Lernen, wie man HIV anhand afrikanischer Genomen kontrollieren kann

Eine Studie an fast viertausend Menschen afrikanischer Abstammung hat ein Gen identifiziert, das als natürliche Abwehr gegen HIV fungiert, indem es dessen Replikation in bestimmten weißen Blutkörperchen einschränkt. Als internationale Initiative unter der gemeinsamen Leitung der EPFL, des kanadischen National Microbiology Laboratory und des Imperial College London ebnet es den Weg für neue Behandlungsstrategien und unterstreicht die Bedeutung der Untersuchung verschiedener Vorfahrenpopulationen, um ihren spezifischen medizinischen Bedürfnissen und globalen Gesundheitsunterschieden besser gerecht zu werden.

„Wir haben nach menschlichen genetischen Variationen gesucht, die mit der spontanen Kontrolle von HIV zusammenhängen, und haben eine neue Region im Genom identifiziert, die nur in Populationen afrikanischer Abstammung variabel ist“, sagt Professor Jacques Fellay von der Fakultät für Biowissenschaften der EPFL. „Wir verwendeten eine Kombination aus rechnerischen und experimentellen Ansätzen, um den biologischen Mechanismus hinter der genetischen Assoziation zu untersuchen und Beweise dafür zu liefern, dass das Gen CHD1L die HIV-Replikation in einer Untergruppe weißer Blutkörperchen begrenzt.“

HIV ist immer noch ein Problem

Trotz erheblicher Fortschritte bei der Behandlung und beim Zugang zur Therapie stellt das Humane Immundefizienzvirus nach wie vor eine globale Gesundheitsherausforderung dar, da fast 40 Millionen Menschen davon betroffen sind und es keinen Impfstoff und keine Heilung gibt. Das Virus greift die Immunzellen der Person (Helfer-T-Zellen, Makrophagen und dendritische Zellen) an und beeinträchtigt deren Fähigkeit, eine Immunantwort auszulösen. Ohne Behandlung wird die infizierte Person anfälliger für opportunistische Infektionen und Krebs und kann das erworbene Immunschwächesyndrom, das bekannte AIDS, entwickeln.

Obwohl die jährlichen HIV-Infektionen aufgrund weit verbreiteter antiretroviraler Therapien zurückgegangen sind, hat sich der Trend seit 2005 erheblich verlangsamt, und in einigen Regionen ist jetzt ein alarmierender Anstieg der Zahl neu infizierter Erwachsener zu verzeichnen.

HIV und Studien zum menschlichen Genom

Der Weg zu Therapien führt über Grundlagenforschung, darunter Studien zum Zusammenhang zwischen dem menschlichen Genom und dem Verlauf der HIV-Infektion, die mögliche therapeutische Ziele aufzeigen können.

Diese genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) analysieren das gesamte Genom einer großen Anzahl von Personen, um genetische Varianten zu identifizieren, die mit einem klinischen Ergebnis verbunden sind, beispielsweise der Fähigkeit, die Virusreplikation auf natürliche Weise zu kontrollieren.

Messung der HIV-Replikationskontrolle: in afrikanischen Bevölkerungsgruppen nicht ausreichend

Der Grad der Virusinfektion wird anhand der „Sollwert-Viruslast“ (spVL) des Virus gemessen, die sich auf den relativ stabilen Grad der HIV-Replikation im Körper nach der anfänglichen, akuten Phase der Infektion bei unbehandelten Personen bezieht.

spVL ist ein entscheidender Faktor für das Fortschreiten und die Übertragbarkeit einer HIV-Infektion und wird als Anzahl der Viruskopien pro Milliliter Plasma ausgedrückt. Die spVL von HIV variiert stark in der infizierten Bevölkerung, abhängig von der Fähigkeit des Immunsystems jedes Einzelnen, die Virusreplikation ohne antiretrovirale Medikamente zu kontrollieren.

Obwohl umfangreiche Studien zur spVL-Kontrolle in Populationen europäischer Abstammung durchgeführt wurden, wurde bei Populationen afrikanischer Abstammung, die in Studien zum menschlichen Genom immer noch drastisch unterrepräsentiert sind, viel weniger getan. Angesichts der unverhältnismäßig hohen HIV-Belastung in Afrika ist dies sowohl ein erhebliches Problem als auch eine verpasste Chance angesichts der großen Genomvielfalt unter Menschen afrikanischer Abstammung, die eine hohe Wahrscheinlichkeit genetischer Entdeckungen begünstigt.

Ein Schlüsselgen für die Resistenz gegen die HIV-Replikation bei Menschen afrikanischer Abstammung

Um diese Ungleichheit zu beseitigen, hat eine große internationale Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und Klinikern nun groß angelegte GWAS unter Verwendung von Daten verschiedener Populationen afrikanischer Abstammung durchgeführt. Insgesamt analysierten die Wissenschaftler die Genome von 3.879 Personen, die mit HIV-1 leben. Mithilfe von Computeranalysen und Feinkartierungstechniken identifizierten sie eine neue Region im Genom, die einen starken Zusammenhang mit der spVL-Kontrolle zeigt.

Die Studie wurde gemeinsam von Jacques Fellay von der EPFL, Paul McLaren vom National Microbiology Laboratory der Public Health Agency of Canada und Manjinder Sandhu vom Imperial College London geleitet. Es ist jetzt veröffentlicht in Natur.

Diese Region entspricht einem Gen namens CHD1L (für „Chromodomain Helicase DNA Binding Protein 1 Like“), das ein Protein kodiert, das dabei hilft, dass sich die DNA nach einer Beschädigung wieder entfaltet und repariert werden kann. Aber in dieser Studie zeigte das CHD1L-Gen eine genetische Variation, die für Populationen afrikanischer Abstammung spezifisch ist, und die mit der spontanen Kontrolle des häufigsten und ansteckendsten HIV-Typs namens HIV-1 zusammenhängt.

Nachdem sie CHD1L als potenziellen Modulator der HIV-1-Infektion identifiziert hatten, untersuchten die Forscher den biologischen Mechanismus hinter der genetischen Assoziation und stellten fest, dass CHD1L eine Rolle bei der Begrenzung der HIV-Replikation in einer Untergruppe weißer Blutkörperchen spielt.

Die Entdeckung der Rolle von CHD1L bei der Begrenzung der HIV-Replikation könnte zu verbesserten Behandlungsmöglichkeiten für infizierte Personen führen. „Unsere Ergebnisse liefern Einblicke in potenzielle therapeutische Angriffspunkte, die für die Fortsetzung des Kampfes gegen HIV-1 erforderlich sind“, sagt Fellay. „Darüber hinaus unterstreichen unsere Ergebnisse, wie wichtig es ist, Genomstudien an verschiedenen Vorfahrenpopulationen durchzuführen, um deren spezifische medizinische Bedürfnisse und globale gesundheitliche Ungleichheiten besser zu berücksichtigen.“