Kampf gegen Aids: Forscher entschlüsseln Schutzhülle von HIV

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HIV: Entschlüsselte Kapsel-Struktur Fotos
Zhao et al.

Eine Kapsel schützt das Erbgut des Erregers HIV, bis das Virus seine verheerende Wirkung in Körperzellen entfaltet. Forscher haben die Struktur dieses Mantels jetzt vollständig entschlüsselt - eine große Hilfe bei der Entwicklung neuer Medikamente.

Die Winzlinge haben eine schreckliche Wirkung: Sind sie einmal im Körper, können sie spezielle Immunzellen entern und sie dazu bringen, immer neue Kopien ihrer selbst zu produzieren. Die Körperabwehr gerät aus den Fugen, mit der Zeit entwickelt sich die Immunschwächekrankheit Aids.

Diverse Medikamente können HI-Viren inzwischen bremsen. Doch weil die Erreger es immer wieder schaffen, durch Mutationen unempfindlich gegen die Medikamente zu werden, sind auch neue Wirkstoffe gefragt.

Ein Ansatzpunkt dafür ist eine der Schichten des Virus, das sogenannte Kapsid. Es liegt unter der äußeren Hülle des Erregers und umschließt das Erbgut. Erst nachdem ein Virus in eine Zelle eingedrungen ist, öffnet sich die Kapsel, damit sich das nun freiliegende Virus-Genom ins Erbgut der Zelle einschleusen kann. Bei diesem Prozess muss das Timing stimmen - es wäre also möglich, das Virus hier zu blocken.

Ein Team von US-Forschern hat jetzt die Struktur des Kapsids entschlüsselt. Im Fachmagazin "Nature" berichten sie von der Arbeit, für die unter anderem der Einsatz des Petaflop-Supercomputers "Blue Waters" an der University of Ilinois at Urbana-Champaign nötig war. "Nachdem wir die chemische Struktur des Kapsids genau kennen, ist es erstmals möglich, sehenden Auges pharmakologische Wirkstoffe zu entwickeln, die es angreifen. Vorher ging das nur nach dem Trial-and-Error-Prinzip", sagt der an der Studie beteiligte Forscher Klaus Schulten. Die nun vorliegenden Baupläne ermöglichen es, nach Angriffspunkten zu suchen - Öffnungen oder andere Unregelmäßigkeiten der Oberfläche, in die sich Moleküle einlagern können, so dass die Kapsel aufplatzt oder sich gar nicht mehr öffnen kann. Das Virus-Erbgut bliebe dann darin verschlossen.

Forscher haben seit Jahren daran gearbeitet, die Kapsel-Struktur in ihrer Gesamtheit darzustellen. Das Problem dabei: Auf der einen Seite ist es möglich, das Kapsid-bildende Protein (CA) in Form von Kristallen zu züchten, wodurch seine 3D-Struktur auf atomarer Ebene aufgeklärt werden kann - doch ein ganzes Kapsid lässt sich nicht kristallisieren. Auf der anderen Seite lassen sich Kapside per Elektronenmikroskopie beobachten - doch dort ist die Auflösung schlechter.

Sternchen unterm Elektronenmikroskop

Die Wissenschaftler entwickelten ein Programm, das im Prinzip diese Datensätze - und weitere - zusammenzufügt. Mit Hilfe von "Blue Waters" modellierten sie so das Kapsid. Dafür war es nötig, 64 Millionen einzelne Atome zu simulieren, was erst mit dem Supercomputer möglich war. 95 Prozent dieser Atome gehörten zu den Wassermolekülen und darin gelösten Ionen, die das Kapsid einer Zelle umgeben, erklärt Klaus Schulten. Die enthaltenen rund 1300 Exemplare des Kapsel-Proteins bestehen aus etwa drei Millionen Atomen.

Das Kapsid-Protein lagert sich meist zu Hexameren zusammen - unterm Elektronenmikroskop sehen diese aus wie sechszackige Sternchen. An einigen Stellen finden sich jedoch auch Pentamere mit fünf Zacken in der Kapsel. Sie sind notwendig, damit sich die geschlossene Kapsel überhaupt bilden kann. Hat man nur Hexamere, bilden diese lange, dünne Röhren.

Natürlich ist nicht jede Kapsel exakt gleich aufgebaut, die Form variiert. "Wir haben deshalb gleich zwei exemplarische Kapsid-Strukturen veröffentlicht", sagt Schulten. Ein Modell besteht aus 216 Hexameren, das andere aus 186 - beide enthalten genau 12 Pentamere. Dass diese Zahl von Pentameren benötigt wird, lässt sich auch mit Hilfe einer fast 300 Jahre alten Formel des Mathematikers Leonhard Euler ableiten, erklärt Schulten.

Besonders im Umfeld der Pentamere vermuten die Wissenschaftler Schwachstellen, an denen das Kapsid angreifbar ist. Dass diese Kapsel als Medikamenten-Ziel interessant ist, zeigt auch eine Beobachtung aus der Natur: Affen halten HIV in Schach, indem ihr Immunsystem das Kapsid zerstört.

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insgesamt 72 Beiträge
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1. Tja..
tz88ww 30.05.2013
was man aus so einem Phantomvirus alles herauslesen kann. Erstaunlich
2. Sie haben sich mit dem Forum vertan.
Patanjali 30.05.2013
Zitat von tz88wwwas man aus so einem Phantomvirus alles herauslesen kann. Erstaunlich
Hier ist nicht das Smaland-Forum.
3.
der.tommy 30.05.2013
phantomvirus. genau. so wird es sein. wie erklaeren sie aids? und wie belegen sie, dass es den erreger nicht gibt?
4.
mczeljk 30.05.2013
Es lohnt sich erst gar nicht auf solche dümmlichen Postings wie das erste einzugehen. Wer wirklich glaubt, dass tausende von Forschern an einer weltweiten Verschwörung beteiligt ist...dem ist nicht mehr argumentativ beizukommen
5.
bolek1234 30.05.2013
Ich finde Sie sollten lieber Geister wo anders suchen Hiv gibt es schauen sie nach Afrika . Oder anders rum wenn es den nicht gibt dann können sie sich ja gefahrlos infizieren wo nix ist kann ja nix werden oder ?:)
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HIV/Aids - Die Fakten
Die HIV-Infektion
Die Infektion mit HIV erfolgt über Körperflüssigkeiten wie Blut, Sperma und Scheidensekret, aber auch über die Muttermilch. Außer ungeschütztem Vaginal- und Analverkehr gilt die gemeinschaftliche Nutzung von Spritzen durch Drogensüchtige als ein Hauptübertragungsweg.

Bei normalem Körperkontakt gibt es dagegen kein Infektionsrisiko, da die Körperhaut im Gegensatz zur Schleimhaut über eine schützende Hornschicht verfügt. Bei Verletzungen oder Ekzemen können allerdings auch hier Erreger eindringen. Beim beruflichen Umgang mit Kollegen am Arbeitsplatz besteht ebenso wenig Ansteckungsgefahr wie bei Besuchen von Schwimmbad oder Sauna oder gemeinsamem Essen. Kein Risiko gibt es auch bei ärztlichen und zahnärztlichen Behandlungen, da die Desinfektion von Instrumenten das Virus zuverlässig abtötet.
Die Krankheit Aids
Das HI-Virus zerstört allmählich das Immunsystem, indem es die Zahl der T-Helferzellen im Blut drastisch senkt. Während in den ersten Wochen nach der Infektion grippeähnliche Symptome auftreten können (aber nicht müssen), folgen der Ansteckung mit HIV meist mehrere Jahre ohne körperliche Anzeichen. Währenddessen vermehrt sich das Virus im Körper. Mit dem Beginn der ARC-Phase (Aids Related Complex) treten erneut Beschwerden wie nach der Infektion auf. Wenn die eigentliche Krankheit beginnt, spricht man von der Diagnose Aids (Acquired Immunodeficiency Syndrome).

Aids wird durch verschiedene Erkrankungen definiert. Sogenannte opportunistische oder Sekundär-Infektionen und Tumoren nutzen die schwache Immunabwehr aus. Trotz einer Behandlung stirbt der Patient an einer der Folgeerkrankungen. Zusätzlich können schon im Vorfeld virenhemmende Medikamente eingesetzt werden. Beide Maßnahmen verlängern die Lebenserwartung und steigern die Lebensqualität der Betroffenen.

Das Virus
Das Humane Immundefizienz-Virus (HIV) ist ein Retrovirus. Diese Erreger sind in der Lage, ihren genetischen Code in das Erbgut des Wirtskörpers, in diesem Falle des Menschen, einzubauen. Deshalb kann das Virus nach einer Infektion nicht wieder vollständig aus dem Körper entfernt werden.

Das Virus kommt in zwei Stämmen vor. HIV-1 ist weltweit verbreitet. Mikrobiologen unterscheiden Subtypen mit den Buchstaben A bis I und O. Der zweite Stamm, HIV-2, ist vorwiegend in Westafrika verbreitet. Ansteckungs- und Krankheitsverlauf sind in beiden Fällen ähnlich.

