Natürlicher HIV-Hemmstoff aus menschlichem Blut

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Jan Münch
Geboren 1972 in Oldenburg.
Studium der Biologie an der FAU
Erlangen-Nürnberg. 2001 Promotion in der AG von Prof. Dr. Frank
Kirchhoff. 2001 wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut für
Virologie, Universitätsklinikum
Ulm. 2004 Berufung zum Professor als Juniorprofessor am Universitätsklinikum Ulm.
ó Gegenwärtig sind weltweit mehr als 40
Millionen Menschen mit dem Humanen
Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1), dem
Erreger der Immunschwächekrankheit AIDS,
infiziert. Die Zahl der AIDS-Todesfälle seit
Beginn der Pandemie 1981 wird auf über 22
Millionen geschätzt. HIV-1 ist ein Retrovirus,
welches nach Infektion einer Zielzelle sein
Genom in das der Wirtszelle einbaut. Der
Eintritt des Virus in die Zielzelle wird vom
Hüllprotein gp120/41 vermittelt. Zunächst
bindet das äußere Hüllprotein gp120 an den
CD4-Rezeptor und die Chemokinrezeptoren
CCR5 oder CXCR4. Anschließend finden
Umlagerungen im Transmembranprotein
gp41 statt: Eine als Fusionspeptid bezeich-
Robert-Koch-Postdoktorandenpreis 2006
Natürlicher HIV-Hemmstoff
aus menschlichem Blut
JAN MÜNCH
INSTITUT FÜR VIROLOGIE, UNIVERSITÄTSKLINIKUM ULM
nete Region am N-Terminus von gp41 schießt
wie eine Harpune in die Membran der Zelle,
eine als 6–Helix-Bündel bezeichnete Struktur
bildet sich aus und es kommt zur Fusion der
Virus- mit der Zellmembran und die Erbinformation des Virus gelangt ins Zellinnere.
In der antiretroviralen Therapie werden
derzeit für die Klinik Wirkstoffe eingesetzt,
welche die viralen Enzyme Reverse Transkriptase und/oder Protease hemmen. 2003
wurde außerdem der bisher einzige HIV-1Eintrittsinhibitor, T20/Fuzeon, zugelassen.
Aufgrund der hohen Therapiekosten, der teilweise erheblichen Nebenwirkungen und des
zunehmenden Auftretens Medikamentenresistenter Viren ist die Entwicklung neuer
Therapeutika dringend erforderlich. Unsere
Strategie zur Identifizierung neuartiger antiretroviraler Verbindungen aus Peptidbibliotheken humanen Ursprungs basiert auf der
Annahme, dass im menschlichen Blut eine
Vielzahl von Verbindungen zirkulieren, welche die HIV-Vermehrung beeinflussen können. Unser Kooperationspartner IPF Pharmaceuticals (Hannover) ist darauf spezialisiert, mittels chromatographischer Methoden
aus tausenden Litern Körperflüssigkeiten bioaktive Peptide zu isolieren[1]. Tausende solcher Fraktionen wurden von unserer AG hinsichtlich ihrer Aktivität gegen HIV-1 untersucht, wobei mehrere Hit-Fraktionen gefunden wurden. Die Aufreinigung und Sequenzierung einer Hit-Fraktion ergab ein zwanzig Aminosäurereste umfassendes Fragment
von α1-Antitrypsin, einem Serin-ProteaseInhibitor im menschlichen Blut[2]. Das synthetisch hergestellte Peptid (VIRIP, VIRus Inhibitory Peptide) blockiert dosisabhängig und
nicht zytotoxisch die Infektion und Replikation von HIV-1 unabhängig vom Korezeptortropismus oder HIV-1-Subtyp (Beispiel in
Abb. 1A). Aufgrund der für eine therapeutische Anwendung zu geringen antiviralen
¯ Abb. 1: A, Elektronenmikroskopische
Aufnahme von HIV-1-infizierten Zellen in
Gegenwart von 1 μM eines optimierten
VIRIP-Derivats (links) oder ohne VIRIP
(rechts). B, Erhöhte antivirale Aktivität einiger VIRIP-Derivate. P4-CCR5-Zellen wurden
in Gegenwart von VIRIP (schwarzes Quadrat)
oder VIRIP-Derivaten (Blau) und T20 (Rot)
infiziert. 3 Tage nach Infektion wurde die
Infektion in einem Biolumineszenztest
bestimmt. C, NMR-Struktur des VIRIP-FPKomplexes als Oberflächen-Plot (links) oder
Stäbchenmodell (rechts). Weiß: HIV-1-gp41Fusionspeptid. Farbig: VIRIP-Derivat 165.
