Prof. Dr. Christian Eggeling

Dem HI-Virus auf der Spur

Forscherteam macht sichtbar, wie AIDS-Erreger sich im Körper vermehrt
Prof. Dr. Christian Eggeling
Foto: Jan-Peter Kasper/FSU
  • Life

Meldung vom: 02. Oktober 2019, 20:00 Uhr | Verfasser/in: Lavinia Meier-Ewert | Zur Original-Meldung

Um Krankheiten besser behandeln zu können, müssen wir verstehen, wie sie entstehen. Einem internationalen Forscherteam unter Federführung von Dr. Cyril Favard und Dr. Delphine Muriaux vom Forschungsinstitut für Infektionskrankheiten in Montpellier in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Christian Eggeling von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) und der Universität Oxford ist es nun gelungen, mithilfe von höchstauflösender Bildgebung millisekundengenau sichtbar zu machen, wie das HI-Virus sich zwischen lebenden T-Helferzellen verbreitet und welche Moleküle es dazu benötigt. Mit superauflösender STED-Fluoreszenzmikroskopie lieferten die Forschenden erstmals einen direkten Beweis dafür, dass der AIDS-Erreger zum Vervielfältigen ein bestimmtes Lipidmilieu schafft. „Damit haben wir eine Methode geschaffen, um zu erforschen, wie sich diese Vermehrung potenziell verhindern lässt“, so Eggeling. Die Ergebnisse veröffentlichte das Forschungsteam, dem auch Wissenschaftler aus Barcelona und dem australischen Southport angehörten, am 2. Oktober 2019 im Fachmagazin "Science Advances".

In den Fokus nahmen die Forschenden die Schleuse, durch die das HI-Virus (Human Immunodeficiency Virus/Erworbenes Abwehrschwäche-Syndrom) wieder aus der Zelle heraustritt, nachdem es sie infiziert hat: die Plasmamembran der Wirtszelle. Als Marker diente ihnen dabei das Protein Gag, das die Vorgänge bei dem Zusammenbau der Viruspartikel vor deren Wiederaustritt koordiniert. „Dort, wo sich dieses Protein sammelt, laufen die entscheidenden Prozesse ab, die dazu führen, dass die Viren sich freisetzen und weitere Zellen infizieren“, erläutert Christian Eggeling. Um diese zu entschlüsseln, haben sich die Forschenden die Diffusion an diesem Ort der Knospung — des „budding“ — des Viruspartikels angesehen. Sie fanden heraus, dass nur bestimmte Lipide mit dem HI-Virus wechselwirken. Zwar waren diese Lipide prinzipiell schon vorher bekannt, aber das Forscherteam konnte diese Wechselwirkung erstmals direkt an der lebenden und infizierten Zelle nachweisen.

Angriffspunkt, um die Vermehrung des Virus zu verhindern

Damit haben wir einen potenziellen Angriffspunkt, an dem antivirale Medikamente ansetzen könnten“, so Christian Eggeling. „Zu wissen, welche Moleküle das HI-Virus braucht, um aus der Zelle herauszutreten und sich zu vervielfältigen, ist eine entscheidende Voraussetzung, um zu erforschen, wie sich dies verhindern lässt. Mit unserer Technik können wir das jetzt direkt und live verfolgen.“ Mit seinem Team will Eggeling nun Antikörper entwickeln, die genau diese Moleküle angreifen — und so die Verbreitung des Virus unterdrücken.

Wir wollen diese Antikörper nicht nur in medizinischer Hinsicht untersuchen, sondern herausfinden, wie man ihre biophysikalische Wechselwirkung nutzen kann, um ihre Wirksamkeit zu verstärken“, umschreibt Eggeling sein Forschungsprogramm. „Dazu analysieren wir biologische Vorgänge — nämlich die Interaktion von Zellen und Molekülen — mithilfe physikalischer Parameter wie Diffusion.“ Vor einem guten Jahr ist der Physiker von Oxford nach Jena gewechselt. Neben seiner Professur für „Superresolution Microscopy“ an der Universität leitet er am Leibniz-IPHT die Forschungsabteilung „Biophysikalische Bildgebung“. Er führt zudem noch seine Arbeitsgruppe in der MRC Human Immunology Unit und am Wolfson Imaging Centre des Weatherall Institute of Molecular Medicine der Universität Oxford.

Bewegung markierter Moleküle in Echtzeit verfolgen

Um auf kleinster, molekularer Ebene zu verstehen, wie Krankheiten entstehen, kombiniert Christian Eggeling räumlich superauflösende Fluoreszenzmikroskopie-Techniken mit Methoden, die es ermöglichen, die Bewegung markierter Moleküle in Echtzeit zu verfolgen. So können er und sein Forscherteam einzelne Moleküle — etwa in Zellmembranen — in lebenden Zellen räumlich und zeitlich untersuchen. „Das ermöglicht es uns, zelluläre Mechanismen auf molekularer Ebene zu enthüllen, die für bisherige Untersuchungsmethoden viel zu schnell sind und auf viel zu kleinen räumlichen Skalen ablaufen.“

Neue superauflösender Fluoreszenzmikroskopietechniken hat Christian Eggeling zuvor bereits am Göttinger Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in der Gruppe von Stefan W. Hell erforscht. Stefan Hell erhielt dafür zusammen mit Eric Betzig und William E. Moerner im Jahr 2014 den Nobelpreis für Chemie. In Jena möchte Eggeling nun in enger Zusammenarbeit mit Biologen und Medizinern herausfinden, wie man diese Methoden nutzen kann, um Krankheiten frühzeitiger und genauer zu erkennen und möglicherweise sogar zu verhindern.

Original-Publikation:
Favard, J. Chojnacki, P. Merida, N. Yandrapalli, J. Mak, C. Eggeling, D. Muriaux: HIV-1 Gag specifically restricts PI(4,5)P2 and cholesterol mobility in living cells creating a nanodomain platform for virus assembly. In: Science Advances 2019, 5.

Kontakt (in Jena):

Christian Eggeling, Univ.-Prof. Dr.
Raum E005
Helmholtzweg 4
07743 Jena
Diese Seite teilen
Die Uni Jena in den sozialen Medien:
Ausgezeichnet studieren:
  • Logo der Initiative "Total E-Quality"
  • Logo des Best Practice-Club "Familie in der Hochschule"
  • Logo des Projekts "Partnerhochschule des Spitzensports"
  • Qualitätssiegel der Stiftung Akkreditierungsrat - System akkreditiert
Zurück zum Seitenanfang