Molekulare Grundlagen der Immunkontrolle des murinen Cytomegalovirus in Gegenwart viruskodierter Immunevasine

Die Kontrolle der Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) wird primär durch antivirale CD8 T-Zellen vermittelt. Während der Koevolution zwischen Virus und Wirt wurden Immunevasionsmechanismen entwickelt, die direkt die Expression der Peptid-MHC-Klasse-I-Komplexe an der Zelloberfläche beeinflussen und es dem Virus ermöglichen, der Immunkontrolle des Wirtes zu entkommen. Da HCMV und das murine CMV (mCMV) zum Teil analoge Strategien zur Modulation des MHC-Klasse-I-Antigen-Präsentationswegs entwickelt haben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf das experimentelle Modell mit mCMV zurückgegriffen. Die für die Immunevasion verantwortlichen Genprodukte m04/gp34, m06/gp48 und m152/gp40 werden aufgrund ihres regulatorischen Einflusses auf die Antigenpräsentation als vRAPs (viral regulators of antigen presentation) bezeichnet. Diese interferieren mit dem Transport Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Moleküle und reduzieren in ihrer konzertierten Wirkung die Präsentation viraler Peptide an der Zelloberfläche.rnDie Transplantation hämatopoietischer Zellen nach Immunoablation stellt eine etablierte Therapieform bei malignen hämatologischen Erkrankungen dar. Zwischen Immunoablation und der Rekonstitution des Immunsystems sind die Empfänger der transferierten Zellen stark immunsupprimiert und anfällig für eine CMV-Erkrankung bei Reaktivierung des Virus. Neben der Gabe antiviraler Medikamente ist der adoptive Transfer antiviraler CD8 T-Zellen eine vielversprechende Therapiemöglichkeit, um reaktivierende CMV zu kontrollieren, bis das körpereigene Immunsystem wieder funktionsfähig ist. Obwohl im murinen Modell sehr wohl etabliert, stellen im humanen System die eingeschränkte Wirkung und die Notwendigkeit der konsequenten Gabe hoher Zellzahlen gewisse logistische Schwierigkeiten dar, welche die Methode bisher von der klinischen Routine ausschließen.rnDas murine Modell sagte eine Rolle von IFN-γ voraus, da Depletion dieses Zytokins zu einer verminderten Schutzwirkung gegen die mCMV-Infektion führt.rnIm ersten Teil dieser Arbeit sollte ein möglicher inhibitorischer Effekt von m04 auf m152 untersucht werden, der bei der Rekombinanten Δm06W beobachtet wurde. Mit neu generierten Viren (Δm06L1+2) konnte dieser Effekt allerdings nicht bestätigt werden. Bei Δm06W fehlte jedoch eine höher N-glykosylierte Isoform des m152-Proteins. Um zu untersuchen, ob die N-Glykosylierung von m152 für seine Funktion notwendig ist, wurde ein rekombinantes Virus generiert, das in Folge einer Deletion aller 3 N-Glykosylierungssequenzen nur eine nicht-glykosylierte Isoform des m152-Proteins bilden kann. In Übereinstimmung mit der zwischenzeitlich publizierten Kristallstruktur das Komplexes von m152 und dem Liganden RAE-1 des aktivierenden NK-Zellrezeptors NKG2D konnte erstmals gezeigt werden, dass die Funktionen von m152 in der adaptiven und in der angeborenen Immunität auch von der nicht N-glykosylierten Isoform wahrgenommen werden können.rnIm zweiten Teil der Arbeit sollte mit Hilfe eines Sets an vRAP Deletionsmutanten der Einfluss von IFN γ auf die einzeln oder in Kombination exprimierten vRAPs untersucht werden. Es zeigte sich, dass Vorbehandlung der Zellen mit IFN-γ die Antigenprozessierung nach Infektion stark erhöht und die vRAPs dann nicht mehr in der Lage sind, die Präsentation aller Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Komplexe zu verhindern. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass vorher nicht-schützende CD8 T-Zellen Schutz vermitteln können, wenn das Gewebe der Rezipienten konstitutiv mit IFN-γ versorgt wird. Die zusätzliche Gabe von IFN-γ stellt daher eine vielversprechende Möglichkeit dar, den adoptiven Transfer als Therapie in der klinischen Routine einzusetzen.

