, soluble adenovirus receptor trap sCAR-Fc and cidofovir. Antiviral Research, 120(2015, 8), 72-78.
Pozzuto, Tanja; Röger, Carsten; Kurreck, Jens & Fechner, Henry
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Expression of an engineered soluble coxsackievirus and adenovirus receptor by a dimeric AAV9 vector inhibits adenovirus infection in mice. Gene Therapy, 22(6), 458-466.
Röger, C; Pozzuto, T; Klopfleisch, R; Kurreck, J; Pinkert, S & Fechner, H
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Anti-adenoviral Artificial MicroRNAs Expressed from AAV9 Vectors Inhibit Human Adenovirus Infection in Immunosuppressed Syrian Hamsters. Molecular Therapy - Nucleic Acids, 8(2017, 9), 300-316.
Schaar, Katrin; Geisler, Anja; Kraus, Milena; Pinkert, Sandra; Pryshliak, Markian; Spencer, Jacqueline F.; Tollefson, Ann E.; Ying, Baoling; Kurreck, Jens; Wold, William S.; Klopfleisch, Robert; Toth, Karoly & Fechner, Henry
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Lipid nanoparticle-encapsulated, chemically modified anti-adenoviral siRNAs inhibit hepatic adenovirus infection in immunosuppressed Syrian hamsters. Molecular Therapy - Nucleic Acids, 32(2023, 6), 923-936.
Geisler, Anja; Dieringer, Babette; Elsner, Leslie; Klingel, Karin; Klopfleisch, Robert; Vornlocher, Hans-Peter; Kurreck, Jens & Fechner, Henry
