Viral infection of hepatocytes
Virologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das beantragte Vorhaben umfasste die (1) Identifikation, (2) Charakterisierung und (3) therapeutische Evaluierung von Wirtsfaktoren, die von humanpathogenen Viren zur Infektion von Leberzellen und andere Epithelzellen genutzt werden. Hierzu sollten Pseudovirussysteme oder vollständige Virussysteme eingesetzt werden. Das Projekt sollte zunächst das Hepatitis B Virus (HBV), das Hepatitis C Virus (HCV) und das Gelbfiebervirus (Yellow Fever Virus [YFV]) adressieren, wobei der Fokus jeweils nach Stand der Forschung auf einen der drei oben genannten Schritte gelegt werden sollte. Im HCV-Arbeitspaket führten wir eine ausführliche Charakterisierung von genetischen Varianten in den Wirtsfaktoren Occludin (OCLN) und Cyclophilin A (CypA) durch. Mithilfe einer durch uns entwickelten OCLNlow Zelllinie konnten wir zeigen, dass zwei zuvor in einem Pseudovirussystem identifizierte Aminosäuren die bessere Korezeptorfunktion von humanem gegenüber murinem OCLN bedingen, dass OCLN neben der Infektion von Hepatozyten durch Viren aus dem Blut auch für die direkte Verbreitung von Nachbarzelle zu Nachbarzelle essenziell ist, und dass seltene im Menschen vorkommende OCLN Varianten volle Korezeptorfunktion haben. Im Gegensatz dazu beschrieben wir mehrere seltene instabile Varianten im menschlichen CypA, die mit einem zellulären HCV Resistenzphänotyp assoziiert sind. Diese könnten bei homozygoten Individuen genetische Basis einer verminderten Empfänglichkeit für die HCV-Infektion oder für ein vermindertes Ansprechen auf am Cyclophilin angreifende Immunsuppressiva wie Ciclosporin A sein. Weiterhin charakterisierten wir den antiviralen Effekt der Lipoproteinspezies oxLDL auf authentische HCV und von in vivo entstandenem oxLDL. Unsere Daten weisen darauf hin, dass oxLDL die Interaktion zwischen HCV und dem seinem Rezeptor SR-BI stört, und dass das – in geringer Menge im menschlichen Serum vorkommende – endogenes oxLDL ebenso wie in vitro generiertes oxLDL anti-viral wirksam ist. Weiterhin korreliert der das Serum oxLDL mit den Therapieergebnissen von Interferon-basierten antiviralen Therapien der chronischen Hepatitis C – möglicherweise weil die Zelleintrittshemmung durch oxLDL zu einer verminderten Neuinfektionsrate innerhalb der Leber und damit zu einer rascheren Verkleinerung des Pools infizierter Hepatozyten führt. Im Rahmen des HBV-Arbeitspaketes wurden für einen Screen nach einem HBV-Rezeptor wurden mehrere cDNA-Bibliotheken erstellt und HBV Pseudopartikel sowie authentische infektiöse HBV und HDV im Labor etabliert. Im November 2012 wurde jedoch von einer anderen Arbeitsgruppe ein HBV- /HDV-Rezeptor publiziert, dessen Expression nach unseren bisherigen Erkenntnisstand zuverlässig vorhersagt, in welchen Zellen HBV/HDV Zelleintritt möglich ist, so dass gegenwärtig ein Screen nicht sinnvoll ist. Wir nutzten das infektöse HBV- und HDV-System allerdings für Untersuchungen zu den Effekte des neuen Immunsuppressivums Sotrastaurin auf HBV und für eine Analyse der Funktion des NTCP im Zelleintritt von HDV insbesondere im Hinblick auf die Kompetition durch Gallensäuren. Im YFV-Arbeitsstrang gelang die Etablierung funktionaler YFV-Pseudoviren nicht, so dass wir als Alternative eine Reihe anderer umhüllter humanpathogener Viren (Marburg, etliche Ebola Spezies, Lassa, Chikungunya, Tollwute und Neue Welt Arenaviren) als Pseudopartikel im Labor etablierten. Wir identifizierten das Antiarrhythmikum Amiodaron und andere Substanzen aus der Gruppe der kationisch-amphiphilen Substanzen (CAD’s) als Inhibitoren des Zelleintritts von Filoviren und einer Reihe anderer Patthogene. In Folgestudien analysieren wir nun den Wirkmechanismus der anti-viralen CAD’s und suchen nach strukturellen Merkmalen, die anti-virale CAD’s von solchen, denen eine