Rekombinante Ektromelieviren zur Expression des Fluoreszenzmarkers mCherry

Volz, Asisa Katharina (2012): Rekombinante Ektromelieviren zur Expression des Fluoreszenzmarkers mCherry. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

Das Ektromelievirus, der Erreger der Mäusepocken, wird dem Genus der Orthopockenviren zugeordnet und gehört zu den Vertretern, die nur für einen Wirt virulent sind. Das Ektromelievirus ist spezifisch an die Maus adaptiert und induziert dort eine zyklisch, systemische Infektionskrankheit. An der Ausbildung dieser letalen Erkrankung sind vermutlich eine Vielzahl regulatorischer Virusproteine beteiligt, die sehr genau an das Immunsys-tem der Maus angepasst sind. Kandidaten für sogenannte Immunevasi-onsgene sind für fast alle Orthopockenviren identifiziert und beschrieben. Aufgrund limitierter Untersuchungsmöglichkeiten ist aber noch sehr wenig über die Funktionen dieser Gene bekannt, vor allem mit welchen Mecha-nismen die hier kodierten Faktoren agieren, um in vivo die Entwicklung eines fatalen Krankheitsverlaufes zu fördern. Das Ziel dieser Arbeit war es, einen neuen experimentellen Ansatz für die Analyse der Pathogenesemechanismen der Ektromelievirusinfektion in vitro und in vivo in der Maus zu entwickeln. Die Strategie beruhte auf der Markierung des Ektromelievirus mit einem rekombinanten Gen zur Ex-pression eines Fluoreszenzproteins. Dieser Reporter sollte neue nützliche Einblicke in den Ablauf des Lebenszyklus des Erregers ermöglichen, gleichzeitig sollte das fluoreszenzmarkierte Virus im Vergleich zu nicht rekombinantem Ektromelievirus unveränderte biologische Eigenschaften besitzen. Als Fluoreszenzmarker diente in der hier vorliegenden Arbeit das Protein mCherry, das mit den etablierten Detektionssystemen den best-möglichen Nachweis virusinfizierter Zellen in vitro und in vivo ermöglichen sollte. Zunächst konnte zur Generierung eines rekombinanten Ektromelie-mCherry Virus im Genom des Ektromelievirus ein neuartiger Insertionslo-kus identifiziert werden. Der Einbau der Fremdgensequenzen in den Zwi-schengenlokus EVM063 und EVM064 interferierte nicht mit anderen funk-tionellen Bereichen des Ektromeliegenoms und erlaubte die Herstellung stabiler rekombinanter Ektromelieviren. Die neue Insertionsstelle kann somit in Zukunft auch für die Konstruktion anderer gentechnisch modifi-zierter Ektromelieviren eingesetzt werden. Nach der erfolgreichen Rekom-bination des Ektromelie-mCherry Virus wurden drei voneinander unab-hängige klonale Isolate dieses Virus gewonnen und einer detaillierten Charakterisierung in in vitro Infektionsexperimenten unterzogen. Das mCherry Protein erwies sich hierbei als ein ausgezeichnetes molekularbio-logisches Werkzeug zur direkten Markierung der Infektion unterschiedli-cher Zielzellen mit Ektromelievirus. Jedes der drei untersuchten rekombi-nanten Ektromelieviren vermittelte eine deutlich sichtbare rote Fluores-zenz infizierter Zellen bereits innerhalb eines einzigen Infektionszyklus (12 Stunden nach Infektion). Zur Prüfung ob Einbau und Expression des Re-portergens das natürliche Infektionsverhalten des Ektromelievirus beein-flusst, wurde das Wachstum der drei rekombinanten Ektromelieviren in verschiedenen etablierten Zelllinien und in in vitro präparierten primären Mauszellen analysiert. Alle Ektromelie-mCherry-Viren wiesen eine mindes-tens genau so gute Vermehrungsfähigkeit wie das nicht rekombinante Ektromelie-Wildtypvirus auf. Zudem identifizierten die vergleichenden Un-tersuchungen das Ektromelie-mCherry-Virus 1 als das Virus mit den bes-ten Wachstumseigenschaften auf permanenten und primären Zellkulturen. Dieses Virus bietet sich daher als eine besonders vielversprechende Aus-gangsbasis für die Herstellung von gezielt mutierten Viren und für weitere Untersuchungen in in vitro und in vivo Infektionsexperimenten an. Mit den in dieser Arbeit dargestellten Experimenten ist es zum ersten Mal gelun-gen, rekombinante mCherry-markierte Ektromelieviren zu konstruieren, die in allen untersuchten biologischen Eigenschaften mit einem hoch virulen-ten Ektromelie-Wildtypvirus übereinstimmen. Die zukünftige Nutzung die-ser Viren verspricht völlig neue Einblicke in die molekularen Mechanismen der Wechselwirkung zwischen einem wirtspezifischen Orthopockenvirus und seinem natürlichen Wirt. Als Ergebnis erwartet werden dürfen ein um-fassenderes Verständnis zur Pathogenese systemischer Virusinfektionen und grundlegende Erkenntnisse zur Funktion der Immunabwehr. Beides sind wichtige Voraussetzungen für die Entwicklung neuer wirksamer Impf-stoffe und Therapieansätze.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 21. Juli 2012
• 1. Bericht­erstatter:in: Sutter, Gerd