FORPRION

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND PRIONEN

Wü 1 Pathogenese der Prionkrankheiten I

Arbeitsfeld:

Periphere Infektionen sind die häufigsten Übertragungsursachen bei Prionkrankheiten. Um die Ausbreitung von Prionen aus der Peripherie in das Gehirn zu verstehen, haben wir die Rolle des Komplementsystems in diesem Prozess (Neuroinvasion) untersucht. Es war bekannt, dass Neuroinvasion sowohl durch lösliche Komplement-Faktoren (C1q, Bf/C2 and C3) als auch durch die Komplement-Rezeptoren CD21/CD35 erleichtert wird. Da Prionen auf Follikulär-dendritischen Zellen (FDC) in lymphatischen Geweben gefunden wurden, hat man vorgeschlagen, dass Prionen an Komplement-Faktoren binden könnten und somit über die Komplement-Rezeptoren an FDC binden. Im ersten Projekt haben wir Mäuse ohne CD19, ein Ko-Rezeptor von CD21/CD35, untersucht. Nach intraperionealer Infektion der Tiere entwickelte sich die Krankheit früher als in den Kontrolltieren. Morphologische Studien der Milz zeigten, dass der Abstand zwischen FDC und den benachbarten Nervendigungen verkürzt ist. Dieser Befunde zeigt, dass eine Annäherung zwischen den FDC und den Milzinnervierenden Nerven die Neuroinvasion in das Gehirn beschleunigt. In einem zweiten Projekt haben wir Knochenmarkschimäre hergestellt, die entweder CD21/CD35 nur auf Lymphozyten oder nur auf FDC exprimierten, denn wir konnten bereits früher zeigen, dass das Fehlen von CD21/CD35 auf beiden Zellpopulationen die Neuroinvasion verzögert. Überraschenderweise war die Expression von CD21/CD35 auf einer der beiden Zelltypen ausreichend, um den Effekt aufzuheben, jedoch nur wenn das zelluläre Prion-Protein (PrPC) und CD21/CD35 auf Lymphozyten vorhanden waren. In einem dritten Projekt infizierten wir Mäuse, welche einen Inhibitor des Komplementsystems (sCrry) ausschließlich im Nervensystem exprimierten. Im Unterschied zur peripheren Pathogenese, war die Prionpathogenese im Gehirn unabhängig vom Komplementsystem. Da Mäuse ohne C1q gegenüber niedrigen Prionenmengen resistent sind, haben wir die Milz der Tiere bezüglich der PrPC Expression in einem vierten Projekt untersucht. Unerwartet fanden wir, dass PrPC innerhalb des FDC Netzwerkes der Milz von Wildtyp-Tieren, jedoch nicht in den Mäusen ohne C1q, hochreguliert wird, wenn eine Stimulierung mit einem Antigen erfolgte. Ebenfalls entdeckten wir neue PrPC-exprimierende Strukturen in der Milz (Kaspsel und Trabekel). In einem fünften Projekt untersuchten wir, ob Prionen nach oraler Infektion auch in das Gehirn der Maus gelangen können, wenn PrPC nur auf Neuronen exprimiert wird. Tatsächlich, war eine Erkrankung sowohl durch eine orale als auch intraperitoneale Infektion möglich. Ein Defekt im Immunsystem der Maus vermittelte eine Resistenz gegenüber einer oralen, nicht jedoch intraperitonealen Infektion. In einem sechsten Projekt untersuchten wir einen theapeutischen Ansatz, um die Neuroinvasion in der Mause durch die Gabe von STI571 (Gleevec™) zu hemmen. In Zellkultur kann STI571 Prion-infizierte Zellen von PrPSc heilen ohne das die Expression von PrPC betroffen ist. Im Mausmodell konnten wir zeigen, dass die Mengen von PrPSc in der Milz stark reduziert wird, wenn das Medikament zum Zeitpunkt der maximalen Prionentiter in der Milz gegeben wurden. Ein Behandlung begonnen eine Woche nach Infektion über einen Monat verzögert das Auftreten von PrPSc in der Milz als auch den Ausbruch der Erkrankung in der Maus. Kein therapeutischer Effekt konnte jedoch gefunden werden, wenn Prionen bereits das Gehirn erreicht hatten. In einem weiteren Projekt untersuchten wir einen immuntherapeutischen Ansatz um die Neuroinvasion zu hemmen. Während eine aktive Immunisierung gegen PrPC einen protektiven Schutz im Tiermodell vermitteln kann, scheiterten bisher aktive Immunisierungen an der Toleranz gegenüber dem Selbst-Antigen. Um ein Antiprion-Vakkzin zu entwickeln, haben wir einen neuen DNA4 Fusionsimpfstoff hergestellt, welcher aus der Maus-PrP-Sequenz und T-Zell-stimulatorischen Epitopen des Tetanus Toxins bestand. Dieses Vakkzin führte zu einer starken PrPCspezifischen humoralen und zellulären Antwort in PrP-losen Mäusen, jedoch nur zu sehr geringen Antikörpertitern in Wildtyp-Tieren, welche nicht ausreichend waren, um die Tiere vor einer Erkrankung zu schützen.