Gerichtete Integration

Retroviren sind behüllte RNA-Viren, die ihre virale RNA in doppelsträngige DNA umschreiben, die in der Folge in das Wirtsgenom integriert wird. Das integrierte Provirus ist damit ein Bestandteil des Wirtsgenoms und wird somit während der Zellteilung repliziert. Aufgrund dieser Eigenschaften und der Tatsache, dass retrovirale Infektion und Integration effiziente Prozesse darstellen, werden Retroviren häufig als Vehikel für den Transfer genetischen Materials in Zellen herangezogen. Retroviren wurden bereits in klinischen Studien verwendet, bei denen die Korrektur genetischer Erkrankungen die Integration eines therapeutischen Genes in die betroffenen Zellen erforderlich machte. Seit kurzem sind retrovirale Vektoren auch für die Re-Programmierung differenzierter somatischer Zellen zu pluripotenten Stammzellen in Verwendung, was das Potential dieser Vektoren für zukunftsweisende Anwendungen noch verdeutlicht. Das gegenwärtige Hauptproblem für die Verwendung retroviraler Vektoren für medizinische Zwecke ist die Abwesenheit eines spezifischen Integrationsortes im Wirtsgenom, was das Risiko von ungewollten Nebenwirkungen in sich birgt. Vor kurzem konnte gezeigt werden, dass gammaretrovirale und lentivirale Vektoren bevorzugt im Bereich des Transkriptionsursprunges, beziehungsweise in Genen integrieren, was die Verwendung solcher Vektoren in der Klinik hochproblematisch macht. Im Gegensatz dazu integriert ein Betaretrovirus, das Maus Mamma Tumor Virus (MMTV), relativ zufällig in das Genom von Säugetierzellen, ohne erkennbare Präferenz für Gene oder Transkriptionsursprünge. Die MMTV Integrase als wichtigster Faktor für die Integration ist daher ein geeigneter Kandidat für die Entwicklung eines Vektorsystems mit gerichteter Integration. Aus diesem Grund möchten wir die MMTV Integrase in gut definierte gammaretrovirale (Maus Leukämie Virus-basierende) und lentivirale (Humanes Immundefizienzvirus-basierende) Vektorsysteme einfügen, mit dem Ziel, dadurch das zufällige Integrationsmuster zu erzielen, dass wir bei MMTV beobachten konnten. Des weiteren soll die MMTV Integrase mit der E2C Zink-Finger Domäne versehen werden, um zu überprüfen, ob dadurch eine gerichtete Integration in eine vorbestimmte Stelle im Genom erreicht werden kann. Zusätzlich planen wir im Zuge des vorgeschlagenen Forschungsprojektes, den Mechanismus der durch die MMTV Integrase vermittelten zufälligen Integration genauer zu untersuchen. Wir sind überzeugt, dass das vorgeschlagene Projekt neue Forschungsrichtungen eröffnen wird und einen großen Einfluss auf viele Anwendungen in Grundlagenforschung und Therapie haben kann.

Austrian Programme für Advanced Research and Technology (APART)

Zentrum für Pathobiologie