Primäre und sekundäre autokrine Wirkung von IL-27 auf neonatale dendritische Zellen

Neugeborene begegnen nach der Geburt einer Vielzahl von Mikroorganismen, wie Bakterien und Pilzen, wodurch nach und nach eine Besiedelung ihrer Haut und Schleimhäute stattfindet. In diesem Kontext muss jedoch verhindert werden, dass es zu schädliche Überreaktionen gegen die neuen Antigenen kommt. Die in der Kindheit erhöhte Infektionsanfälligkeit stellt somit eine essentielle Adaptation des neonatalen Immunsystems an die Herausforderungen der ersten Lebensphase dar. Dennoch wird das neonatale Immunsystem häufig als unreif bezeichnet, da insbesondere Th1-Antworten weniger stark ausfallen, als bei Erwachsenen. Während bekanntermaßen bei neonatalen DCs ein Defekt in der Produktion von IL-12 vorliegt, wird das ebenfalls als Th1-Zytokin geltende IL-27 von neonatalen DCs verstärkt gebildet, und dies bereits im unstimulierten Zustand der Zellen. rnDas Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Einflusses von IL-27 auf die Kapazität der DCs, angeborene und adaptive Immunantworten zu modulieren. Da DCs den Rezeptor für IL-27 auch auf ihrer eigenen Oberfläche tragen, lag der Schwerpunkt der Untersuchungen auf den primären und sekundären autokrinen Wirkungen des IL-27. Hierbei wurde beobachtet, dass im Vergleich zu adulten DCs bei neonatalen DCs stärkere durch IL-27 ausgelöste autokrine Effekte auftraten. Die primäre autokrine Wirkung zeigte sich darin, dass IL-27 seine eigene Produktion, sowohl auf der Transkriptions- als auch auf der Proteinebene, anregte. Auf Proteinebene fielen diese Effekte bei Neonaten stärker aus, als bei Adulten.rnDarüber hinaus konnten, insbesondere bei neonatalen DCs, sekundäre autokrine Effekte von IL-27 bezüglich der Expression proinflammatorischer Zytokine, Chemokine, kostimulatorischer Moleküle und antiviraler Gene nachgewiesen werden. rnNeonatale DCs sind demnach nicht nur dazu in der Lage, größere Mengen an IL-27 zu bilden, sie können auch in vielfältiger Weise auf das Zytokin reagieren, was eine zentrale Rolle von IL-27 im Immungeschehen Neugeborener verdeutlicht. rn

Synthese, Charakterisierung und Testung von Phenylacrylsäure-Derivaten, Benzothiazolen und Diarylthioethern als potentielle Inhibitoren der Dengue-Virus-Typ-2-NS2B-NS3-Protease

