Molekulare Mechanismen des Therapie-Escape durch Resistenzmuster innerhalb der Hepatitis C Virus NS3-Protease

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Welsch
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238386962

Medikamentenresistenz spielt eine entscheidende Rolle in der Therapie der chronischen Hepatitis C mit direkt antiviralen Substanzen. Mit der Verfügbarkeit hochsensitiver Sequenziertechnologien werden immer umfangreichere Muster an Haupt- und Nebenvarianten in der Anwendung linearer und makrozyklischer Inhibitoren der NS3-Protease identifiziert. Unter medikamentösem Druck entscheidet neben dem Resistenzniveau insbesondere die virale Fitness einer Virusvariante über deren Selektion. Hierbei spielen Muster an resistenten und kompensatorischen Aminosäureaustauschen eine bedeutende Rolle, da sie dem HC-Virus Resistenzentwicklung ermöglichen und parallel seine virale Fitness optimieren. In diesem Projekt werden statistische Lernverfahren auf klonale und deep sequencing Daten aus der klinischen Anwendung von NS3-Proteaseinhibitoren angewendet. Dabei werden Genotyp-Phänotyp Beziehungen untersucht und mit Mustern aus NS3-Aminosäureaustauschen korreliert. Die identifizierten Muster werden schließlich auf zweidimensionale Proteinstrukturnetzwerke der NS3-Protease abgebildet, welche aus experimentellen 3D-Strukturen und Moleküldynamiksimulationen berechnet werden. Muster an Austauschen werden in Replikonsystemen, zellfreien Assays und im infektiösen Zellkultursystem H77S.3 phänotypisch charakterisiert um Strukturnetzwerke mit den experimentellen Resistenz- und Fitnessdaten zu annotieren. Mittels mathematischer Algorithmen können so Zusammenhänge zwischen Austauschen identifiziert und molekulare Mechanismen bei Fitnesskompensation und Resistenzentwicklung differenziert werden. Auf diese Weise werden funktionell und strukturell wichtige Residuen der NS3-Protease identifiziert und deren Rolle beim Therapie-Escape aufgeklärt. Der dargestellte Ansatz ermöglicht eine präzise Zuordnung Wirkstoff-spezifischer Resistenzprofile mit dem Ziel eines möglichst effektiven Einsatzes spezifisch antiviraler Medikamente und der Vermeidung von Resistenzentwicklungen und Therapieversagern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Stanley M. Lemon; Professor Dr. Thomas Lengauer; Professor Dr. Christoph M. Sarrazin; Professor Dr. Robert Tampé; Professor Dr. Stefan Zeuzem