Hochauflösende Bildgebung enthüllt HTLV-Virusstruktur für potenzielle Krebstherapie
Forscher nutzten Cryo-EM/ET-Bildgebung, um die HTLV-Kapsidprotein-Struktur zu analysieren und Einblicke in den Virusaufbau sowie potenzielle therapeutische Ziele für adulte T-Zell-Leukämie/Lymphome zu gewinnen. Die Studie identifizierte, wie der Virus zusammengesetzt und reproduziert wird, mit Erkenntnissen, die das Arzneimitteldesign ähnlich wie bei HIV-Behandlungen beeinflussen könnten. Diese Forschung adressiert einen kritischen Bedarf, da es derzeit keine zugelassenen Therapeutika für HTLV-Infektionen gibt.
Neue Forschungsergebnisse der University of Minnesota School of Dentistry und des Masonic Cancer Center liefern wichtige neue Einblicke in die Struktur eines menschlichen Virus, der Blutkrebs verursacht. Das Forschungsteam analysierte das humane T-Zell-Leukämie-Virus (HTLV), ein menschliches Retrovirus, das adulte T-Zell-Leukämie/Lymphome verursacht und mit HIV verwandt ist, mithilfe hochauflösender Bildgebungstechniken, um herauszufinden, wo Therapien erfolgreich sein könnten.
Die Forscher verwendeten kryogene Transmissionselektronenmikroskopie und -tomographie (Cryo-EM/ET) – Bildgebungstechniken, die hochauflösende, 3D-Bilder zellulärer Strukturen erzeugen, indem Proben vor der Bildgebung extrem schnell auf sehr niedrige Temperaturen gefroren werden – um das HTLV-Kapsidprotein zu untersuchen. Ein Kapsidprotein ist die Hülle, die einen Virus umgibt, sein genetisches Material schützt und eine entscheidende Rolle bei seiner molekularen Assemblierung spielt. Dies ist ein vielversprechendes Ziel für die Behandlung von HTLV, da Forscher diese Methode kürzlich erfolgreich zur Behandlung von HIV eingesetzt haben.
Mithilfe des Cryo-EM/ET-Prozesses können Forscher erfolgreich die Struktur des Kapsidproteins untersuchen – ein leistungsstarkes Werkzeug, das bei der Entwicklung strukturbasierter Arzneimitteldesigns helfen kann. Erstmals konnten Forscher identifizieren, wie der Virus zusammengesetzt und reproduziert wird. In einem Beispiel maßen die Forscher den Abstand zwischen dem Kapsidprotein und der äußeren Schicht des Virus, was Informationen darüber liefert, wie das Kapsidprotein innerhalb des Viruspartikels verteilt ist.
Das Team fand heraus, dass ein spezifisches negativ geladenes Molekül, das für den Aufbau von HIV-Partikeln benötigt wird, auch zur Behandlung von HTLV verwendet werden kann, aber nicht erforderlich ist. Dies könnte das Arzneimitteldesign beeinflussen, da dies ein Ort ist, an dem Investigationsmedikamente für HIV binden.
"Diese hochauflösenden Bilder werden nützlich sein, um uns zu helfen zu verstehen, warum die HTLV-Infektiosität stark damit korreliert, mit Zellen assoziiert zu sein, wo sich der Virus durch direkten Zell-zu-Zell-Kontakt ausbreitet", sagte der Direktor des Institute for Molecular Virology. "Dies bleibt eine langjährige Frage auf diesem Gebiet und könnte helfen, die Gestaltung von Behandlungen für HTLV-Infektionen zu leiten – eine äußerst wichtige Aufgabe, wenn man bedenkt, dass es derzeit keine solchen zugelassenen Therapeutika gibt."
Das Team plant weitere Forschungen, um zu untersuchen, wie das HTLV-Kapsidprotein beim Aufbau von Viruspartikeln hilft und zu identifizieren, wie Therapeutika wie antivirale Medikamente darauf ausgerichtet werden könnten, diesen Prozess zu stören. Das Team der University of Minnesota arbeitete bei dieser Studie mit Forschern der University of Delaware und der University of Central Florida zusammen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Communications veröffentlicht.