Gentransfer zur Behandlung von Hirnerkrankungen: Virale „Postboten“ wandern weiter als gedacht

(18.06.2017) Gentransfer gilt als Therapiehoffnung für Alzheimer- oder Parkinsonkranke. Harmlose Viren aus dem Labor sollen dabei wichtige Gene in Hirnzellen einschleusen. Ein Team um Forschende der Vetmeduni Vienna untersuchte nun erstmals in der Maus, wie weit sich diese Viren im Gehirn ausbreiten und welche Zellen sie dort infizieren.

Einige der künstlichen Viren wanderten von der Injektionsstelle im Großhirn bis in den Riechkolben oder ins Kleinhirn und infizierten neben Neuronen auch andere Zellen.


Wohin virale Gentransporter wandern und welche Zellen sie infizieren, kann man mit fluoreszierenden Eiweißen, die in die infizierten Zellen erfolgreich eingeschleust wurden
Die in der Zeitschrift Histochemistry and Cell Biology veröffentlichten Ergebnisse können die Auswahl geeigneter viraler „Gen-Transporter“ für maßgeschneiderte Therapien mittels Gentransfer verbessern.

Eine gezielte Infektion von Hirnzellen mit Viren mag befremdlich wirken. Für Personen, die an Erkrankungen des Gehirns wie Alzheimer oder Parkinson leiden, könnte diese Therapieform jedoch ein Hoffnungsschimmer sein. Denn bei dieser Methode lösen die verabreichten Viren selbst keine Krankheit aus.

Sie dienen als harmlose Transporter für Gene, mit denen Hirnerkrankungen behandelt werden sollen. Die Therapieform, der sogenannte Gentransfer, nutzt die Fähigkeit von Viren, ihr Erbgut in das eines Wirtes einzubauen. So sollen hilfreiche Erbfaktoren gezielt in Nervenzellen eingeschleust werden.

Virale „Postboten“ bleiben nicht dort, wo man sie hinschickt

Verabreicht werden die Viren, die für den Gentransfer geeignet sind, durch eine Injektion ins Gehirn. Bislang war jedoch unerforscht, wie weit sich die viralen Transporter von der Einstichstelle weg ausbreiten können. In früheren Studien wurde zumeist nur der nähere Bereich um die Injektion genau untersucht.

In einem Versuch mit Mäusen zeigte sich nun erstmals, dass einige der getesteten Viren weit in andere Hirnbereiche vordringen können. „In unserer Studie wurden die viralen „Postboten“ in Kernbereiche des Großhirns injiziert, die unter anderem unsere Bewegungsabläufe koordinieren“, erklärt Kirsti Witter vom Institut für Anatomie, Histologie und Embryologie der Vetmeduni Vienna.

Von dort breiteten sich einige der Viren, anders als bislang bekannt, auch in weit entfernte Gebiete, wie ins Kleinhirn oder in den Riechkolben des Gehirns, aus.

„Diese Information ist wichtig, da je nach Hirnerkrankung eine möglichst weiträumige Verteilung des Virus oder die gezielte Infektion eines streng umgrenzten Gebiets erwünscht sein kann“, so Erstautor Juraj Hlavaty.

„Wir konnten mit diesem Versuch außerdem zeigen, dass zwar alle getesteten Viren wie erwartet Neuronen und die sie umgebenden Gliazellen infizierten. Je nach Virus unterschieden sich allerdings Menge und Verhältnis der infizierten Zellarten voneinander.“

Entzündung könnte beeinflussen, welche Hirnzellen infiziert werden

Die Injektion löste abhängig vom Virenstamm eine leichte oder  ausgeprägtere Reaktion des Nervengewebes bei den behandelten Mäusen aus. Je stärker die Immunreaktion, desto mehr Gliazellen waren infiziert. „Diese Tatsache, dass einzelne Viren diese Zellen besser infizierten als die Neuronen, muss allerdings noch mit weiteren Experimenten bestätigt werden“, sagt Hlavaty.

Die Ergebnisse der Arbeit, die in Zusammenarbeit mit der Westböhmischen Universität Pilsen, Tschechien, und dem Paul Ehrlich Institut Langen, Deutschland, entstand, sollen dazu beitragen, die Auswahl der viralen Transporter noch besser definieren zu können.

„Das Ziel ist, eine Werkzeugkiste mit möglichen Viren zu erstellen, um genau den richtigen Transporter für eine maßgeschneiderte Behandlung einer Erkrankung des Gehirns auszuwählen, so Witter.

Künstliche Kopien von Viren als Therapiehoffnung

Besonders gut für eine Gentransfer-Therapie eignen sich Kopien von Lentiviren. „Das Erbgut der im Labor hergestellten Lentiviren besteht nur aus Bereichen, die für die Infektion und den Einbau ins Erbgut notwendig sind.

Dadurch unterscheiden sich diese Viren essentiell von natürlich vorkommenden, krankheitserregenden Viren“, erklärt Hlavaty. Die zusätzlich eingebauten, menschliche Gene werden durch die verbleibenden Fähigkeiten in infizierte Zellen eingeschleust und sollen dort Aufgaben übernehmen, die von den Zellen der PatientInnen nicht erfüllt werden.

Publikation

Der Artikel „Tropism, intracerebral distribution, and transduction efficiency of HIV- and SIV-based lentiviral vectors after injection into the mouse brain: a qualitative and quantitative in vivo study“ von Juraj Hlavatý, Zbyněk Tonar, Matthias Renner, Sylvia Panitz, Helga Petznek, Matthias Schweizer, Silke Schüle, Björn Philipp Kloke, Rudolf Moldzio und Kirsti Witter wurde in Histochemistry and Cell Biology veröffentlicht. DOI: 10.1007/s00418-017-1569-1
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00418-017-1569-1



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