AG Goffinet - Angeborene Immunität und Virale Evasion

DZIF – HIV Reservoir – Regulation der HIV-1-Persistenz und -Reaktivierung, https://www.dzif.de/de/remission-und-heilung, since 2021

Im Projekt "HIV Reservoir" der TTU-HIV trägt unsere Gruppe dazu bei, die zellulären und viralen Mechanismen der HIV-1-Persistenz, -Latenz und -Reaktivierung zu verstehen, und Strategien zu entwickeln, die das HIV-1 Reservoir identifiziert und gezielt angreifen können. Hierzu führen wir Einzelzell-basierte Analysen von CD4⁺ T-Zellen von HIV-1-positiven Individuen und HIV-1-negativer Kontrollen durch, unter anderem Einzelzell-RNA-Sequenzierung und -Chromatinakzessibilitätsassays. In diesen Analysen untersuchen wir, welche Veränderungen auf zellulärer und viraler Ebene durch Behandlung mit Latenz-revertierenden Agenzien induziert werden. Ein besseres Verständnis dieser Vorgänge ist für das Voranbringen einer HIV-1-Heilungsstrategie unabdinglich.

HECTOR Stiftung - HIV-1 Elite Controller: Analyse des basalen zellulären Status und HIV-1 Reaktivierung, https://www.hector-stiftung.de/medizinische-forschung/aidsforschung/m2101, seit 2021

Elite Controller der HIV-1-Infektion halten die Viruslast trotz fehlender antiretroviraler Therapie manchmal über Jahre hinweg unter der Nachweisgrenze und die CD4⁺ T-Zellzahlen stabil. In Bezug auf die Entwicklung von HIV-1-Heilungsstrategien sind die Merkmale dieser Personen besonders wertvoll und bieten einen Ansatz für das Verständnis funktioneller HIV-1-Heilungsmechanismen. Das Phänomen des Elite Control ist selten und gilt für weniger als 0,5% der HIV-1-Positiven. Im Rahmen dieses Projekts arbeiten wir, gemeinsam mit Prof. Clara Lehmann, Uniklinik Köln, und Prof. Dr. Julian Schulze zur Wiesch, UKE, an der Charakterisierung zellulärer Korrelate der natürlichen HIV-1-Kontrolle in Blutzellen und im Darm-assoziierten Immungewebe von HIV-1-Elite Controller. Zudem befassen wir uns mit der Suszeptibilität latent infizierter Zellen von Elite Controller gegenüber der Reaktivierung von HIV-1. Hierbei wenden wir modernste Einzelzellanalysetechnologien, sowie ultrasensitive HIV-1 p24-Kapsid-ELISA-basierte und durchflusszytometrische Quantifizierung des translationskompetenten HIV-1-Reservoirs an. Ein besseres Verständnis der zellulären Korrelate zur natürlichen HIV-1-Kontrolle könnte den Weg für verbesserte funktionelle HIV-1-Heilungsansätze ebnen.

DFG/ANRS COALITION - Neu-auftretende Alphavirus-Infektionen und ihr Verlauf in Zellen, Organismen und Populationen (Projektleiter: Drexler und Goffinet (beide Charité, Berlin); de Lamballerie (Aix Marseille Université); Meertens (Inserm, Paris), seit 2021

Alphaviren verursachen schwere akute und chronische Erkrankungen im Menschen. Im Falle des Chikungunya-Virus (CHIKV) kann sich eine langanhaltende schwere Arthralgie ausbilden. In Lateinamerika trifft CHIKV auf zwei weit verbreitete, verwandte autochthone Alphaviren, das Mayaro-Virus (MAYV) und Una-Virus (UNAV). Das Zusammenspiel von Alphaviren mit dem Immunsystem ist noch wenig verstanden. Im Projekt COALITION, gemeinsam mit Prof. Felix Drexler, Prof. Xavier de Lamballerie and Dr. Laurent Meertens untersuchen wir die Immuninteraktion und Epidemiologie von Alphaviren auf Ebene individueller Zellen, ganzer Organismen und von Populationen. Auf zellulärer Ebene untersucht unsere Gruppe den zellulären Status und zell-intrinsische angeborene Immunantworten gegenüber alphaviralen Infektionen, und den Einfluss von Antikörpern auf die Infektion. Auf Ebene ganzer Organismen untersucht COALITION immunvermittelte Verstärkung in akut mit CHIKV infizierten Patienten unter Berücksichtigung zurückliegender Alphavirusinfektionen. Auf Populationsebene wird durch serologische Studien, Modellierung und phylogeographische Rekonstruktionen untersucht, ob eine MAYV-spezifische Herdimmunität die CHIKV-Ausbreitung in Lateinamerika beeinflusst. Die in COALITION erbrachten Ergebnisse werden unser Verständnis der alphaviralen Pathogenese und Ausbreitung verbessern und Einfluss auf Impfprogramme gegen diese neu-auftretenden Pathogene ausüben.