BIOspektrum | 03.07 | 13. Jahrgang
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KARRIERE, KÖPFE & KONZEPTE · BÜCHER
Aktivität von VIRIP (mittlere
IC50: ∼10 μM) wurden in einer
Struktur-Aktivitäts-Korrelationsstudie mehr als 600 VIRIP-Derivate mit veränderter Sequenz,
Ladung, etc. synthetisiert und im
HIV-1-Hemmtest getestet. Es zeigte sich, dass einige dieser Derivate die HIV-1-Infektion etwa
100fach besser blockieren als das
ursprüngliche Peptid (Abb. 1B).
Durch Hämolyse-Experimente
und NMR-Analysen (Abb. 1C)
konnten wir außerdem herausfinden, dass VIRIP die HIV-1Infektion durch einen neuartigen
Wirkmechanismus blockiert:
VIRIP bindet an eine als Fusionspeptid (FP) bezeichnete Region
im N-Terminus des HIV-1-Transmembranproteins gp41 und verhindert dadurch die Verankerung
des Virus in der Wirtszellmembran. Interessanterweise ist das
Fusionspeptid im Vergleich zu
anderen Regionen in HIV-1 hoch
konserviert. Eine schnelle Entwicklung von Resistenzen gegen
VIRIP bzw. seine Derivate sollte
deshalb erschwert sein. Aufgrund
der breiten antiretroviralen Aktivität und des neuartigen Wirkmechanismus könnte VIRIP die
Therapieoptionen bei einer HIV1/AIDS-Infektion erweitern. ó
Literatur
[1] Schulz-Knappe, P., Schrader, M.,
Standker, L., Richter, R., Hess, R., Jurgens,
M., Forssmann, W. G. (1997): Peptide bank
generated by large-scale preparation of circulating human peptides. J. Chromatogr. A. 776:
125–132.
[2] Münch et al. (2007): Discovery and optimization of a natural HIV-1 entry inhibitor
targeting the gp41 fusion peptide. Cell. Im
Druck.
Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. Jan Münch
Institut für Virologie
Universitätsklinikum Ulm
Albert Einstein Allee 11
D-89081 Ulm
Tel.: 0731-50065127
Fax: 0731-50065131
[email protected]
óóóóó
Taschenlehrbuch „Histologie“
R. Lüllmann-Rauch
XVII, 637 S., 703 Abb., 10 Tab., Georg Thieme Verlag,
Stuttgart, 2. Auflage 2006. Pb. 29,95 O,
ISBN 978-3-13-129242-1
ó War schon die erste Auflage sehr gelungen,
so ist dies die zweite, überarbeitete und
erweiterte Auflage umso mehr. Im Volumen ist
sie um ca. ein Sechstel erweitert, was im
Wesentlichen den Abbildungen zu Gute kam.
Dieses Buch ist eine echte Alternative, aus
„heimischer Produktion“, zu den anderweitig
geschätzten Lehrbüchern der Histologie
(zumeist Übersetzungen). Welch ein Unterschied zwischen einem Histologie-Lehrbuch
aus demselben Verlag, wenn man das vorliegende mit jenem vergleicht, welches in meiner Studentenzeit zur Verfügung stand. Hier
trifft man nun auf eine Fülle von einander
gegenüberstehenden Mikrographien und Schemata, Einbindung funktioneller Aspekte in den
histologischen Kontext und Erklärungen, die
verstanden werden können, ohne immer weitere Quellen zu konsultieren. Auch ist die Gliederung in drei Unterabschnitte sehr sinnvoll:
Zellenlehre, allgemeine Histologie und mikroskopische Anatomie. Für Mediziner ist sicherlich ein Plus die Einbindung klinischer Aspekte, und den Biologen kann’s nicht schaden,
Histologie an einem prominenten Säugetier zu
lernen und so über den Tellerrand hinauszuschauen. Natürlich hat der Verlag auch gute
Arbeit geleistet mit den vielfarbigen Bildern,
die erfreulicherweise mehr und mehr auch in
deutsche Lehrbücher zu erschwinglichen Preisen vordringen. Ich freue mich jedenfalls, dieses schöne und informative Stück unter meinen Büchern zu haben, zum Nachschlagen und
Vertiefen. Den Studenten kann ich’s nur empfehlen.
ó
Helmut Plattner, Konstanz
BIOspektrum | 03.07 | 13. Jahrgang