Nutzung eines lentiviralen Expressionssystems zur Untersuchung der Modulation Interferon-stimulierter Gene durch das Cytomegalievirus IE1-Protein

Autor: Reitberger, Tobias
Rok vydání: 2015
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DOI: 10.5283/epub.31258
Popis: Das humane Cytomegalievirus (hCMV) ist ein hochprävalentes Herpesvirus mit weitreichender medizinischer Bedeutung. Es verursacht bei Immunsupprimierten (AIDS-, Transplantationspatienten) lebensbedrohliche Erkrankungen und ist die häufigste infektiöse Ursache konnataler Fehlbildungen bei Infektion in der Schwangerschaft. Eine anwendbare Impfprophylaxe existiert derzeit noch nicht und auch das Spektrum der medikamentösen Therapiemöglichkeiten beschränkt sich auf einige wenige Ansätze. Das immediate early 1-Protein (IE1) ist ein viraler Schlüsselregulator und beeinflusst unter anderem differentiell die Genexpression in der infizierten Wirtszelle. Besonders in der Frühphase der Infektion hat IE1 entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der hCMV-Replikation und -Pathogenese. Ein Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von IE1 auf die Expression von CXC-Chemokinen und anderen Interferon (IFN)gamma-stimulierten Genen und eine damit möglicherweise verbundene Adhäsion von Immunzellen in verschiedenen humanen Zellen zu untersuchen. Zu Beginn wurde ein zuverlässiges und effizientes Protokoll für die Herstellung induzierbar IE1-exprimierender Zelllinien mit Hilfe von lentiviralem Gentransfer erstellt. Somit gelang es die zelluläre Antwort auf eine isolierte IE1-Expression in Fibroblasten zu untersuchen. Weitere Untersuchungen ergaben detaillierte Erkenntnisse zu dem Zeitverlauf und anderen Charakteristika der Genstimulation. Ebenso konnte eine von IFN und dem IFN-Rezeptor weitgehend unabhängige Aktivierung der IFN-stimulierten Gene durch IE1 nachgewiesen werden. Erstmals konnte auch in physiologisch relevanteren transgenen Endothelzellen gezeigt werden, dass die IE1-Expression eine IFNgamma-ähnliche Antwort erzeugt. Die biologische Relevanz der primär untersuchten CXCR3-Achse sollte mit Hilfe eines in dieser Arbeit etablierten Adhäsionstests geklärt werden, wobei sich unter den gewählten experimentellen Rahmenbedingungen keine Adhäsion während zellulärer IE1-Expression nachweisen ließ. Schließlich ließ sich ein Modell zum Mechanismus der Genaktivierung durch IE1 entwickeln, wobei zur endgültigen Klärung noch weitere Untersuchungen nötig sein werden. Insgesamt konnte durch diese Arbeit ein Beitrag zur Aufklärung früher zellulärer Reaktionen auf eine hCMV-Infektion geleistet werden, der in künftige Therapiekonzepte Eingang finden könnte.
Human cytomegalovirus (hCMV) is a highly prevalent herpesvirus with extensive medical importance. It causes life-threatening illness in immunocompromised individuals (AIDS, transplant patients) and is the most common infectious cause of congenital malformations after infection during pregnancy. Currently, there is no applicable preventive vaccination and medicinal treatment options are limited to only a few approaches. The immediate early 1 protein (IE1) is a viral key regulator which, among other activities, differentially affects gene expression in the infected host cell. IE1 critically impacts progression of hCMV replication and pathogenesis, specifically in the early stages of infection. One aim of this work was to analyze in different cells the effects of IE1 on the expression of CXC chemokines and other interferon (IFN)gamma-stimulated genes and potential links of these effects to adhesion of immune cells. The first step was the development of a reliable and efficient protocol to produce cell lines expressing inducible IE1 via lentiviral gene transfer. Consequently, it was possible to characterize the cellular response to expression of IE1 outside the virus in fibroblasts. Further investigations provided detailed informations on the time course and other characteristics of this gene stimulation. Moreover, activation of IFN-stimulated genes by IE1 was found to be widely independent of IFNs and the IFN receptor. For the first time, it could also be shown that in physiologically more relevant transgenic endothelial cells IE1 expression induced an IFNgamma-like response. The biological relevance of the primarily examined CXCR3 axis was evaluated using an adhesion assay established in this work; under the chosen experimental conditions, however, no adhesion following cellular IE1 expression was detectable. Finally, a model for IE1-mediated gene activation was developed that will require further investigations to be confirmed. Overall, this work contributes to clarifying early cellular reactions to hCMV infection, and these findings may find their way into future therapeutic concepts.
Databáze: OpenAIRE
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