Dengue-Fieber ist eine durch Stechmücken der Gattungen Aedes aegypti und Aedes albopticus übertragene, virale Infektionskrankheit des Menschen, welche eine zunehmende Bedrohung für die Weltbevölkerung darstellt; das Infektionsrisiko betrifft vorwiegend Menschen, die in tropischen und subtropischen Gebieten der Erde (Asien, Afrika, Amerika) leben. Bei dem Erreger handelt es sich um ein Flavivirus, bestehend aus einer positiv polarisierten Einzelstrang-RNA, welches in vier verschiedenen Serotypen existiert. Eine Infektion mit Dengue-Viren zeigt sich durch drei mögliche Krankheitsbilder: Klassisches Dengue-Fieber (DF), hämorrhagisches Dengue-Fieber (DHF) oder Dengue-Schock-Syndrom (DSS). Das Dengue-Virus-Genom codiert eine Serin-Protease mit einer klassischen katalytischen Triade, bestehend aus den Aminosäuren His51, Asp75 und Ser135. Die Funktion der Dengue-Virus-Protease besteht in der post-translationalen, proteolytischen Prozessierung des viralen Polyprotein-Vorläufers, womit sie essentiell für die Virus-Replikation ist und damit einen wichtigen therapeutischen Ansatz für die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Dengue-Fieber darstellt. Die Ziele der vorliegenden Arbeit bestanden darin, neue potentielle Inhibitoren der Dengue-Virus Typ 2 NS2B-NS3 Protease (DEN-2 NS2B-NS3pro) zu synthetisieren, deren Hemmwirkung sowie den Inhibitionstyp mithilfe fluorimetrischer Enzym-Assays zu bestimmen, Struktur-Wirkungs-Beziehungen (u.a. mithilfe von Molecular Docking-Rechnungen) zu analysieren und die erhaltenen Leitstrukturen zu optimieren. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Substanzklassen und damit zwei Teilprojekte behandelt: Phenylacrylsäureamide im ersten Teilprojekt, Benzothiazole und Diarylthioether zusammen im zweiten Teilprojekt. Im ersten Teilprojekt zeigten einige Phenylacrylsäureamide eine schwache Hemmung der DEN-2 NS2B-NS3pro zwischen ca. 50 und 61 % bei einer Inhibitorkonzentration von 50 µM sowie eine nicht-kompetitive Hemmung, welche jedoch durch vielfältige Derivatisierung kaum verändert oder verbessert werden konnte. Darüber hinaus wurden die endogenen Serin-Proteasen alpha-Chymotrypsin und Trypsin durch einige Phenylacrylsäureamide erheblich stärker gehemmt als die DEN-2 NS2B-NS3pro. Das zweite Teilprojekt befasste sich mit der Synthese und Testung von Diarylthioethern mit hydroxy-substituierten Benzothiazol-Bausteinen sowie der Testung einiger methoxy-substituierter Synthese-Vorstufen der Endverbindungen, um die Relevanz und den Einfluss der einzelnen Bausteine auf die Hemmung der DEN-2 NS2B-NS3pro zu untersuchen. Der in der vorliegenden Arbeit synthetisierte, potenteste Inhibitor der DEN-2 NS2B-NS3pro (Hemmung: 90 % [50 µM]; IC50 = 3.6 +/- 0.11 µM) und der DEN-3 NS2B-NS3pro (Hemmung: >99 % [100 µM]; IC50 = 9.1 +/- 1.02 µM), SH65, ein Diarylthioether-Benzothiazol-Derivat, entstand aufgrund der Vorhersage zweier möglicher Bindungsmodi (kompetitiv und nicht-kompetitiv) mithilfe von Molecular Docking-Experimenten an der Röntgen-Kristall-struktur der DEN-3 NS2B-NS3pro (PDB-Code: 3U1I). Nach experimenteller Bestimmung der IC50-Werte bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen erwies sich SH65 jedoch als nicht-kompetitiver Inhibitor der DEN-2 NS2B-NS3pro. Trypsin wurde von SH65 vergleichbar stark gehemmt (96% [50 µM]; IC50 = 6.27 +/- 0.68 µM) wie die beiden getesteten Dengue-Virus-Proteasen, nicht jedoch alpha-Chymotrypsin (nur 21% Hemmung bei 50 µM), wodurch diesem Inhibitor zumindest eine relative Selektivität gegenüber Serin-Proteasen zugeschrieben werden kann. SH65 zeigte lediglich Protease-Hemmung in den Enzym-Assays, jedoch keine antivirale Aktivität bei der Testung an Dengue-Virus-infizierten Zellen, was aber wiederum bei der synthetisierten Vorstufe von SH65, welche anstelle der beiden Hydroxy-Gruppen über Methoxy-Gruppen verfügt, der Fall war. Diarylthioether mit mehrfach hydroxy-substituiertem Benzothiazol-Baustein stellen hiermit eine neue, vielversprechende Wirkstoffgruppe zur Hemmung sowohl der Dengue-Virus Typ 2- als auch der Dengue-Virus Typ 3 NS2B-NS3 Protease dar.