solche Wirksamkeit fehlt, unterscheiden. Weiterhin haben wir eine nicht-lypmphozytäre Zelllinie mit einer hochgradigen Resistenz gegen filoviralen Zelleintritt identifiziert, die wir gegenwärtig zur Suche nach neuen filoviralen Zelleintrittsfaktoren nutzen. Weiterhin hat die Arbeitsgruppe sich dank der Förderung im Emmy Noether Programm etabliert und auch weitere Förderungen für neue Projekte einwerben können. Hier besonders hervorzuheben sind der SFB 738, der SFB 900 und das Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Arrest all accessories - inhibition of hepatitis C virus by compounds that target host factors. Discov Med. 2011;12: 237-44
von Hahn T, Ciesek S, Manns MP
- Impact of occludin intra- and inter-species variation on its co-receptor function for authentic hepatitis C virus particles. J Virol. 2011; 85: 7613-21
Ciesek S, Westhaus S, Wicht M, Wappler I, Henschen S, Sarrazin C, Hamdi N, Abdelaziz AI, Strassburg CP, Wedemeyer H, Manns MP, Pietschmann T, von Hahn T
- The novel immunosuppressive protein kinase C inhibitor sotrastaurin has no pro-viral effects on the replication cycle of hepatitis B or C virus. PLoS One. 2011; 6(9): e24142
von Hahn T, Schulze A, Chicano Wust I, Heidrich B, Becker T, Steinmann E, Helfritz FA, Rohrmann K, Urban S, Manns MP, Pietschmann T, Ciesek S
- Hepatocytes that express variants of cyclophilin a are resistant to HCV infection and replication. Gastroenterology. 2012; 143: 439-447
von Hahn T, Schiene-Fischer C, Van ND, Pfaender S, Karavul B, Steinmann E, Potthoff A, Strassburg C, Hamdi N, Abdelaziz AI, Sarrazin C, Müller T, Berg T, Trépo E, Wedemeyer H, Manns MP, Pietschmann T, Ciesek S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1053/j.gastro.2012.04.053) - Virale Infektion von Hepatozyten. Dtsch Med Wochenschr. 2012. 137: 2448-52
von Hahn T
- Characterization of the inhibition of hepatitis C virus entry by In vitro-generated and patient-derived oxidized low-density lipoprotein. Hepatology. 2013; 57(5): 1716-24
Westhaus S, Bankwitz D, Ernst S, Rohrmann K, Wappler I, Agné C, Luchtefeld M, Schieffer B, Sarrazin C, Manns MP, Pietschmann T, Ciesek S, von Hahn T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/hep.26190) - The clinically approved drugs amiodarone, dronedarone and verapamil inhibit filovirus cell entry. J Antimicrob Chemother. 2014; 69(8): 2123-31
Gehring G, Rohrmann K, Atenchong N, Mittler E, Becker S, Dahlmann F, Pöhlmann S, Vondran FW, David S, Manns MP, Ciesek S, von Hahn T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/jac/dku091) - Cationic amphiphilic drugs enhance entry of lentiviral particles pseudotyped with rabies virus glycoprotein into non-neuronal cells. Antiviral Res. 2015; 124:122-31
Klintworth A, Nolden T, Westhaus S, Rohrmann K, David S, Manns MP, Finke S, Ciesek S, von Hahn T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2015.10.017) - Cyclophilin polymorphism and virus infection. Curr Opin Virol. 2015; 14:47-9
von Hahn T, Ciesek S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.coviro.2015.07.012) - Oxidized Low-Density Lipoprotein Is a Novel Predictor of Interferon Responsiveness in Chronic Hepatitis C Infection. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2015; 1(3): 285-294
Solbach P, Westhaus S, Deest M, Herrmann E, Berg T, Manns MP, Ciesek S, Sarrazin C, von Hahn T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2015.03.002) - Primary biliary acids inhibit hepatitis D virus (HDV) entry into human hepatoma cells expressing the sodium-taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP). PLoS One. 2015; 10(2): e0117152
Veloso Alves Pereira I, Buchmann B, Sandmann L, Sprinzl K, Schlaphoff V, Döhner K, Vondran F, Sarrazin C, Manns MP, Pinto Marques Souza de Oliveira C, Sodeik B, Ciesek S, von Hahn T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117152)