Die weltweite Verbreitung
Laut UNAIDS sind weltweit schätzungsweise 33 Millionen Menschen mit dem HI-Virus infiziert. Mit mehr als zwei Drittel der Infizierten bilden die Länder des südlichen Afrikas ein Zentrum der Epidemie.

Bis Ende 2008 erhielten rund vier Millionen HIV-positive Menschen in Ländern mit niedrigem oder mittlerem Einkommen eine antiretrovirale Therapie - im Vergleich zu drei Millionen Patienten im Jahr 2007 und lediglich 400.000 in 2003.
Die Verbreitung in Deutschland
In Deutschland lebten Ende 2010 nach einer Schätzung des Robert Koch-Instituts (RKI) rund 70.500 Menschen mit HIV/Aids. Rund 300 diagnostizierte Neuinfektionen wurden dem Institut für 2010 gemeldet. 550 Menschen starben an den Folgen von Aids. Zum Vergleich: Mitte der neunziger Jahre starben in Deutschland bis zu 2500 Menschen pro Jahr an der Krankheit.

Am häufigsten steckten sich homosexuelle Männer neu mit HIV an, deren Zahl lag 2010 bei rund 2200 Fällen. In 580 Fällen erfolgte die Ansteckung nach heterosexuellem Kontakt. Rund 170 Drogenabhängige steckten sich mit dem HI-Virus an.
Chronik
1981: Vor allem in Kalifornien und New York sterben junge Männer an einer Krankheit, die das Immunsystem der Kranken ausschaltet. Am 5. Juni berichtet die US-Gesundheitsbehörde CDC erstmals über die auffällige Zunahme seltener Krebs- und Lungenentzündungsformen bei jungen Homosexuellen.

1982: In Deutschland und anderen europäischen Ländern werden die ersten Fälle diagnostiziert. Die erworbene Immunschwächekrankheit wird Aids (Aquired Immunodeficiency Syndrome) genannt.

1983: Die Forschungsgruppen von Robert Gallo (USA) und Luc Montagnier (Frankreich) identifizieren das Virus, das die Krankheit auslöst. Später erhält es den Namen HIV (Human Immunodeficiency Virus).

1984: Der erste HIV-Antikörpertest wird vorgestellt.

1985: In Atlanta findet die erste Welt-Aids-Konferenz statt. Durch den Aidstod des US-Schauspielers Rock Hudson wird die Krankheit einer breiten Öffentlichkeit bekannt. In Deutschland dürfen ab Herbst keine Blutpräparate mehr ohne vorherigen HIV-Test verkauft werden. Über 2300 Menschen - darunter mehr als 1800 Bluter - hatten sich zuvor infiziert.

1986: Aus Afrika werden die ersten Aidsfälle gemeldet.

1987: AZT, das erste Medikament, das den Verlauf der Krankheit verlangsamen kann, erhält eine Zulassung.

1988: Die WHO führt den 1. Dezember als Welt-Aids-Tag ein.

1991: Die rote Schleife wird internationales Symbol für den Kampf gegen Aids.

1995: Sogenannte Protease-Hemmer kommen als neues Aidsmedikament auf den Markt.

1996: Die Vereinten Nationen gründen UNAIDS, eine Unterorganisation der Uno für den Kampf gegen die Krankheit.

1999: Wissenschaftler finden Belege dafür, dass das HI-1-Virus von einer Schimpansen-Unterart stammt, die nur im westlichen Zentralafrika vorkommt.

2003: Der erste Fusionshemmer kommt als vierte Klasse von Aidsmedikamenten in den USA auf den Markt.

2004: Die WHO startet die Initiative "3 by 5". Danach sollen 2005 drei Millionen Infizierte mit Medikamenten versorgt werden.

2005: Nach Angaben der UNAIDS sind über 40 Millionen Menschen weltweit mit HIV infiziert - ein neuer Höchststand. Das Berliner Robert Koch-Institut geht von 2600 Neuinfizierten in Deutschland aus. In Deutschland leben insgesamt 49.000 HIV-Positive.

2006: Der jüngste Welt-Aids-Bericht von UNAIDS meldet, dass die Rate der Neuinfektionen sich erstmals seit dem Ausbruch der Seuche verlangsamt. Immer noch erhalten viele Infizierte und Erkrankte in der Dritten Welt keine Versorgung, besonders HIV-positive Kinder.

2008: Uno-Generalsekretär Ban Ki Moon legt einen Bericht vor, nach dem im Dezember 2007 weltweit schätzungsweise 33,2 Millionen Menschen mit HIV infiziert waren.