Phänotypische Analyse der Hepatitis C Virus Evolution nach Lebertransplantation: Mechanismen der Anpassung durch schnelle Adaptation viraler Replikationsfitness

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Lohmann
• Fachliche Zuordnung: Virologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519777725

Das Hepatitis-C-Virus (HCV) ist ein Positivstrang-RNA-Virus, das zur Familie der Flaviviridae gehört und ein wichtiger menschlicher Krankheitserreger ist, der schwere Lebererkrankungen verursacht. HCV gehört zu den variabelsten Viren und bildet bei jedem Patienten eine höchst unterschiedliche Quasispezies, aber bisher ist nur sehr wenig über die Auswirkungen des Virusisolats auf den Ausgang der Infektion oder den Verlauf der Krankheit bekannt. Wir haben die Virusevolution bei einem lebertransplantierten Patienten verfolgt und festgestellt, dass die Virusvielfalt nach einer Lebertransplantation drastisch abnimmt, während die RNA-Replikationsfähigkeit stark zunimmt. Wir identifizierten eine hochvariable Region im HCV-Nichtstrukturprotein (NS)5A, die wir nun als RFDR (replication fitness determining region) bezeichnen und die die RNA-Replikationseffizienz durch die Anhäufung von Mutationen deutlich erhöht. Bislang scheint der Phänotyp eher mit der Anzahl als mit der Art der Mutationen zusammenzuhängen. Darüber hinaus fanden wir eine eindeutige Korrelation zwischen dem Auftreten hochreplizierender RFDR-Mutanten nach LTX bei Patienten, die eine fibrosierende cholestatische Hepatitis (FCH) entwickeln. Das weist auf einen wesentlichen Beitrag der HCV-Replikationsfitness zur direkten viralen Pathogenese hin, zumindest unter Immunsuppression. Das Projekt zielt darauf ab, die allgemeine klinische Bedeutung von RFDR-Varianten, die Definition von Sequenzmustern, die die RNA-Replikationsfitness steuern, und den Mechanismus zu verstehen, wie die RFDR die RNA-Replikation reguliert. Unsere zentrale Hypothese, basierend auf Literaturdaten, ist, dass die RFDR die virale Polymeraseaktivität reguliert. Wir werden zunächst eine breitere Palette von Post-LTX-HCV-Varianten mit unterschiedlichen Krankheitsverläufen untersuchen, um weitere Belege für die Rolle der Replikationsfitness bei der Pathogenese zu erhalten. Ein weiteres Ziel beschäftigt sich mit der Evolution der RFDR in Isolaten vor und nach LTX. Wir werden außerdem Hinweisen in der Literatur nachgehen, die einen Beitrag von RFDR-Varianten zur Entwicklung von hepatozellulären Karzinomen, zum Versagen der direkten antiviralen Therapie und zu allgemein hohen Virustitern indizieren. Die Summe der analysierten Einzelvarianten wird dazu dienen, definierte Sequenzdeterminanten für die Replikationseffizienz zu identifizieren und validieren, um sequenzbasierte Vorhersagen zu ermöglichen und ein mechanistisches Verständnis zu unterstützen. Schließlich werden wir den Mechanismus der Regulierung der RNA-Replikation durch die RFDR untersuchen. In einem ersten Schritt werden In-vitro-Assays auf der Grundlage von gereinigter HCV Polymerase und NS5A-Varianten verwendet, um regulatorische Aktivitäten von RFDR-Varianten zu ermitteln, die mit der RNA-Replikationsfähigkeit korrelieren. Zellbasierte Studien werden die In-vitro-Analyse ergänzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen