- Stadien im Lebenszyklus von Retroviren
- Vom Lentivirus zum Lentivector
- Lentivektortechnologie
- Von HIV erhaltene Lentivektoren
- Von anderen Viren erhaltene Lentivektoren
- Verweise
Das Lentivirus , aus dem Lateinischen langsames Lenti, sind Viren, die von der Erstinfektion bis zum Ausbruch der Krankheit eine lange Zeit von Monaten bis Jahren benötigen. Diese Viren gehören zur Gattung Lentivirus und zu den Retroviren (Retroviridae-Familie), die ein RNA-Genom aufweisen, das mittels Reverse Transkriptase (TR) in DNA transkribiert wird.
In der Natur kommen Lentiviren in Primaten, Huftieren und Katzen vor. Beispielsweise gibt es bei Primaten zwei phylogenetisch verwandte Linien: Affen-Immundefizienz-Viren (SIV) und humane Immundefizienz-Viren (HIV). Beide sind die Erreger des erworbenen Immunschwächesyndroms (AIDS).
Quelle: PhD Dre bei English Wikipedia
Aus Lentiviren gewonnene Lentivektoren werden häufig in der Grundlagenforschung in den Bereichen Biologie, funktionelle Genomik und Gentherapie eingesetzt.
Stadien im Lebenszyklus von Retroviren
Der Lebenszyklus aller Retroviren beginnt mit der Bindung des Körpers an einen bestimmten Rezeptor auf der Zelloberfläche, gefolgt von der Internalisierung des Virus durch Endozytose.
Der Zyklus setzt sich mit dem Ablösen der Virushülle und der Bildung eines viralen Kernproteinkomplexes (VNC) fort, der aus dem viralen Genom besteht, das mit viralen und zellulären Proteinen assoziiert ist. Die Zusammensetzung des Komplexes ändert sich im Laufe der Zeit und hängt mit der Umwandlung des Eindringlingsgenoms in eine DNA-Doppelhelix durch TR zusammen.
Die Integration des Virusgenoms in das der Zelle hängt von der Fähigkeit des Virusgenoms ab, in den Wirtskern einzudringen. Die Reorganisation von VNC spielt eine wichtige Rolle beim Import in den Kern, obwohl auch wichtige zelluläre Proteine wie Transportin-SR2 / TNPO3, Importin-alpha3 und Importin7 eine Rolle spielen.
Virale Proteine wie Integrase und Transkriptionsfaktoren von Wirtszellen wie LEDCF sind der Schlüssel für die Integration des viralen Genoms.
Es verwendet die Wirtszellmaschinerie, um virale Proteine zu transkribieren und zu translatieren und Virionen zusammenzusetzen, um sie in den extrazellulären Raum freizusetzen.
Vom Lentivirus zum Lentivector
Das Genom von Retroviren hat drei offene Leserahmen (MLA) für die verschiedenen viralen Elemente. Zum Beispiel Kapsidien und Matrix (gag-Gen), Enzyme (pol-Gen) und Hülle (env-Gen).
Die Konstruktion eines viralen Vektors besteht in der Eliminierung einiger Gene des Wildvirus, beispielsweise derjenigen, die mit Virulenz zusammenhängen. Auf diese Weise kann ein viraler Vektor eukaryotische Zellen infizieren, retrotranskribieren, sich in das Genom der eukaryotischen Wirtszelle integrieren und das Transgen (eingefügtes therapeutisches Gen) exprimieren, ohne eine Krankheit zu verursachen.
Eine Methode zur Konstruktion von Lentivektoren ist die vorübergehende Transfektion. Es basiert auf der Verwendung von viralen Minigenomen (Konstrukten genannt), die nur die interessierenden Gene tragen. Die vorübergehende Transfektion besteht in der unabhängigen Abgabe von Konstrukten.
Einige Retrovektoren haben nur Hauptelemente für den Aufbau von Viruspartikeln, sogenannte nicht funktionierende Retrovektoren. Sie werden zur Transfektion von Verpackungszellen verwendet.
Vektoren mit einer Transgen-Expressionskassette können Zellen infizieren, transformieren (Transduktion) und das Transgen exprimieren.
Die Verwendung separater Konstrukte soll Rekombinationsereignisse vermeiden, die den Wildtyp-Phänotyp wiederherstellen könnten.
