Entwicklung und Analyse von effizienten und target-spezifischen antiretroviralen Rekombinasen

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Buchholz
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Virologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260115349

Aktuelle Medikamente gegen HIV können die Progression zu AIDS unterdrücken, den Patienten jedoch nicht von der Virusinfektion heilen. Aufgrund der starken Nebenwirkungen dieser Medikamente und häufiger Resistenzentwickelung, ist die Suche nach einem Heilmittel für eine HIV-Infektion weiterhin von hoher Priorität der AIDS-Forschung und unsere Motivation für das hier vorgeschlagene Projekt. Wie können wir von der medikamentösen Dauerbehandlung zu einer Heilung gelangen? Können wir ein Heilmittel entwickeln, welches trotz der starken genetischen Variabilität des Virus für die Mehrheit aller HIV-1-infizierten Patienten anwendbar ist? Sequenzspezifische Rekombinasen sind in der Lage, DNA-Segmente effektiv und gezielt aus dem Genom lebender Systeme herauszuschneiden und sind vielfältig angewandte Werkzeuge im genomischen Engineering von vielzelligen Organismen. Wir haben kürzlich eine Rekombinase (genannt Tre) erzeugt, die darauf abgestimmt ist, gezielt eine bestimmte Sequenz in der LTR (long terminal repeat) eines HIV-1-Isolats zu rekombinieren. Weil das integrierte HIV-1-Provirus von LTRs flankiert wird, führt die Expression der Tre-Rekombinase zum Herausschneiden des Provirus aus dem Wirtsgenom und dadurch zur Heilung der Zellen von der Infektion. Jedoch kann die Tatsache, dass die aktuelle Tre-Rekombinase nur einen ganz bestimmten HIV-1 Subtyp A-Stamm erkennt, deren breite therapeutische Anwendung begrenzen. Um unsere Tre-basierte Strategie für eine universell effiziente Heilung weiterzuentwickeln, arbeiten wir an der Generierung einer neuen Rekombinase (uTre), die für die Mehrheit aller HIV-1-Infektionen der verschiedenen Stämme und Subtypen anwendbar ist. Zur Vorbereitung der zukünftigen klinischen Anwendung der uTre Rekombinase werden wir Spezifität und anwendungsbezogene Eigenschaften des Enzyms in Säugetierzellen und in Mäusen untersuchen. Darüber hinaus sind wir bestrebt, die Faktoren, welche Effizienz und Spezifität der Rekombinase beeinflussen, zu ergründen. Dazu werden wir umfassende Evolutions-, Struktur- und Modellstudien durchführen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wollen wir allgemeine Merkmale der gerichteten Evolution verstehen lernen, was nicht nur die Entwicklung zukünftiger Rekombinasen, sondern auch anderer Proteine wesentlich beschleunigen wird. Des Weiteren sollen die Erkenntnisse direkt bei der Entwicklung einer neuen Rekombinase, gerichtet gegen HTLV-1, einem weiteren humanpathogenen Retrovirus, angewandt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen