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Wo das HI-Virus im Gehirn schläft

Das Humane Immundefizienz-Virus HIV-1 kann verschiedene Gewebe des Menschen infizieren. Sobald das Virus in die Zellen eingedrungen ist, integriert es sein Genom in das zelluläre Genom, was zu einer anhaltenden Infektion führt. Die Rolle der Struktur und Organisation des Wirtsgenoms bei der HIV-1-Infektion ist bisher nicht gut verstanden. Anhand eines Zellkulturmodells, das auf Mikroglia-Immunzellen des Gehirns basiert, hat ein internationales Forscherteam unter Leitung von Wissenschaftler:innen des Universitätsklinikums Heidelberg und des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) nun die Einbaumuster von HIV-1 in das Genom von Mikrogliazellen definiert.

Eine Infektion mit dem Humanen Immundefizienz-Virus (HIV) ist in 99,9 % der Fälle noch immer eine unheilbare Krankheit. Der Grund dafür ist, dass das Virus lange Zeit im Genom der infizierten Zellen „schläft“, wodurch es für das Immunsystem und antivirale Medikamente unsichtbar und unzugänglich wird. Die Wege, die HIV-1 einschlägt, um im Genom der Wirtszelle verborgen zu bleiben, wurden vor allem in CD4+ T-Zellen im Blut untersucht – den Hauptzielzellen des Virus. HIV-1 ist jedoch in der Lage, auch andere Immunzellen in verschiedenen Organen zu infizieren, wo es stabile Reservoirs bildet. Ein solcher viraler Zufluchtsort ist das Gehirn, wo das Virus vor allem Mikroglia-Immunzellen infiziert, was häufig zu Nervenentzündung und den Symptomen einer HIV-1-assoziierten neurokognitiven Störung (HAND) führt.

Die Forscher, die vor kurzem ihre Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Cell Reports veröffentlichten, nutzten die Mikroglia-Zellkulturmodelle, um die Integrationsstellen des HIV-1-Genoms im zellulären Genom sowie die Verbindung dieser Genomstellen zu strukturellen und regulatorischen Elementen des Chromatins zu bestimmen. „Bei der Modellierung von HIV-1-Infektionen der Immunzellen des Gehirns unter Verwendung von Mikroglia-Zellkulturen entdeckten wir eine stärkere Korrelation zwischen einem zellulären Chromatinfaktor und dem Phänotyp des schlafenden Virus“, sagt die Erstautorin der Studie, Mona Rheinberger. „Dieses Protein mit der Bezeichnung CTCF ist eines der wichtigsten Architekturproteine des zellulären Genoms, das an der Faltung und Verpackung des Chromatins in den Zellen beteiligt ist. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass CTCF die Insertionsprofile von HIV-1 im Genom der Mikroglia-Zellen reguliert und damit zum Zustand der latenten Infektion beiträgt.“

Rheinberger, M. et al., Genomic profiling of HIV-1 integration in microglia cells links viral integration to the topologically associated domains, Cell Rep, 2023, DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112110