Lentivektortechnologie
Die Lentivektortechnologie findet breite Anwendung in grundlegenden biologischen und translationalen Studien zur stabilen Überexpression von Transgenen, zur ortsgerichteten Geneditierung, zur dauerhaften Gen-Stummschaltung, zur Stammzellmodifikation, zur transgenen Tiergenerierung und Induktion pluripotenter Zellen.
Lentivektoren sind einfach zu handhaben und produzieren Systeme. Sie sind irreversibel und sicher in das Wirtsgenom integriert. Sie infizieren Zellen, die sich teilen oder nicht.
Sie zeigen Tropismus gegenüber bestimmten Geweben, was die Therapie erleichtert. Sie exprimieren keine viralen Proteine, weshalb sie eine geringe Immunogenität aufweisen. Sie können komplexe genetische Elemente senden.
In der Grundlagenforschung wurden HIV-basierte Lentivektoren als RNA-Interferenz-Abgabesysteme (RNAi) verwendet, um die Funktion eines bestimmten Gens zu eliminieren und so die Untersuchung der Interaktion mit anderen zu ermöglichen.
Von HIV erhaltene Lentivektoren
In den frühen neunziger Jahren wurden die ersten Lentivektoren aus HVI-1 gebaut, das eng mit dem Schimpansen SIV verwandt ist. HVI-1 ist weltweit für AIDS verantwortlich.
Die erste Generation von Lentivektoren hat einen bedeutenden Anteil am HIV-Genom. Es enthält gal- und pol-Gene sowie mehrere zusätzliche virale Proteine. Diese Generation wurde mit zwei Konstrukten erstellt. Einer von ihnen, der Env ausdrückt, liefert die Verpackungsfunktionen. Ein anderer drückt alle MLAs mit Ausnahme von Env aus.
Der Transfervektor besteht aus einer Expressionskassette, die durch zwei Arten von langen Wiederholungen (LTRs) und Genen gekennzeichnet ist, die für die Verpackung und die reverse Transkription erforderlich sind.
Der zweiten Generation von Verpackungsvektoren fehlen die meisten akzessorischen Gene und sie behalten Tat und Rev. Diese Gene wurden in der dritten Generation entfernt und von einem vierten Konstrukt bereitgestellt.
Übertragungsvektoren der dritten Generation bestehen aus zwei Verpackungskonstrukten. Man codiert gal und pol. Ein anderer codiert rev. Ein drittes Konstrukt codiert die Hüllkurve, die von VSV-G abgeleitet ist. Dasjenige, das das Gen von Interesse codiert, enthält inaktivierte lentivirale LTR-Sequenzen, um eine Rekombination zu verhindern.
Im letzteren Fall erhöhen die Transkriptionsregulationselemente die Leistung der Transfergene.
Von anderen Viren erhaltene Lentivektoren
Das HIV-2-Virus ist eng mit dem grauen Magabey SIV (SIV SM ) verwandt und für AIDS in Westafrika verantwortlich. Aus diesem Virus wurden Vektoren der ersten und zweiten Generation erhalten.
In ähnlicher Weise wie bei HVI-1 wurden Vektoren aus SIV SM , EIAV (Virus der infektiösen Anämie bei Pferden), FIV (Virus der Katzenimmunschwäche) und BIV (Virus der Rinderimmunschwäche (BIV)) konstruiert. Drei Generationen EIAV-basierte Vektoren wurden für die klinische Verwendung entwickelt.
Vektoren der ersten und dritten Generation wurden aus dem Ziegenarthritis-Enzephalitis-Virus (CAEV) konstruiert. Während Vektoren der ersten Generation aus dem SIV des afrikanischen grünen Affen konstruiert wurden.
Verweise
- Da Silva, FH, Dalberto, TP, Beyer Nardi, N. 2006. Jenseits der Retrovirus-Infektion: HIV trifft Gentherapie, Genetik und Molekularbiologie, 29, 367–379.
- Durand, S., Cimarelli, A. 2011. Das Innere des lentiviralen Vektors. Viruses, 3: 132 & ndash; 159.
- Mátrai, J., Chuah, MKL, Van den Driessche, T. 2010. Jüngste Fortschritte in der Entwicklung und Anwendung lentiviraler Vektoren. Molecular Therapy, 18: 477–490.
- Milone, MC, O'Doherty, U. 2018. Klinische Verwendung von lentiviralen Vektoren. Leukemia, 32, 1529–1541.
- Sakuma, T., Barry, MA, Ikeda, Y. 2012. Lentivirale Vektoren: grundlegend bis translational. Biochemical Journal, 443, 603 & ndash; 618.