Säugetier-Erbgut kann heimlich fremde Virusgene aufnehmen

Auch RNA-Viren können ihr Erbgut in dasjenige der Wirtszelle einbauen. Bisher war man davon ausgegangen, dass ein solcher Gentransfer nur DNA-Viren und Retroviren gelingt. Dies berichten Forscher der Universität Zürich in der neuesten Ausgabe von «Science» (Volume 323, Issue 5912).

Das Erbgut von Viren kann in verschiedenen Formen abgespeichert sein. Einige Viren wie zum Beispiel Pockenviren verwenden DNA (Desoxiribonukleinsäure), um ihre Erbinformation in die Virenpartikel einzupacken. Andere Viren wie zum Beispiel das Masern- oder das Kinderlähmungsvirus verwenden RNA (Ribonukleinsäure), um ihr Erbgut in den Virenpartikeln abzulegen. Da alle Wirtsorganismen DNA für die Aufbewahrung der Erbinformation verwenden, besteht die Möglichkeit, dass das Erbgut von DNA-Viren direkt in das Erbgut der Wirtszellen aufgenommen werden kann.

Im Fall der RNA-Viren hat man hingegen bis anhin angenommen, dass dies nicht möglich sei, da RNA in den Zellen nur als temporäre Wegwerfkopien von Genen verwendet wird; das DNA-Original verbleibt so jederzeit geschützt im Zellkern. «Eine Ausnahme bilden die Retroviren wie z.B. HIV, erklärt Lars Hangartner vom Institut für Medizinische Virologie der Universität Zürich. «Retroviren packen ihre Erbinformation als RNA in die Virenpartikel ein, überschreiben diese RNA aber gleich nach der Infektion in DNA und setzen diese dann, sozusagen als Blaupause, ins Erbgut der Wirtszelle ein.» Die genetische Information von Retroviren bleibt dadurch für immer mit der Wirtszelle verbunden und sie kann daher auch nach langer Zeit immer wieder von neuem reaktiviert werden. Entstehen über die Zeit Mutationen, können diese integrierten Retroviren zwar ihre Funktion, die Replikationsfähigkeit, verlieren und bleiben als genetische Retrovirusleiche (defekte Viren) im Wirtszell-Erbgut. Solche nicht oder nur noch teilweise funktionierenden Retrovirus-Fragmente machen über 8 Prozent des Erbgutes der Menschen und Säugetiere aus, ihre Bedeutung für den Wirtsorganismus ist jedoch weitgehend unklar.

Dr. Markus Geuking und Dr. Lars Hangartner beschreiben zusammen mit Prof. Rolf Zinkernagel in der neusten Ausgaben von «Science», dass die Trennung zwischen RNA-Viren und Retroviren nicht ganz so exakt erfolgt, wie bis anhin angenommen. Aufbauend auf Ergebnissen aus Mitte der 90er-Jahre konnten die Forscher nun zeigen, dass Gene eines reinen RNA-Virus der Maus in das Erbgut der Wirtszelle integriert werden können, wenn sie von einem bestimmten Typus eines in der Wirtszelle integrierten, rudimentären, aber teilweise funktionierenden Retrovirusfragments aufgeschnappt werden. Die Integration des RNA-Virus erfolgt hierbei zufällig und nicht durch einen spezifischen Mechanismus. Diese Art von Gentransfer wurde bisher als unmöglich angesehen, weshalb RNA-Viren als sichere Vehikel für das temporäre Einbringen von genetischer Information angesehen wurden.

Mechanismen dieser Art könnten in Menschen bei gewissen Anwendungen der somatische Gentherapie oder bei gentechnisch veränderten Impfstämmen, die sich zur Zeit in Entwicklung befinden, wirksam werden und daher für die Abschätzung der Sicherheit dieser Verfahren von Bedeutung sein. Mit der vorliegenden Publikation wird gezeigt, dass RNA-Viren, die zur Anwendung im Menschen gedacht sind, diesbezüglich untersucht werden sollten – auch wenn sich dieses Zusammenspiel zwischen RNA-Virus und Retrovirusfragmenten höchstwahrscheinlich sehr selten und nur mit bestimmten RNA-Virus / Retrovirus-Kombinationen ereignen können. Die Methoden für solche Untersuchungen sind vorhanden und äusserst sensitiv.


Originalbeitrag:
Markus B. Geuking, Jacqueline Weber, Marie Dewanneux, Elieser Gorelik, Thierry Heidmann, Hans Hengartner, Rolf M. Zinkernagel, Lars Hangartner: Recombination of Retrtransposon and Exogenous RNA Virus Results in Nonretroviral cDNA Integration. In: Science, Volume 323, Issue 5912