Jahrespreis 2007 der Vetsuisse-Fakultät

Dr. Daniel Glauser

Auf Antrag der Vetsuisse-Fakultät verleiht die Universität Zürich einen Jahrespreis an Dr. Daniel Glauser. Die wertvollen Erkenntnisse aus Herrn Dr. Glausers Arbeit ermöglichen die gezielte Konzeption einer neuen Generation von Vektoren für die Gentherapie, denen die Nachteile ihrer Vorgänger nicht mehr anhaften. Somit verbinden sich grundlegende wissenschaftliche Aspekte mit den Voraussetzungen für veterinärmedizinische und medizinische Applikationen in der Klinik.

Eine gemeinsame Eigenschaft aller Viren besteht darin, dass sie «fremdes» Erbmaterial in Zellen transportieren, ohne ihnen dabei direkten Schaden beizufügen. Erst die nachfolgende Genexpression bestimmt, ob sich das eingeschleuste Erbmaterial zum Guten oder zum Schlechten auswirkt. Deshalb werden Viren auch als Vektoren für die Gentherapie verwendet. Jedes unterschiedliche Virus hat seine eigenen Vorteile und Nachteile. Zum Beispiel hat ein vom Herpes Simplex Virus Typ 1 (HSV-1) abgeleiteter Vektor viel Kapazität für therapeutische Gene (Transgene) und kann diese in sehr unterschiedliche Zellarten von vielen Spezies einschleusen. Als Nachteil wird betrachtet, dass die entsprechenden Transgene nicht stabil, sondern nur über eine kurze Zeit exprimiert werden. Im Gegensatz dazu hat das Adeno-assoziierte Virus (AAV) eine nur geringe Transgen-Kapazität, was jedoch dadurch kompensiert wird, dass das Transgen nicht nur über lange Zeit exprimiert wird, sondern auch an einer unschädlichen Stelle ins Wirts-Chromosom eingebaut werden kann. Hierzu muss betont werden, dass AAV für seine Vermehrung ein Helfervirus braucht. Dies kann, wie der Name besagt, ein Adenovirus sein oder aber auch ein Herpesvirus. Beim Versuch, die Vorteile von HSV und AAV Vektoren durch die Entwicklung sogenannter HSV/AAV Hybridvektoren miteinander zu vereinigen, stellte man fest, dass sich die beiden Systeme gegenseitig behinderten, sodass nur eine geringe Anzahl der gewünschten Hybridvektor-Partikel entstand. Die Anzahl der funktionellen Hybridpartikel hängt stark von der Effizienz der Vermehrung der Vektor-DNA (DNA Replikation) vor der Verpackung in die Virus-Partikel ab.

Herr Glauser konnte diese Vorgänge mittels Fluoreszenzmikroskopie an lebenden Zellen über Stunden und Tage live sichtbar machen und dokumentieren. Die DNA-Replikation geht jeweils von einem bestimmten Ursprung aus (ori), wovon mehrere im Hybridsystem vorhanden waren, nämlich ITR und p5 (von AAV) sowie oriS (von HSV-1). Es zeigte sich, dass die ITR- und p5-oris gleichzeitig aktiv waren, jedoch in separaten Kompartimenten des Zellkerns replizierten. Allerdings hatten die entstehenden Replikationsprodukte sehr unterschiedliche Konformationen und insbesondere auch eine andersgeartete Affinität für Rep, das essentielle AAV-Replikationsprotein. Andererseits wurde auch erstmals klar, dass sich der HSV-1 oriS durch den AAV p5 ori ersetzen lässt und somit der Konflikt zwischen den verschiedenen ori-Varianten vermieden werden kann. Entgegen der vorherrschenden Meinung zeigte sich, dass AAV und HSV-1 in getrennten Kompartimenten replizieren, die sich nicht nur anhand der enthaltenen DNA, sondern auch aufgrund der assoziierten viralen und zellulären Proteine unterscheiden lassen. Zudem wurde klar, dass AAV direkt die DNA-Replikation seines Helfers, HSV-1, beeinträchtigt und dass das AAV Rep Protein hauptverantwortlich ist für diesen Effekt.

Diese Erkenntnisse ermöglichen nun die gezielte Konzeption einer neuen Generation von HSV/AAV-Hybridvektoren, denen die wichtigsten Nachteile ihrer Vorgänger nicht mehr anhaften.