Untersuchung der Angeborenen Immunantwort gegen HIV mit Kameliden-Nanobodies

• Antragsteller: Professor Dr. Eicke Latz; Professor Dr. Florian Ingo Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Virologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429513120

Genetisch kodierte Rezeptoren und Adaptoren erkennen Anzeichen von Infektionen und initiieren die angeborene Immunantwort. Diese kann Infektionen mit dem humanen Immundefizienz-Virus (HIV) eindämmen. Entzündliche Prozesse tragen aber auch zur HIV-Pathogenese bei. So wurde der massive CD4 T-Zell Verlust in HIV-Patienten mit Zelltod durch Inflammasom-vermittelter Pyroptose in Verbindungen gebracht. Dennoch bleiben die molekularen Details HIV-induzierter Inflammasom-Antworten und weitere grundsätzliche Aspekte der angeborenen Immunantworten unverstanden.Während vorherige Studien vornehmlich Zytokine und den Verlust bestimmter Zelltypen evaluiert haben, schlagen wir einen anderen Ansatz zur Untersuchung der angeborenen Immunantwort gegen HIV vor: Wie werden Inflammasomen und andere antivirale Prozesse in humanen Primärzellen bzw. Geweben direkt visualisieren und dazu neuartige Inflammasom-Biosensoren und Nanobodies verwenden. Letztere sind Einzeldomänen-Antikörper, die von Schwere-Ketten-Antikörpern aus Kameliden abgeleitet werden. Wir werden diese maßgeschneidert herstellen und enzymatisch oder genetisch mit weiteren Funktionen versehen. Per Durchflußzytometrie und ImageStream-Analyse werden wir individuelle Zellen identifizieren, die Inflammasomen assemblieren oder antivirale Transkriptionsantworten initiieren. Wir werden rekombinante HIV-Stämme mit der genetischen Information für Inflammasomen-Biosensoren versehen um diese Signalkomplexe in Primärzellen nachzuweisen, die produktiv infiziert wurden oder virale Intermediate aufweisen. Unter anderem werden wir Replikation in PBMCs und Kulturen aus humanen Tonsillen untersuchen und das Transkriptom der reagierenden Zellen bestimmen. Wir werden Nanobodies anwenden um die beteiligten molekularen Interaktionen mit fortgeschrittenen Mikroskopie-Techniken zu visualisieren, um neue Interaktionspartner zu identifizieren und um Proteine in Primärzellen zur funktionellen Analyse zu depletieren. Des Weiteren werden wir die molekulare Regulation von NLRX1 analysieren – einem anti-inflammatorischen Wirtsfaktor, der kritisch für die Infektion in myeloiden Zellen ist und in der Primärinfektion von Makaken mit SIV hochreguliert wird. Mit maßgeschneiderten Nanobodies werden wir seine Funktion in HIV-infizierten Primärzellen evaluieren und seine Regulation durch Oligomerisierung, post-translationale Modifikationen und Lokalisierung analysieren, sowie neue Interaktionspartner mit "proximity Labeling" Methoden identifizieren. Wir postulieren, dass NLRX ein komplex regulierter Signalknotenpunkt ist, der Signaleingänge prozessiert um die Inhibition verschiedener inflammatorischer Prozesse zu koordinieren.Wir werden neue molekulare Werkzeuge herstellen, anwenden und mit dem Feld teilen um inflammatorische Prozesse und deren Regulation zu visualisieren und stören. Unsere Arbeiten werden helfen zu verstehen, wie HIV das angeborene Immunsystem in den relevanten Primärzellkulturen sowohl aktivieren als auch vermeiden kann.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1923: Innate Sensing and Restriction of Retroviruses