Synthese von Crinan-Alkaloid-Vorstufen : Studien zum stereoselektiven Aufbau quartärer Kohlenstoffzentren

In einer Ex-chiral-Pool-Synthese konnten wichtige optisch aktive Vorstufen für die Substanzklasse der Crinan-Alkaloide hergestellt werden. Diese Alkaloid-Klasse zeichnet sich durch ihre zahlreichen physiologischen Eigenschaften (Antitumor-, Antiviral-, Antimalaria-Aktivität etc.) aus und stellt deshalb ein interessantes Syntheseziel für eine Totalsynthese dar. Ausgehend von der chiralen Information des L-Serins konnte dabei das quartäre, arylierte Kohlenstoffzentrum gezielt durch eine Stetter-Reaktion (Umpolungs-Reaktion) aufgebaut werden. Der Aufbau des dafür benötigten trisubstituierten Olefins wurde über eine Horner-Olefinierung und Heck-Cyclisierung erreicht. Hierbei konnten Bedingungen erarbeitet werden, die eine racemisierungsfreie Synthese gewährleisten.

Influenza A(H1N1) infection and severe cardiac dysfunction in adults: A case series

BACKGROUND: While viral myocarditis and heart failure are recognized and feared complications of seasonal influenza A infection, only limited information is available for 2009 influenza A(H1N1)-induced heart failure. METHODS AND MAIN FINDINGS: This case series summarizes the disease course of four patients with 2009 influenza A(H1N1) infection who were treated at our institution from November 2009 until September 2010. All patients presented with severe cardiac dysfunction (acute heart failure, cardiogenic shock or cardiac arrest due to ventricular fibrillation) as the leading symptom of influenza A(H1N1) infection. Two patients most likely had pre-existent cardiac pathologies, and three required catecholamine therapy to maintain hemodynamic function. Except for one patient who died before influenza A(H1N1) infection had been diagnosed, all patients received antiviral therapy with oseltamivir and supportive critical care. Acute respiratory distress syndrome due to influenza A(H1N1) infection developed in one patient. Heart function normalized in two of the three surviving patients but remained impaired in the other one at hospital discharge. CONCLUSIONS: Influenza A(H1N1) infection may be associated with severe cardiac dysfunction which can even be the leading clinical symptom at presentation. During an influenza pandemic, a thorough history may reveal flu-like symptoms and should indicate testing for H1N1 infection also in critically ill patients with acute heart failure.

Optimizing heroin-assisted treatment (HAT): Assessment of the contribution of direct ethanol metabolites in identifying hazardous and harmful alcohol use

Heavy alcohol consumption may accelerate the progression of hepatitis C-related liver disease and/or limit efforts at antiviral treatment in opioid-dependent patients receiving heroin-assisted treatment (HAT). Our study aims to assess alcohol intake among HAT patients by self-reports compared to direct ethanol metabolites.

Monocyte differentiation toward regulatory dendritic cells is not affected by respiratory syncytial virus-induced inflammatory mediators

Airway epithelial cells were shown to drive the differentiation of monocytes into dendritic cells (DCs) with a suppressive phenotype. In this study, we investigated the impact of virus-induced inflammatory mediator production on the development of DCs. Monocyte differentiation into functional DCs, as reflected by the expression of CD11c, CD123, BDCA-4, and DC-SIGN and the capacity to activate T cells, was similar for respiratory syncytial virus (RSV)-infected and mock-infected BEAS-2B and A549 cells. RSV-conditioned culture media resulted in a partially mature DC phenotype, but failed to up-regulate CD80, CD83, CD86, and CCR7, and failed to release proinflammatory mediators upon Toll-like receptor (TLR) triggering. Nevertheless, these DCs were able to maintain an antiviral response by the release of Type I IFN. Collectively, these data indicate that the airway epithelium maintains an important suppressive DC phenotype under the inflammatory conditions induced by infection with RSV.

