Rekombinase Brec1 richtungsweisend für zukünftige HIV-Therapie

Forscherinnen und Forschern der Medizinischen Systembiologie am Universitäts KrebsCentrum – UCC der Medizinischen Fakultät der TU Dresden und des Heinrich-Pette-Instituts (HPI), Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie ist es gelungen, eine Designer-Rekombinase (Brec1) zu entwickeln, die das Provirus der meisten HIV-1-Primärisolate hochspezifisch aus dem Erbgut der Wirtszelle herausschneidet. Die Ergebnisse sind nun im renommierten Journal „Nature Biotechnology“ erschienen.

Mit 37 Millionen HIV-positiven Menschen und über zwei Millionen jährlichen Neuinfektionen stellt HIV weiterhin eine große Herausforderung für die Weltgesundheit dar. Trotz enormer Fortschritte sind die derzeitigen HIV-Behandlungsmethoden nicht dazu in der Lage, die Infektion vollständig zu heilen: Zwar kann die Vermehrung des HI-Virus effektiv unterdrückt werden, das in das Genom der Zellen integrierte HIV Erbgut, das sogenannte Provirus, bleibt jedoch erhalten.

Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Abteilung für Medizinische Systembiologie der medizinischen Fakultät der TU Dresden, sowie der Abteilung „Antivirale Strategien“ des Heinrich-Pette-Instituts, konnte jetzt mittels gerichteter molekularer Evolution eine Designer-Rekombinase (Brec1) entwickeln, die das Provirus der Mehrheit (>90%) der klinischen HIV-1 Isolate zielgenau aus der menschlichen Wirtszelle herausschneiden und entfernen kann.

Dem Team ist es damit weltweit erstmals gelungen, den Ansatz erfolgreich direkt an HIV Patientenmaterial zu demonstrieren. Zellschädigende oder genotoxische Nebeneffekte waren dabei nicht zu beobachten. Somit eignet sich Brec1 als vielversprechender Kandidat für eine mögliche Anwendung in zukünftigen HIV Heilungsansätzen.

„Das Generieren von molekularen Skalpellen, wie der Brec1 Rekombinase, wird die Medizin verändern. Von dieser Entwicklung werden nicht nur HIV Patienten, sondern auch viele andere Patienten mit genetisch-bedingten Erkrankungen profitieren. Wir stehen kurz davor, das Zeitalter der Genom-Chirurgie einzuläuten“, prognostiziert Prof. Frank Buchholz, TUD Leiter der Studie.

An der Entwicklung der Brec1-Rekombinase war neben der Medizinischen Systembiologie (Prof. Frank Buchholz) der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden wesentlich das Heinrich-Pette-Institut, Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie (Prof. Joachim Hauber) beteiligt.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Biotechnology“ veröffentlicht:

Janet Karpinski, Ilona Hauber, Jan Chemnitz, Carola Schäfer, Maciej Paszkowski-Rogacz, Deboyoti Chakraborty, Niklas Beschorner, Helga Hofmann-Sieber, Ulrike C. Lange, Adam Grundhoff, Karl Hackmann, Evelin Schrock, Josephine Abi-Ghanem, M. Teresa Pisabarro, Vineeth Surendranath, Axel Schambach, Christoph Lindner, Jan van Lunzen, Joachim Hauber & Frank Buchholz (2016). Directed evolution of a recombinase that excises the provirus of most HIV-1 primary isolates with high specificity. Nature Biotechnology 2014 Feb 22, advance online publication. doi: 10.1038/nbt.3467.