Kurzfassung

Rekurrente Infektion als Folge der Reaktivierung von latentem Cytomegalovirus (CMV) ist eine lebensbedrohende Komplikation in hämatoablativ therapierten Empfängern einer Knochenmarktransplantation, wobei Interstitielle Pneumonie und Hepatitis wesentliche Manifestationen der CMV Erkrankung darstellen. Das Projekt untersucht am Beispiel der Organe Lunge und Leber die molekularen Mechanismen von CMV Latenz und Reaktivierung. Ziel ist der Beweis der aus dem Projekt entstandenen Hypothese einer...Rekurrente Infektion als Folge der Reaktivierung von latentem Cytomegalovirus (CMV) ist eine lebensbedrohende Komplikation in hämatoablativ therapierten Empfängern einer Knochenmarktransplantation, wobei Interstitielle Pneumonie und Hepatitis wesentliche Manifestationen der CMV Erkrankung darstellen. Das Projekt untersucht am Beispiel der Organe Lunge und Leber die molekularen Mechanismen von CMV Latenz und Reaktivierung. Ziel ist der Beweis der aus dem Projekt entstandenen Hypothese einer dualen Kontrolle der Viruslatenz durch Genregulation und durch Immunerkennung früher Reaktivierungsstadien.

Das Projekt untersucht die Cytomegalovirus (CMV) Latenz und Reaktivierung im Modell der murinen CMV (mCMV) Infektion nach experimenteller Knochenmarktransplantation (KMT). Die Kontrolle der produktiven Infektion ist in diesem kliniknahen Modell von der effizienten Rekonstitution antiviraler CD8 T Zellen abhängig. Die Beendigung der Virusreplikation in den Organen, hier studiert am Beispiel von Lunge und Leber, führt jedoch nicht zur Elimination des viralen Genoms. Dieses verbleibt vielmehr in einem Zustand der Latenz, aus dem heraus eine Reaktivierung des produktiven Replikationszyklus erfolgen kann.
Wir konnten zeigen, dass ein geringer Anteil latenter mCMV Genome in der Lunge die Major Immediate Early (MIE) Gene IE1 und IE2 exprimiert, also im MIE Locus spontan „desilenced“ vorliegt, die Latenz aber dennoch bestehen bleibt, weil das differentielle Splicing des primären IE1/3 Transkripts zum Transaktivator-Transkript IE3 nicht erfolgt. Damit war nach der Initiation der IE-Genexpression am MIE Promotor-Enhancer das IE1/3 Splicing als ein zweiter molekularer Latenzkontrollpunkt identifiziert. Ein zentrales Ergebnis der aktuellen Förderperiode ist der Nachweis der Überwindung dieses Kontrollpunktes durch TNF-α Signaling. Auch unter diesen Bedingungen erfolgt jedoch keine Expression eines nachgeschalteten Early Phase (E) Gens, des als „Landmark“ gewählten essentiellen Gens M55/gB. Dies ist als Hinweis auf weitere Latenzkontrollpunkte zu werten.
Parallel zur latenzassoziierten IE1 Genexpression fanden wir in der latent infizierten Lunge eine Anreicherung aktivierter CD62L-low CD8 T Zellen mit Spezifität für das immundominante IE1 Peptid 168-YPHFMPTNL-176. Dies legte die Hypothese nahe, dass neben der molekularen Kontrolle der Latenz auch eine immunologische Kontrolle besteht. Zur Evaluierung generierten wir durch BAC-Mutagenese ein rekombinantes mCMV, in dem das IE1 Peptid durch Punktmutation der C-terminalen MHC Ankeraminosäure L176A zerstört ist. Aktuelle Daten mit dieser Mutante zeigen eine deutliche Erhöhung der latenzassoziierten IE1 Genexpression bei Abwesenheit IE1-spezifischer CD8 T Zellen, aber keine generelle Reaktivierung.
Die bisherigen Erkenntnisse führen uns zur „Silencing/Desilencing & Immune Sensing“ Hypothese zur Erklärung von CMV Latenz und Reaktivierung, mit einer doppelten Absicherung der Latenz durch „Gene Silencing“ und durch immunologische Auslöschung von Zellen, in denen durch „Desilencing“ Gene aktiviert werden, die für antigene Peptide in verschiedenen Stadien der reaktivierten viralen Genexpression kodieren. Reaktivierung des vollständigen produktiven Zyklus erfordert demnach „Desilencing“ aller essentiellen viralen Gene durch Erzeugen einer offenen Chromatinstruktur am zuvor latenten viralen Genom sowie eine gleichzeitige Ausschaltung der Immunkontrolle. Diese Hypothese soll experimentell geprüft werden.
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