DFG-Sonderforschungsbereich 900 Chronische Infektionen: "Mikrobielle Persistenz und ihre Kontrolle", www.sfb900.de, Projekt C8, seit 2014

Nach zellvermittelter Erkennung virustypischer Muster in infizierten Zellen gebildet, werden Interferone sezerniert, binden den Interferon-Rezeptor auf benachbarten Zellen und warnen diese vor einer bevorstehenden Virusinvasion. Diese Bindung induziert über einen spezifischen Signalweg die Synthese mehrerer Interferon-stimulierbarer Gene, den sogenannten ISGs ("interferon-stimulated genes"), viele davon mit antiviraler Aktivität. Ein ISG ist lgals3bp, welches für das Glykoprotein 90K kodiert. 90K reduziert die Infektiösität neu gebildeter HI-Viren, indem es die virale Inkorporation der HIV-Hüllproteine verhindert (Lodermeyer et al., Retrovirology 2013). Ausgehend von Trunkationsmutanten des 90K-Proteins wird untersucht, welche Proteinregionen von 90K essentiell und ausreichend für seine antivirale Funktion sind. Gleichzeitig machen wir uns 90K-Proteine humanverwandter Spezies zunutze, die teilweise einen hohen Grad an Sequenzhomologie mit dem humanen Ortholog, jedoch keinen antiviralen Effekt aufweisen. Diese "natürlichen" Varianten von 90K sind wertvolle Werkzeuge auf der Suche nach dem Wirkmechanismus und beleuchten außerdem den Grad der evolutionären Konservierung der antiviralen Funktionen von 90K (Lodermeyer et al., Journal of Virology 2018). Langfristiges Ziel ist es, einen neuen Angriffspunkt für eine anti-HIV-Therapie zu identifizieren. SERINC5, eine weiteres antivirales Protein, reduziert die Infektiösität von HIV-1 Partikeln, indem es die Fusogenität des viralen Glykoproteins beeinträchtigt. Das akzessorische HIV-1 Protein Nef ist in der Lage, den antiviralen Effekt von SERINC5 zu antagonisieren. Mit Hilfe von T-Zell-Linien, in denen wir das SERINC5-Gen über CRISPR/Cas9 mit der kodierenden Sequenz eines HA-Epitops ausgestattet haben, studieren wir grundlegende Charakteristika der SERINC5-Expression und untersuchen, wie HIV-1 Nef das endogene SERINC5-Protein antagonisiert. Ein besseres Verständnis der SERINC5-vermittelten Restriktion hilft, besonders vulnerable Schritte des HIV-1-Replikationszyklus zu identifizieren, auf die dann therapeutisch abgezielt werden kann.

DFG-Schwerpunktprogramm 1923, "Innate Sensing and Restriction of Retroviruses", spp1923.de, seit 2016

Im Zuge einer HIV-1-Infektion von T-Zellen kann der zytosolische DNA-Sensor cGAS virale DNA erspüren. In Kokulturen mit Makrophagen erlauben HIV-1 Env-vermittelte Membranfusions-Poren den horizontalen Transfer des cGAS-Produkts und zyklischen Dinukleotids cGAMP von T-Zellen zu Makrophagen, wo es eine STING-abhängige Expression antiviraler Botenstoffe und Effektormoleküle aktiviert (Xu und Ducroux et al., Cell Host & Microbe 2016). In Monokulturen von Makrophagen und T-Zellen jedoch antagonisiert HIV-1 die Aktivierung dieses zellulären Verteidigungsmechanismus´. Während die zugrundeliegenden Mechanismen in Makrophagen recht gut aufgeklärt sind, ist unser Wissen um die fehlende antivirale Antwort in HIV-1-infizierten T-Zellen gering. In diesem Projekt untersuchen wir die Effektivität des cGAS-vermittelten DNA-Sensing-Signalwegs in primären, HIV-1-infizierten T-Zellen und ergründen das Fehlen der Induktion einer wirkungsvollen Immunantwort in diesem Zelltyp.

Deutsch/Afrikanisches DFG-Kooperationsprojekt mit Dr. Eduardo Samo Gudo, NIH Maputo, Mozambik, seit 2018

Das Chikungunyavirus (CHIKV) ist ein wieder-auftretendes Virus, welches sich von Afrika aus vor allem in andere tropische und subtropische Gebiete verbreitet hat, aber auch bereits in gemäßigten Klimazonen wie Südeuropa Krankheitsfälle verursacht hat. Da das Virus neben akuten Symptomen wie hohem Fieber auch chronische Beschwerden, wie etwa Arthritis-ähnliche Gelenkschmerzen, verursachen kann, werden prophylaktische und therapeutische Optionen dringend benötigt. Wir untersuchen, in einem ex vivo-Primärzellmodell, wie das Virus die Wirtszelle bindet und infiziert sowie welche induzierten antiviralen Antworten zu einer Beeinträchtigung der Infektion und Virusausbreitung führen. Mit Hilfe unterschiedlicher Reporterviren können wir, in funktionellen und mikroskopischen Assays (u.a. konfokales live cell imaging), die unterschiedlichen Schritte der Infektion vom Zelleintritt bis zur Produktion neuer Partikel und den Zelltropismus dieses Virus untersuchen. Weiterhin befassen wir uns in Kooperation mit Dr. Eduardo Samo Gudo, NIH Maputo, Mozambik, mit der genetischen Variabilität von CHIKV und suchen nach immunologischen und genetischen Korrelaten der Chronifizierung vs. Rekonvaleszenz in infizierten Patienten. Schließlich untersuchen wir in Kooperation mit Prof. Eike Steinmann (Universität Bochum) die Stabilität des CHIKV und testen gängige Desinfektionsmethoden zur Inaktivierung dieses Virus (Franz et al., Journal of Infectious Diseases, 2018).

Helmholtz/EU-Partnering Consortium MCMVaccine, seit 2018

In einem internationalen Team mit Wissenschaftlern vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig, vom TWINCORE, Hannover und der Universität Rijeka und Universität Zagreb, Kroatien, entwickeln und validieren wir CMV-basierte Impfvektoren gegen die Chikungunyavirus-Infektion.