Hier geht es primär um AIDS, Leukämie sowie den bekannten T.R. Brown, dem aufgrund von seiner Leukämieerkrankung Knochenmark transplantiert worden war, wodurch gleichzeitig seine HIV-Infektion behoben wurde, denn der Spender war resistent gegen das HI-Virus: Das Membranprotein CCR5, welches der HI-Virus benötigt, um an die Wirtszelle anzudocken, war bei ihm mutiert.
1) Beschreibung der HI-Virusinfektion
Zunächst dockt der Virus mithilfe der Glykoproteine, die in seine Membran eingelagert sind, an Rezeptoren der T-Helferzelle an. Dadurch kommt es zur Einschleusung des Virus. Anschließend schreibt die Transkriptase, die der Virus mitbringt, die Virus-RNA in DNA um. Diese wird dann mithilfe der Integrase in den Zellkern geschleust und in das Genom integriert, wo sie lange inaktiv als Provirus vorliegen kann (=Latenzzeit).
Anschließend wird der Virus sythetisiert: Die virale DNA wird in Viren-RNA und mRNA transkribiert. An den Ribosomen wird die mRNA in virale Hüllproteine, Virus-Enzyme und Virus-Proteine translatiert und anschließend durch virale Proteasen prozessiert.
Die Bestandteile des Virus setzen sich selbst zusammen und werden ausgeschleußt, wobei sie jedoch die Membran der Wirtszelle mitnehmen, sodass große Löcher in ihr entstehen.
2.1)
Vor der Infektion liegen noch keine HI-Viren vor und die Konzentration der T-Helferzellen sind auf einem Normalwert von einer Millionen Zellen pro Liter Blut.
Einige Wochen nach der Infektion ist die HI-Virenkonzentration sehr hoch, also konnte sich der Virus bereits stark vermehren. Auch die T-Helferzellenkonzentration ist erhöht, die spezifische Immunantwort ist also bereits abgelaufen und die passenden T-Helferzellen haben sich geklont.
Ein Jahr nach der Infektion ist die Virenanzahl stark gesunken, was einerseits daran liegt, dass sie nicht mehr frei im Blut zirkulieren, sondern bereits als Provirus integriert sind. Außerdem könnte es ein Hinweis darauf sein, dass die spezifische Immunantwort bereits in vollem Gange ist: Frei im Blut zirkulierende Viren werden von spezifischen Antikörpern eliminiert (humorale Immunantwort). T-Killerzellen versuchen, durch HIV infizierte T-Zellen zu eliminieren (zelluläre Immunabwehr), was auch das Sinken der T-Helferzellenkonzentration zur Folge haben könnte. Insgesamt werden also mehr T-Helferzellen von Viren befallen, die von T-Killerzellen eliminiert werden, als nachgebildet werden.
6 Jahre nach der Infektion ist die Hi-Virenanzahl weiter angestiegen und die Konzentration der T-Helferzellen auf weniger als die Hälfe der Normalkonzentration gesunken. Der Effekt, dass langsamer T-Helferzellen nachkommen als befallen werden, weitet sich also mit der Zeit aus.
Nach 10 Jahren schließlich liegt die HI-Virenkonzentration auf ihrem Höchstwert und die T-Helferzellenkonzentration bei 10% des gewöhnlichen Wertes. Die HI-Viren können sich immer schneller vermehren, da immer weniger T-Helferzellen so schnell nachgebildet werden können, dass sie die zelluläre und humorale Immunantwort auslösen können. Dadurch haben die HI-Viren "freie Bahn", noch mehr T-Helferzellen zu infizieren.
2.2)
Auf lange Sicht hat also jemand, der mit HIV infiziert ist, immer weniger T-Helferzellen. Diese sind jedoch unabdinglich, um die spezifische Immunabwehr auszulösen. Selbst bei einer harmlosen Infektion ist also das Immunsystem durch HIV außer Gefecht gesetzt:
Die T-Helferzellen können zu wenige B-Lymphozyten aktivieren, sodass diese sich werder in ausreichender Menge zu Plasmazellen differenzieren noch diese genügend Antikörper herstellen, die passend gegen das Antigen des Erregers vorgehen könnten. (humorale Immunantwort).
Des Weiteren können die T-Helferzellen nur zu wenige T-Killerzellen und T-Gedächtniszellen aktivieren, sodass zu wenige T-Killerzellen da sind, die beispielsweise Perforine ausschütten und so die Durchlöcherung der Membran des Erregers bewirken oder die den programmierten Zelltod (Apoptose) auslösen. (zelluläre Immunantwort)
Alles in allem vermehren sich also selbst die harmlosesten Erreger dadurch so schnell und in so großer Menge, dass die Infektion tödlich enden kann.
3)
Das Knochenmark von T.R. Brown wurde vollkommen zerstört, sodass dieses keine Immunzellen mehr herstellte, und durch das von einem Spender ersetzt, der resistent war, denn sein CCR5-Protein war mutiert
Dieses benötigt der HI-Virus jedoch, um an die T-Helferzelle anzudocken und eingeschleust zu werden. Da der HI-Virus bei den nun im Knochenmark entstehenden mutierten T-Helferzellen nicht eingeschleust werden konnte, konnte er nicht vermehrt werden und die HI-Viren, die frei zirkulierend verblieben sind, wurden von den T-Killerzellen und Antikörpern abgebaut. Nach 6 Monaten konnten also keine HI-Viren mehr nachgewiesen werden.
4)
Die DNA des mutierten Gens ist um 32 Basenpaare kürzer, das Protein jedoch um 137 Aminosäuren kürzer. Dies könnte daran liegen, dass durch die Basenpaare, die bei der mutierten DNA fehlen, noch mehr oder längere Introns aus Exons entstanden sind, die beim Spleißen nun herausgeschnitten werden, sodass eine noch kürzere mRNA entsteht, die analog in eine sehr kurze Aminosäuresequenz translatiert wird.
5.1) Funktion der Gelelektrophorese
Die DNA ist negativ geladen. Auf einer Platte gibt es eine Art Gel und zwei Pole: Ein Minuspol, an deren Seite die DNA gegeben wird, und ein Pluspol auf der anderen Seite. Wird nun ein elektrisches Feld angelegt, bewegt sich die DNA auf den Pluspol zu, wobei kürzere DNA-Stücke schneller durch das Gel wandern als lange.
Deshalb trennen sich die DNA-Fragmente abhängig von ihrer Moleküllänge und lassen ein typisches Bandenmuster entstehen, welches sichtbar gemacht werden kann, indem die DNA bereits zuvor oder danach angefärbt wird.
5.2)
Hoppla! Dieses Bild entspricht nicht unseren inhaltlichen Richtlinien. Um mit dem Veröffentlichen fortfahren zu können, entferne es bitte oder lade ein anderes Bild hoch.
T.R. Brown ist in allen Zellen mischerbig (heterozygot), der Spender jedoch muss reinerbig sein (homozygot). Da jedoch nur Knochenmark transplantiert wird, bleibt Brown bezüglich der Haut- und Muskelzellen heterozygot und wird nur in den weißen Blutzellen homozygot, da dies dem Spender entspricht. An den homozygoten Stellen sind die Banden dementsprechend dicker, and den heterozygoten sind es zwei dünne auf der Höhe von ccr5+ und ccr5mut.
6)
Knochenmarktransplantationen eignen sich nur selten als HIV-Therapie, da die HIV-Resistenz aufgrund des mutierten Gens, welches für CCR5 codiert, äußerst selten ist. Des Weiteren müssen auch die immunologischen Gewebemerkmale zwischen Spender und Empfänger übereinstimmen. Beides zusammen tritt sehr selten auf.
