FORGEN

FORSCHUNGSVERBUND GRUNDLAGEN GENTECHNISCHER VERFAHREN

FORGEN I GV6 Sicherheitsaspekte humaner endogener Retroviren (HERVs) in der Gentherapie

Arbeitsfeld:

Endogene Retroviren oder retrovirale Elemente konnten in allen bisher untersuchten Wirbeltierspezies, einschließlich Primaten, nachgewiesen werden. Beim Menschen wurden mehrere Familien endogener retroviraler Elemente (HERVs) aufgrund ihrer Verwandtschaft mit C- und B-Typ Retroviren von Säugetieren identifiziert. Phylogenetische Untersuchungen zeigten, daß diese HERV-Sequenzen seit mehr als 40 Millionen Jahren im Primatengenom existieren. In diesem Zeitraum haben sie sich wiederholt durch Retrotransposition im Genom vermehrt und wurden durch Rekombinationen untereinander neu kombiniert. Da HERVs über diesen langen Zeitraum im Primatengenom konserviert worden sind, können wir davon ausgehen, daß im Laufe der Evolution pathogene Sequenzbereiche aus diesen Proviren weitgehend eliminiert und durch Mutationen unschädlich gemacht wurden. Retrovirale Vektoren, die aus derartigen Sequenzen konstruiert werden, hätten daher gegenüber Vektoren aus animalen Viren den Vorteil, daß keine neuen viralen Sequenzen in das Genom eingebracht werden müssen. Auch durch Rekombination mit bereits im Genom vorhandenen HERV-Sequenzen können keine prinzipiell neuartigen Retroviren entstehen, sodaß die Verwendung dieser Sequenzen als retrovirale Vektoren ein minimales Sicherheitsrisiko beinhalten würde. Die homologe Rekombination mit im Genom bereits vorhandenen HERVs könnte im Gegenteil dazu führen, daß die Vektoren in Genombereiche gelenkt werden, wo sie nicht mit essentiellen Genen der Empfängerzelle interferieren. Interessanterweise haben in jüngster Zeit durchgeführte Untersuchungen gezeigt, daß einige HERV-Elemente im Laufe der Evolution zelluläre Funktionen übernommen haben und in die Expression zellulärer Gene involviert sind. So werden Promotor- und Enhancer-Elemente in HERV-LTRs (long terminal repeats, Regulationsregion) dazu benützt, die Transkription zellulärer Gene zu steuern. Untersuchungen zur Evolution des menschlichen Amylasegenkomplexes haben gezeigt, daß die Gewebespezifität der Expression dieser Gene durch ein HERV-Element vermittelt wird. Sequenzen aus der 3'LTR dieses Elements sind für die gewebespezifische Expression zweier Amylasegene in der Speicheldrüse veantwortlich. Anhand von Sequenzvergleichen können die bisher bekannten HERV-Elemente etwa 10 Familien mit mehr als 100 verschiedenen Subtypen zugeordnet werden. In nahezu allen menschlichen Zellen werden verschiedene HERV-Subtypen transkribiert; jedoch findet man in verschiedenen Zelltypen sehr unterschiedliche, gewebespezifische Expressionsmuster. Dies brachte uns auf den Gedanken, daß HERV-LTRs (bzw. die darin enthaltenen Kontrollsequenzen für die Transkription) sehr gut geeignet sein müßten, in retroviralen Vektoren die gewünschte gewebespezifische Expression des therapeutischen Gens zu vermitteln. In diesem Projekt soll daher überprüft werden, ob sich derartige HERV-Sequenzen zur Entwicklung sicherer und gewebespezifischer Vektorsysteme für die Gentherapie eignen. Wir untersuchen derzeit die Aktivität und die Gewebespezifität verschiedener bereits bekannter HERV-LTRs. Ferner ist geplant, aus HERV-Transkripten, die spezifisch in verschiedenen menschlichen Geweben, Zellinien und Tumorzellen exprimiert werden, die regulatorischen LTR-Elemente zu isolieren und in Zusammenarbeit mit GV7 in retrovirale Vektoren zu klonieren.