Prevalence of comedications and effect of potential drug-drug interactions in the Swiss HIV Cohort Study

Potential drug-drug interactions (PDDIs) might expand with new combination antiretroviral therapies (ART) and polypharmacy related to increasing age and comorbidities. We investigated the prevalence of comedications and PDDIs within a large HIV cohort, and their effect on ART efficacy and tolerability.

Randomized trial of a computerized coronary heart disease risk assessment tool in HIV-infected patients receiving combination antiretroviral therapy

Exposure to combination antiretroviral therapy (cART) can lead to important metabolic changes and increased risk of coronary heart disease (CHD). Computerized clinical decision support systems have been advocated to improve the management of patients at risk for CHD but it is unclear whether such systems reduce patients' risk for CHD.

Tegument Protein Subcellular Localization of Human Cytomegalovirus

To determine the subcellular localization of the tegument proteins pp65, pp71, pp150, and pp28 as fusions to one of several fluorescent proteins. Since these tegument proteins play pivotal roles in several stages of the viral life cycle, knowledge of where and the mechanism of how these proteins localize upon release could result in a better understanding of their function during a lytic infection as well as assist in the development of an effective, novel antiviral treatment.

IL28B alleles associated with poor hepatitis C virus (HCV) clearance protect against inflammation and fibrosis in patients infected with non-1 HCV genotypes

Genetic polymorphisms near IL28B are associated with spontaneous and treatment-induced clearance of hepatitis C virus (HCV), two processes that require the appropriate activation of the host immune responses. Intrahepatic inflammation is believed to mirror such activation, but its relationship with IL28B polymorphisms has yet to be fully appreciated. We analyzed the association of IL28B polymorphisms with histological and follow-up features in 2335 chronically HCV-infected Caucasian patients. Assessable phenotypes before any antiviral treatment included necroinflammatory activity (n = 1,098), fibrosis (n = 1,527), fibrosis progression rate (n = 1,312), and hepatocellular carcinoma development (n = 1,915). Associations of alleles with the phenotypes were evaluated by univariate analysis and multivariate logistic regression, accounting for all relevant covariates. The rare G allele at IL28B marker rs8099917-previously shown to be at risk of treatment failure-was associated with lower activity (P = 0.04), lower fibrosis (P = 0.02) with a trend toward lower fibrosis progression rate (P = 0.06). When stratified according to HCV genotype, most significant associations were observed in patients infected with non-1 genotypes (P = 0.003 for activity, P = 0.001 for fibrosis, and P = 0.02 for fibrosis progression rate), where the odds ratio of having necroinflammation or rapid fibrosis progression for patients with IL28B genotypes TG or GG versus TT were 0.48 (95% confidence intervals 0.30-0.78) and 0.56 (0.35-0.92), respectively. IL28B polymorphisms were not predictive of the development of hepatocellular carcinoma.

