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Titelaufnahme

Titel
HIV gene therapy using zinc finger nucleases (ZFNs) and transcription activator-like effector nucleases (TALENs) / by Kerstin Schmidt
Weitere Titel
Human immunodeficiency virus gene therapy using zinc finger nucleases (ZFNs) and transcription activator-like effector nucleases (TALENs)
VerfasserSchmidt, Kerstin
Begutachter / BegutachterinStoiber, Heribert ; Fehse, Boris
Betreuer / BetreuerinLaer, Dorothee von
Erschienen2014
UmfangIV, 139 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Med. Univ., Diss., 2014
Datum der AbgabeJuli 2014
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Zinkfingernukleasen (ZFN) / Transcription activator-like effector Nukleasen (TALEN) / HIV Gentherapie / Genotoxizität
Schlagwörter (EN)Zinc finger nucleases (ZFNs) / Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) / HIV gene therapy / Genotoxicity
Schlagwörter (GND)Aids / Gentherapie / Zink-Finger-Proteine / Nucleasen / CCR5-Rezeptor
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-651 Persistent Identifier (URN)
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HIV gene therapy using zinc finger nucleases (ZFNs) and transcription activator-like effector nucleases (TALENs) [7.04 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

HIV ist nach wie vor unheilbar. Eine vielversprechende Alternative ist HIV Gentherapie mittels Designernukleasen, wie Zinkfingernukleasen (ZFN) und Transcription activator-like effector Nukleasen (TALEN), die das CCR5 Gen zerstören. Eine Möglichkeit, um die Anwendung für Patienten mit CXCR4 -tropen Virus zu erweitern, wäre das Einbringen eines membranverankerten Fusioninhibitors (maC46) in das zerstörte CCR5 Gen. Die Zerstörung des CCR5 Gens konnte in verschiedenen Zelllinien für ZFN und TALEN gezeigt werden. Die Integration von maC46 in den CCR5 Lokus wurde durch einen adenoviralen Vektor in T Zellen gezeigt. Genmodifizierte Zellen zeigten eine reduzierte CCR5 Expression und eine reduzierte Viruslast nach Infektion mit einem CCR5-tropen Virus. Da nur eine sehr geringe Menge an Zellen genmodifiziert war, konnte keine Selektion von maC46 genmodifizierten Zellen nachgewiesen werden. Außerdem wurde das Risiko einer möglichen Stammzelltherapie mit den CCR5 ZFN untersucht. In dem hier beschriebenen „worst case“ Genotoxizitätsmodel wurden die humanen CCR5 ZFN durch lentiviralen Gentransfer stabil in murinen Stammzellen exprimiert. Die erste Kohorte, mit einer geringeren Vektor Dosis, war unauffällig. Die zweite Kohorte, behandelt mit einer höheren Vektor Dosis, entwickelte das Myelodysplastische Syndrom. Die lentiviralen Integrationsstellen waren für beide Kohorten unauffällig. Das hier beschriebene Krankheitsbild könnte durch unkontrollierte ZFN Aktivität im murinen Genom und daraus folgender genomischer Instabilität entstanden sein. Schlussfolgernd wurde die maximal mögliche Dosis an ZFN in Stammzellen erreicht, die weitaus höher ist, als die in der Klinik bei transientem Gentransfer verwendete Menge. Folglich sind ZFN eine sichere Möglichkeit für HIV Gentherapie.

Zusammenfassung (Englisch)

Although a broad panel of antiviral drugs has become available for the therapy of HIV infection, treatment is not curative. HIV gene therapy using designer nucleases, such as zinc finger nucleases (ZFNs) and Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) that disrupt the CCR5 gene are a promising tool. To broaden the application for patients harboring CXCR4 tropic viruses, a targeted knock in of an antiviral gene into the disrupted CCR5 gene, would contribute to an overall antiviral effect. The antiviral gene used here was the membrane anchored C46 (maC46). CCR5 knock out was achieved in different cell lines using ZFNs and TALENs and targeted integration of the maC46 peptide could be established in a T cell line for ZFNs upon adenoviral delivery. ZFN modified cells showed a reduced CCR5 receptor expression and a reduced viral load upon CCR5 tropic HIV-1 challenge. Since only low gene marking was achieved no selection of maC46 expressing cells could be shown. In the second part of this work the risk of a potential hematopoietic stem cell (HSC) therapy with the CCR5 ZFNs was investigated. In the here described “worst case” genotoxicity mouse model the CCR5 ZFNs were constitutively expressed in murine HSC upon lentiviral delivery. Two cohorts, treated with the human CCR5 ZFN were analyzed. The low dose cohort stayed healthy, whereas the high dose cohort developed signs of myelodysplastic syndrome. Lentiviral integration sites were similar in both cohorts and not responsible for disease development in the high dose cohort. Off target activity of the ZFNs probably led to genome instability and the onset of the disease. In conclusion, the maximal tolerated dose was established for the CCR5 ZFNs. This dosage is higher than what would be expected in a clinical setting for HSC cell therapy, where ZFN will only be expressed transiently, making ZFNs a possible therapy for HIV infected patients.