HIV breitet sich auch durch Zell-Zell-Kontakte aus

  • Dr. Stefanie Reinberger
  • Medizinische Nachrichten
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Kernaussagen

  • In einem 3-deimensionalen Zellkultursystem breitet sich HIV-1 vorwiegend durch direkten Zell-Zell-Kontakt aus.
  • Die Ausbreitung über freigesetzte Viruspartikel wird in diesem System unterdrückt.

 

Hintergrund

Selbst nach mehr als 30 Jahren intensiver HIV-Forschung gibt das Virus noch immer Rätsel auf. So sind viele Aspekte der Ausbreitung der HI-Virus im Körper noch nicht ausreichend verstanden. Bislang ging man davon aus, dass infizierte Zellen Viruspartikel freisetzen, die dann diffundieren und andere Zellen infizieren. Als alternativer Ausbreitungsweg wird auch eine direkte Übertragung von Zelle zu Zelle diskutiert. Allerdings ist noch unklar, in welchem Maße dies stattfindet. Während die Virusausbreitung bislang vorwiegend in 2-dimensionalen Zellkulturen untersucht wurde, die nicht die physiologischen Bedingungen im Körper widerspiegeln, liegt der vorliegenden Arbeit ein dreidimensionales Kultursystem zugrunde. Darin wurde beobachtet, inwiefern und in welchem Umfang direkte Zell-Zell-Kontakte als Ausbreitungsweg in Frage kommen.

 

Studiendesign

Experimentelle Laborstudie mit einem neuartigen Zellkultursystem, das auf einem dreidimensionalen Kollagen-Gerüst basiert. Zellen können sich in dieser gewebeähnlichen Struktur frei bewegen. In dieser Umgebung wurden HIV-infizierte CD4-positive T-Helferzellen über mehrere Wochen beobachtet. Erfasst wurde eine Vielzahl von Faktoren wie Zellbewegungen, Zell-Zell-Kontakte, Virusvermehrung und Untergang von CD4-positiven Zellen. Aus den komplexen Datensätzen wurden Modelle erstellt, um das Verhalten der Zellen zu charakterisieren und im Computer zu simulieren.

 

Hauptergebnisse

  • Die dreidimensionale Umgebung unterdrückt im Zellkultursystem eine Infektion durch freie Viruspartikel.

  • Statt dessen wird die direkte Virusübertragung durch Zell-Zell-Kontakte gefördert.

  • Für eine produktive Übertagung von HIV muss der Zell-Zell-Kontakt mindestens 25 Minuten anhalten.

  • Die Virus-Übertragung dauerte im Kultursystem im Durchschnitt rund 60 Minuten, aber auch kürzere Übertragungszeiten von rund 20 Minuten wurden beobachtet.

  • Die Beweglichkeit der Zellen sowie die Zelldichte erwiesen sich im Experiment als entscheidende Faktoren dafür, auf welchem Weg sich HIV in Zellkulturen ausbreitet und wie effizient.

 

Bedeutung

„Studien zur HIV-Ausbreitung werden im Labor meist in einfachen Zellkulturexperimenten in Kunststoffschalen durchgeführt, die nicht die komplexe Architektur und Heterogenität eines Gewebes widerspiegeln“, erläutert Studienleiter Prof. Oliver Fackler vom Zentrum für Integrative Infektionsforschung des Universitätsklinikums Heidelberg. Mit dem 3-dimensionalen Kultursystem lässt sich die Situation im Gewebe besser nachahmen. Tatsächlich stellte sich heraus, dass die Virusausbreitung in der 3-dimensionalen Kultur anders abläuft als bislang in der 2-dimensionalen Zellkultur beobachtet. Das ermöglicht entscheidende neue Erkenntnisse und Einblicke in die Vorgänge bei einer HIV-Infektion.

 

Finanzierung

Deutsche Forschungsgemeinschaft und andere