Inhibition of the Nef regulatory protein of HIV-1 by a single-domain antibody

The Nef protein of HIV-1 is important for AIDS pathogenesis, but it is not targeted by current antiviral strategies. Here, we describe a single-domain antibody (sdAb) that binds to HIV-1 Nef with a high affinity (K(d) = 2 × 10(-9)M) and inhibited critical biologic activities of Nef both in vitro and in vivo. First, it interfered with the CD4 down-regulation activity of a broad panel of nef alleles through inhibition of the Nef effects on CD4 internalization from the cell surface. Second, it was able to interfere with the association of Nef with the cellular p21-activated kinase 2 as well as with the resulting inhibitory effect of Nef on actin remodeling. Third, it counteracted the Nef-dependent enhancement of virion infectivity and inhibited the positive effect of Nef on virus replication in peripheral blood mononuclear cells. Fourth, anti-Nef sdAb rescued Nef-mediated thymic CD4(+) T-cell maturation defects and peripheral CD4(+) T-cell activation in the CD4C/HIV-1(Nef) transgenic mouse model. Because all these Nef functions have been implicated in Nef effects on pathogenesis, this anti-Nef sdAb may represent an efficient tool to elucidate the molecular functions of Nef in the virus life cycle and could now help to develop new strategies for the control of AIDS.

Effect of early antiretroviral therapy during primary HIV-1 infection on cell-associated HIV-1 DNA and plasma HIV-1 RNA

Early initiation of combination antiretroviral therapy (ART) during primary HIV-1 infection may prevent the establishment of large viral reservoirs, possibly resulting in improved control of plasma viraemia rebound after ART cessation.

The airway epithelium: soldier in the fight against respiratory viruses

The airway epithelium acts as a frontline defense against respiratory viruses, not only as a physical barrier and through the mucociliary apparatus but also through its immunological functions. It initiates multiple innate and adaptive immune mechanisms which are crucial for efficient antiviral responses. The interaction between respiratory viruses and airway epithelial cells results in production of antiviral substances, including type I and III interferons, lactoferrin, β-defensins, and nitric oxide, and also in production of cytokines and chemokines, which recruit inflammatory cells and influence adaptive immunity. These defense mechanisms usually result in rapid virus clearance. However, respiratory viruses elaborate strategies to evade antiviral mechanisms and immune responses. They may disrupt epithelial integrity through cytotoxic effects, increasing paracellular permeability and damaging epithelial repair mechanisms. In addition, they can interfere with immune responses by blocking interferon pathways and by subverting protective inflammatory responses toward detrimental ones. Finally, by inducing overt mucus secretion and mucostasis and by paving the way for bacterial infections, they favor lung damage and further impair host antiviral mechanisms.

Two domains of the V protein of virulent canine distemper virus selectively inhibit STAT1 and STAT2 nuclear import

Canine distemper virus (CDV) causes in dogs a severe systemic infection, with a high frequency of demyelinating encephalitis. Among the six genes transcribed by CDV, the P gene encodes the polymerase cofactor protein (P) as well as two additional nonstructural proteins, C and V; of these V was shown to act as a virulence factor. We investigated the molecular mechanisms by which the P gene products of the neurovirulent CDV A75/17 strain disrupt type I interferon (IFN-alpha/beta)-induced signaling that results in the establishment of the antiviral state. Using recombinant knockout A75/17 viruses, the V protein was identified as the main antagonist of IFN-alpha/beta-mediated signaling. Importantly, immunofluorescence analysis illustrated that the inhibition of IFN-alpha/beta-mediated signaling correlated with impaired STAT1/STAT2 nuclear import, whereas the phosphorylation state of these proteins was not affected. Coimmunoprecipitation assays identified the N-terminal region of V (VNT) responsible for STAT1 targeting, which correlated with its ability to inhibit the activity of the IFN-alpha/beta-mediated antiviral state. Conversely, while the C-terminal domain of V (VCT) could not function autonomously, when fused to VNT it optimally interacted with STAT2 and subsequently efficiently suppressed the IFN-alpha/beta-mediated signaling pathway. The latter result was further supported by a single mutation at position 110 within the VNT domain of CDV V protein, resulting in a mutant that lost STAT1 binding while retaining a partial STAT2 association. Taken together, our results identified the CDV VNT and VCT as two essential modules that complement each other to interfere with the antiviral state induced by IFN-alpha/beta-mediated signaling. Hence, our experiments reveal a novel mechanism of IFN-alpha/beta evasion among the morbilliviruses.