Tumor-Virologie (Arbeitsgruppe 7)

Die Tumorvirologie Gruppe beschäftigt sich mit den molekularen Ursachen der durch humane Papillomviren hervorgerufenen Tumore. Insgesamt sind ca. 15% aller Krebserkrankungen auf Infektionen durch Viren (z.B. Humane Papillomviren, Epstein-Barr-Viren, Hepatitisviren, T-Zell-Leukämieviren) zurückzuführen. Humane Papillomviren (HPV) infizieren Epithelzellen der Haut und der Schleimhäute und führen häufig zu der Bildung von Warzen auf der Haut und im Genitalbereich. In einigen Fällen kann es durch eine Infek¬tion mit HPV der so genannten high-risk Typen, insbesondere im Bereich des Gebärmutter¬halses, zu der Bildung invasiver Karzinome kommen.

Für die Prozesse der Hyperproliferation und Immortalisierung HPV-Infizierter Epithelzellen und auch für die Aufrechterhaltung des transformierten Zusatndes der Tumorzelle ist die fortgesetzte Expression der frühen viralen Gene E6 und E7 notwendig. Nach dem heutigen Stand der Forschung geht man davon aus, dass sowohl das E6- als auch das E7-Protein ihre onkogene Aktivität dadurch entfalten, dass sie mit bestimmten Proteinen der Wirtszelle interagieren und deren Funktion beeinflussen. Zunächst wurde gefunden, das E6 den Abbau des Tumorsuppressorproteins p53 bewirkt, dadurch den programmierten Zelltod nach DNA-Schädigungen verhindert und somit zur genetischen Instabilität der Wirtszelle beiträgt. E7 ist das Hauptonkogen der high-risk HPVs. Anfangs wurde gezeigt, dass E7 das Tumorsuppressorprotein pRb (Retinoblastom-Protein) und andere Regulatoren des Zellzyklus inaktiviert und somit die Proliferation der Wirtszellen stimuliert. Im folgendem wurden weitere zelluläre Bindungspartner sowohl für E6 als auch E7 beschrieben, sodass sich die Aktivität der viralen Onkoproteine E6 und E7 heute als ein sehr komplexes Netzwerk aus Virusprotein/Wirtszellprotein Interaktionen darstellt.

Die molekularen Mechanismen die der Immortalisierung und Transformation durch E7 zugrunde liegen sind nach wie vor weitestgehend unverstanden. In der Arbeitsgruppe um Werner Zwerschke wurden weitere zelluläre Proteine identifiziert, die mit dem HPV-16 E7-Protein interagieren. Hierzu gehören neben bestimmten Regulatoren des Zellzyklus (CDK-Inhibitor p27KIP1) Schlüsselenzyme des Kohlenhydratstoffwechsels (Pyruvatkinase Suptyp M2, Saure--Glucosidase), sowie Modulatoren von Wachstumsfaktoren und verschiedene Transkriptionsfaktoren. Die funktionellen Konsequenzen dieser Interaktionen werden untersucht. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Rolle dieser Protein-Protein Interaktionen bei der Deregulation der Zellproliferation und des programmierten Zelltods (Apoptose) durch HPV-16 E7.

Ein weiteres Projekt der Arbeitsgruppe ist die Entwicklung von so genannten Peptid-Aptameren, die mit den HPV-Onkoproteinen interagieren und somit deren Interaktionen mit zellulären Proteinen unterbinden können. Weiteres werden Peptid-Aptamere entwickelt die direkt an bestimmte zelluläre Targetproteine der viralen Onkoproteine binden um so die Funktion dieser, offensichtlich für die Karzinogenese wichtigen, Targetproteine zu beeinflussen. Die Peptid-Aptamere bestehen aus zufallsgenerierten 20-mer-Peptiden, integriert in das aktive Zentrum des E. coli Proteins Thioredoxin. Die in das Thioredoxingerüstprotein eingespannten Peptide haben eine wesentlich höhere Affinität als die entsprechenden freien Peptide. Es zeigte sich, dass einige dieser Peptid-Aptamere in der Lage sind, die unkontrollierte Teilung HPV-Infizierter Zellen zu blockieren und darüber hinaus die Zellen in den programmierten Zelltod zu treiben.

Schließlich beschäftigt sich das Tumorvirologielabor mit dem Nachweis des high-risk HPV E7 Proteins in Zervixbiopsien. Obwohl aufgrund epidemiologischer und biochemischer Daten bekannt ist, dass die E7-Proteine der high-risk HPVs eine entscheidende Rolle in der Zervixkarzinogenese spielen, ist nur wenig über die Expression dieser Proteine in natürlich infizierten Geweben bekannt. Das liegt hauptsächlich daran, dass geeignete Antikörper zum Nachweis dieser Proteine in Biopsien fehlen. Wir haben die E7-Onkoproteine der drei häufigsten onkogenen HPV-Typen (HPV-16, -18, -45), mittels neu generierter Antikörper immunhistochemisch in Zervixkarzinomen nachweisen können. Ziel ist es, die E7-Proteine aller derzeit bekannten high-risk HPV-Typen (ca. 16 verschiedene) in klinischem Material nachzuweisen. Dies könnte den Nachweis der high-risk HPV E7-Proteine als Tumormarker ermöglichen.