Bakterien schleusen DNA in menschliche Zellen ein

Am Beispiel des Bakteriums Bartonella konnten Forscher des Biozentrums der Universität Basel dies jetzt erstmals nachweisen. Der zugrunde liegende Mechanismus des DNA-Transfers liefert mögliche Ansatzpunkte für Gentherapien und neue Strategien zur Bekämpfung von Erbkrankheiten. Die Ergebnisse der Forschungsgruppe von Prof. Christoph Dehio sind jetzt im US-Journal PNAS veröffentlicht.

Das Bakterium Bartonella überträgt mithilfe einer molekularen Injektionsnadel («Typ-IV-Sekretionssystem») einen Cocktail bakterieller Proteine in menschliche Zellen, was diesem Erreger die Auslösung chronischer Infektionen ermöglicht. Die Forschungsgruppe von Christoph Dehio am Biozentrum konnte nun nachweisen, dass die Injektionsnadel auch DNA übertragen kann, ähnlich wie dies für den Gentransfer zwischen Bakterien (konjugativer DNA-Transfer) bekannt ist. Darüber hinaus ist es den Forschenden gelungen, durch genetische Veränderungen gezielt die Grösse, Sequenz und Anzahl der übertragenen DNA-Moleküle zu verändern.

Dauerhafte Ausprägung der übertragenen DNA

Die durch die Injektionsnadel übertragene DNA kann in der menschlichen Wirtszelle in das Genom im Zellkern eingebaut werden. Diesen natürlichen DNA-Transferprozess könnte man sich zunutze machen, um gezielt bestimmte genetische Informationen mittels Bakterien in menschliche Zellen einzuschleusen und dauerhaft auszuprägen. Die eingebrachte DNA könnte bestehende defekte DNA-Abschnitte im genetischen Material der Zelle ersetzen und so neue Ansätze für Gentherapien liefern.

Neuer Ansatz für Gentherapie

Der Nachweis des bakteriellen DNA-Transports in menschliche Zellen und die Möglichkeit, Menge und Grösse der DNA-Moleküle zu steuern, ist bislang einmalig. Im Unterschied zu Viren, die nur relativ kurze DNA-Abschnitte in menschliche Wirtszellen einbringen können, ist die Grösse der durch Bakterien transferierten DNA nicht limitiert. Daher stellen die vorliegenden Forschungsergebnisse einen enormen Vorteil für mögliche therapeutische Eingriffe dar. „Es ist denkbar, einen bakteriellen Erreger, der normalerweise Infektionen auslöst, so zu verändern, dass er sich für eine Gentherapie beim Menschen einsetzen lässt. Dies wäre im Hinblick auf verschiedenste Gendefekte ein vielversprechender Therapieansatz“, so Dehio.

Originalbeitrag
Gunnar Schröder, Ralf Schuelein, Maxime Quebatte und Christoph Dehio
Conjugative DNA-transfer into human cells by the VirB/VirD4 type IV secretion system of the bacterial pathogen Bartonella henselae

PNAS August 15, 2011, doi: 10.1073/pnas.1019074108

Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Christoph Dehio, Biozentrum der Universität Basel, Tel. 061 267 21 40, E-Mail: christoph.dehio@unibas.ch
Kontakt
Heike Sacher, Public Relations, Biozentrum, Universität Basel, Klingelbergstrasse 50/70, 4056 Basel, Tel. 061 267 14 49, E-Mail heike.sacher@unibas.ch