Molekulare Virologie - Den AIDS-Erreger im Visier

Am Ulmer Institut für Molekulare Virologie erforschen international führende Wissenschaftler, wie der AIDS-Erreger vom Affen auf den Menschen übergehen konnte. Weiterhin hat sich das Institut zu einem Zentrum der Peptidforschung entwickelt: Forscher identifizieren körpereigene HIV-Hemmstoffe und –Verstärker. So wollen sie dazu beitragen, die Immunschwächekrankheit eines Tages zu besiegen.

Mitarbeiter des Instituts für Molekulare Virologie des Universitätsklinikums Ulm
Mitarbeiter des Instituts für Molekulare Virologie des Universitätsklinikums Ulm

Ursprung von HIV und körpereigene Hemmstoffe Ulmer
Institut für Molekulare Virologie setzt internationale Maßstäbe

Über 35 Millionen Menschen leben weltweit mit dem Humanen Immundefizienz Virus (HIV), etwa genauso viele sind bereits an AIDS verstorben. Dank neuartiger Medikamentenkombinationen haben HIV-Infizierte in Industrieländern mittlerweile eine fast normale Lebenserwartung. Eine Heilung ist jedoch nach wie vor nicht möglich. Zudem ist die Therapie von AIDS häufig mit Nebenwirkungen verbunden und steht vielen Patienten, insbesondere in Afrika und anderen ärmeren Ländern, nicht zur Verfügung.

Am Ulmer Institut für Molekulare Virologie leisten renommierte AIDS-Forscher ihren Beitrag zur Bekämpfung des Erregers, der das menschliche Immunsystem zerstört. Um das Virus besser zu verstehen, konzentrieren sie sich zum einen auf seine Entstehungsgeschichte.

Zum anderen suchen sie nach körpereigenen HIV-Hemmstoffen und –Verstärkern, die zur Entwicklung neuartiger Medikamente beitragen können.

Die AIDS-Erreger sind in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts vom Schimpansen und Gorillas auf den Menschen übergegangen. Allerdings ist nur eine von mindestens vier unabhängigen Übertragungen von Affenimmundefizienzviren (SIVs) vom Primaten auf den Menschen für die globale Ausbreitung von AIDS verantwortlich. Warum das so ist, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Professor Frank Kirchhoff. Der Leiter des Ulmer Instituts für Molekulare Virologie und Leibniz-Preisträger gilt als einer der führenden AIDS-Forscher weltweit.

Ursprung von HIV-1. Schimpansen-Immundefizienzviren entstanden durch die Rekombination von Viren, die man heutzutage in Rotschopfmangaben und Meerkatzen findet und anschließend auf den Menschen übertragen wurden.
Ursprung von HIV-1. Schimpansen-Immundefizienzviren entstanden durch die Rekombination von Viren, die man heutzutage in Rotschopfmangaben und Meerkatzen findet und anschließend auf den Menschen übertragen wurden.

Die Ulmer Forscher  konnten zeigen, dass lediglich die pandemische HIV-Gruppe M ein so genanntes „Vpu-Protein“ entwickelt hat, das den antiretroviralen Faktor „Tetherin“ ausschaltet und gleichzeitig den Transport von CD4 (das ist der primäre HIV-Rezeptor) an die Zelloberfläche verhindert. Die Gruppe M hat sich also im Gegensatz zu anderen HIV-Gruppen optimal an den menschlichen Wirt angepasst.

Diese Erkenntnisse dienen nicht nur der Grundlagenforschung. Ein tieferes Verständnis der Evolution des AIDS-Erregers und menschlicher Verteidigungsmechanismen könnte den Weg zu innovativen Therapieansätzen ebnen. Bis dahin fahnden die Forscher  nach weiteren antiviralen Faktoren, die die Krankheitsentstehung  und Ausbreitung von HIV beeinflussen.

HIV-Partikel auf der Oberfläche von Zellen, die den antiviralen Faktor Tetherin exprimieren.
HIV-Partikel auf der Oberfläche von Zellen, die den antiviralen Faktor Tetherin exprimieren.

Der menschliche Körper als "Apotheke"

Auf der Suche nach neuen Wirkstoffen fahnden die Ulmer Forscher auch in Körperflüssigkeiten nach Substanzen, die das HI-Virus hemmen. Im menschlichen Blut sind sie so auf ein Peptid „VIRIP“ gestoßen, das die Verankerung des Erregers an der Wirtszelle unterbindet und so eine Infektion verhindert. Gezielte Veränderungen an dem Peptid können seine Wirksamkeit weiter verstärken.

Die Erforschung solcher körpereigenen Wirkstoffe hat im 2013 gegründeten Ulmer Zentrum für Peptidpharmazeutika (UPEP) eine Heimat. Diese interdisziplinäre Einrichtung ist ein Bindeglied zwischen Wissenschaft und Pharmaindustrie und dient der Entwicklung körpereigener Medikamente gegen verschiedende Erkrankungen.

Bei ihren Untersuchungen entdeckten die Ulmer AIDS-Forscher   auch Fibrillen im menschlichen Sperma, die die HIV-Infektion verstärken. Diese „klebrigen Stäbchen“ binden Erregerpartikel und erleichtern ihre Anheftung an die Zielzelle. Ohne die SEVI (Semen derived Enhancer of Infection) genannten Fibrillen sind wesentlich mehr Virenpartikel nötig, um eine Zelle zu infizieren. Sollte es gelingen,  die Interaktion dier Fibrillen mit Virenpartikeln zu hemmen, wäre dies ein neuer Ansatzpunkt für die Verhinderung der sexuellen Übertragung von HIV.  Mithilfe der Fibrillen konnten darüber hinaus Verstärker entwickelt werden, die den retroviralen Gentransfer für therapeutische Anwendungen erleichtern.

Die hervorragenden wissenschaftlichen Leistungen des Instituts für Molekulare Virologie belegt unter anderem ein Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats über 2 Millionen Euro. Mithilfe dieses 2012 von Professor Kirchhoff eingeworbenen Förderinstruments wollen die Wissenschaftler erforschen, wie das HI-Virus das menschliche Immunsystem umgeht, und wie man die natürlichen Abwehrprozesse stärken kann. In weiteren Projekten arbeiten sie auch eng mit anderen naturwissenschaftlichen Einrichtungen, besonders dem Institut fürOrganische Chemie III, sowie dem Institut für Virologie  am Universitätsklinikum zusammen. Und auch für den Forschernachwuchs ist gesorgt: Die Wirt-Erreger Interaktion ist ein  Schwerpunkt der „exzellenten“ International Graduate School in Molecular Medicine  der Uni Ulm.

Amyloidfibrille mit gebundenen HIV Partikeln
Amyloidfibrille mit gebundenen HIV Partikeln