Das Hepatitis-C-Virus ist hochspezialisiert. Wir Menschen sind seine natürlichen Wirte. Die einzigen anderen Lebewesen, die das Hepatitis-C-Virus im Labor noch infizieren kann, sind Schimpansen. Dennoch ist es – aus Sicht des Virus gesehen – sehr erfolgreich: etwa 170 Millionen Menschen sind chronisch mit dem Virus infiziert. Und mit der chronischen Infektion steigt das Risiko der Patienten an Leberkrebs zu erkranken.
Weltweit arbeiten Wissenschaftler an Impfstoffen und Medikamenten gegen das Virus. Das Problem: Sie können zwar in Leberzell-Kulturen forschen, aber wenn sie wissen möchten, wie das Immunsystem eine Infektion kontrolliert oder ob mögliche Impfstoffe wirksam sind, ist die Forschung an einem Endpunkt: Menschen oder Schimpansen kommen für so frühe Tests nicht in Frage. Am TWINCORE passen Wissenschaftler das HCV jetzt an Mäuse an, so dass Immunologen und Impfstoffforscher in Zukunft die nächsten Schritte gegen diese Krankheit unternehmen können. Denn das Immunsystem der Mäuse ist dem der Menschen sehr ähnlich und nur wenn Impfstoffe im Tierversuch erfolgreich und ungefährlich sind, können Wissenschaftler das Risiko eingehen, diese Stoffe auf Menschen zu übertragen.
Dass HCV nur Menschen und Schimpansen infizieren kann, liegt unter anderem an dem sehr komplizierten Mechanismus über den es die Zelle betritt. Das Virus muss sich über vier verschiedene Moleküle auf seiner Oberfläche an die Oberfläche unserer Leberzellen binden. Das löst dann einen Mechanismus in unseren Zellen aus, der das Virus in die Leberzellen einschleust. „Mäuse haben diese Rezeptoren auf den Leberzellen prinzipiell auch“, sagt die Wissenschaftlerin Julia Bitzegeio aus der Abteilung Experimentelle Virologie am TWINCORE, „aber die passen nicht zu denen auf der Virusoberfläche.“
Die zwei Moleküle, die besondere Schwierigkeiten bereiten, heißen CD81 und Occludin – sie müssen menschlich sein, sonst hat das Virus keine Chance die Zelle zu infizieren. Um das HCV sozusagen mausfähig zu machen, haben die Wissenschaftler zu einem Trick gegriffen: Sie haben von menschlichen Leberzellen den CD81-Rezeptor entfernt und durch Maus-CD81 ersetzt. In einem elektrischen Feld haben sie dann winzige Löcher in die Zellmembran gerissen und die HC-Viren künstlich durch diese Löcher direkt eingeschleust. „In den Zellen hat sich das Virus vermehrt und die neuen Viren haben wir wieder und wieder in die veränderten Leberzellen eingeschleust“, erklärt Julia Bitzegeio. Dadurch hat sich das sehr wandlungsfähige Virus schrittweise verändert – bis es auch ohne Hilfe in die Zellen mit Maus-CD81 eindringen konnte.
„Die Virusoberfläche hat sich durch diesen Selektionsprozess so stark verändert, dass es nach wie vor sehr schnell menschliche Zellen infiziert, aber ebenso einfach Mauszellen, die die vier Mausvarianten der HCV Rezeptoren enthalten“, sagt Arbeitsgruppenleiter Professor Thomas Pietschmann. Das an die Mäuse angepasste Virus kann zwar in die Mauszellen eindringen, aber die Spezialisierung des HC-Virus auf den Menschen ist so hoch, dass es sich in den Zellen nicht vermehren kann. „Das erfolgreiche Eindringen ist der erste Schritt zu einem neuen Kleintiermodell, das so dringend für immunologische Untersuchungen und die Impfstoffentwicklung gegen HCV benötigt wird.“
TWINCORE ist eine gemeinsame Einrichtung vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover.
Literatur: Bitzegeio J, Bankwitz D, Hueging K, Haid S, Brohm C, et al. (2010) Adaptation of Hepatitis C Virus to Mouse CD81 Permits Infection of Mouse Cells in the Absence of Human Entry Factors. PLoS Pathog 6(7): e1000978. doi:10.1371/journal.ppat.1000978
