Charakterisierung von HERV-Hüllproteinen mit dem Ziel der Entwicklung therapeutischer Antikörper für HERV-assoziierte Autoimmun- und Tumorerkrankungen
Während der Evolution des Menschen kam es wiederholt zu Infektionen der Keimbahn durch Retroviren, wodurch virale DNA in die Wirts-DNA integriert wurde. Infolgedessen besteht das heutige menschliche Genom zu mindestens 8 % aus sogenannten humanen endogenen Retroviren (HERVs), den Überbleibseln dieser Keimbahninfektionen. Obwohl der Großteil dieser viralen DNA aufgrund von Mutationen defekt ist, gibt es Sequenzen mit intakten offenen Leserahmen (ORF), die die Erzeugung viraler Transkripte und Proteine im Menschen ermöglichen. Das Vorkommen von HERV-mRNA und HERV-Proteinen im menschlichen Organismus, vor allem unter pathologischen Bedingungen, ist durch zahlreiche Studien belegt. Jedoch ist nicht geklärt, welche Funktion sie im Einzelnen haben.
Ziel des Projektes ist die Identifikation von für Autoimmun- und Krebserkrankungen relevanten HERVs aus den zahlreichen im menschlichen Genom befindlichen Fragmenten. Die Eingrenzung soll zunächst über eine intensive Recherche aktueller Genexpressionsdaten und Literatur erfolgen. Einschlusskriterium dabei ist das Vorhandensein eines potentiellen HERV-Hüllproteins.
Dieses Projekt wird gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie (IZI) in Halle durchgeführt. Der Anteil der Universitätsmedizin konzentriert sich vor allem auf die zelluläre und immunologische Charakterisierung der HERV-Hüllproteine und die Gewinnung und Auswertung von genomweiten Genexpressionsprofilen. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es, neue Therapiekonzepte zur Behandlung von Tumor- und Autoimmunerkrankungen zu etablieren, die mit humanen endogenen Retroviren (HERVs) assoziiert sind. Dazu soll das Verständnis über die Rolle von HERVs bei der Entstehung von Autoimmun- und Krebserkrankungen verbessert werden und relevante HERV-Hüllproteine in gentechnisch veränderten Zellen charakterisiert werden mit dem Ziel diese auf eine mögliche Anwendung in einer klinischen Entwicklung zu prüfen.
Im Rahmen der von der Universitätsmedizin durchgeführten Arbeitspakete sollen unter anderem DNA-Sequenzen der Hüllproteine in Expressionsvektoren kloniert und in menschliche Zelllinien transfiziert werden. Die Expression der Hüllproteine wird über quantitative real time PCR (qRT PCR) und Western Blot-Analyse verifiziert. Anschließend soll die intrazelluläre Lokalisation mit Hilfe immunzytochemischer Färbungen charakterisiert werden. Dazu werden entweder markierte HERV-Proteine exprimiert oder bereits kommerziell verfügbare Antikörper, zum Beispiel gegen HERV-K Hüllprotein, verwendet. Außerdem sollen zellphysiologische Veränderungen (z.B. unfolded protein response, oxidativer Stress, Apoptose) durch Analyse der Genexpression mittels DNA-Microarray-Technologie und quantitative real time PCR untersucht werden. Hierbei sollen sogenannte Clariom D-Arrays von Affymetrix zum Einsatz kommen, mit deren Hilfe eine umfassende und im Vergleich zu NGS-basierten Methoden wesentlich preiswertere Analyse der Genexpression ermöglicht wird.
Mithilfe der im IZI entwickelten Antikörper soll die Expression von HERV beispielsweise in verschiedenen Tumorzelllinien untersucht werden. Hierzu soll ein großes Panel an unterschiedlichen Tumorentitäten untersucht werden. Zugleich sollen transgen das HERV-Hüllprotein überexprimierende Zellen eingesetzt werden, um die Spezifität des Antikörpers zu belegen. Es soll hierbei ein induzierbares Vektorsystem verwendet werden, welches die Analyse einer Zelllinie in An- und Abwesenheit der Transgenexpression ohne Beeinträchtigung durch klonale Effekte erlaubt. Schließlich sollen auf Basis heterolog hergestellter und gereinigter Hüllproteine Antikörper produziert werden, die in der Lage sind, das jeweilige Hüllprotein spezifisch zu binden und zu neutralisieren.
Laufzeit: 01.01.2019 - 31.08.2022
Ansprechpartner:
apl. Prof. Dr. Martin Staege
Telefon: 0345 557 2388
E-Mail: martin.staege☉uk-halle.de
Dr. Alexander Emmer
Telefon: 0345 557 2934
E-Mail: alexander.emmer☉uk-halle.de
