Systematic Comparison of Histone Deacetylase Inhibitors Manipulating the Expression of Human T-cell Lymphotropic Virus Type 1

1. Hintergrund und Ziele Virale Latenz ist ein wirksamer Mechanismus, der von einigen Viren verwendet wird, um der Immunantwort des Wirts zu entgehen. Eines dieser Viren, das onkogene Retrovirus Humanes T-Zell lymphotropes Virus Typ 1 (HTLV-1), erreicht diese Latenz durch Unterdrückung der viralen Genexpression des (+)-sense-Strangs und der damit verminderten Expression des immundominanten viralen Transaktivator-Proteins Tax. Die Verstärkung der Tax‑Expression und damit die Umkehrung der Latenz stellt daher einen potenziellen therapeutischen Ansatz dar, um infizierte Zellen einer zytotoxischen T‑Zell‑Antwort auszusetzen. Der Fokus dieser Arbeit war, die Tax‑Expression durch niedermolekulare Verbindungen mit vorhersagbaren pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Eigenschaften zu beeinflussen. Histon-Deacetylase-Inhibitoren (HDACi) sind eine Gruppe niedermolekularer Verbindungen, die die Expression von Genen durch Erhöhung ihrer Promotor-Acetylierung steigern. In dem vorgestellten Ansatz wurde bereits der HDACi Valproat getestet, welcher jedoch nur unzureichende Ergebnisse lieferte. In dieser Arbeit wurde dementsprechend die Hypothese untersucht, ob wirksamere oder selektivere HDACi die Tax-Expression beeinflussen und gegenüber Valproat überlegen sind. 2. Methoden Nach Auswahl verschiedener HDACi wurde eine sequentielle Prüfung der Substanzen in drei verschiedenen Modellsystemen konzipiert, um deren Wirkung umfassend zu bewerten. Bei der Beurteilung wurden sowohl die Toxizität der Verbindungen, als auch die Wirksamkeit bei der Steigerung der Tax mRNA- und Proteinexpression berücksichtigt. Mittels Western Blot konnte die globale Histon-Acetylierung erfasst werden, um den Wirkmechanismus der HDACi zu bestätigen. Zu den Modellsystemen gehörten transient transfizierte T-Zellen, chronisch HTLV-1-infizierte T‑Zelllinien und periphere mononukleäre Blutzellen (PBMCs) von HTLV-1-Trägern ex vivo. 3. Ergebnisse und Beobachtungen In dieser Arbeit konnte der Pan-HDACi Panobinostat und den Klasse-I-HDACi Romidepsin als besonders wirksame Substanzen zur Steigerung der Tax-Expression identifiziert werden. Analysen mittels qRT‑PCR ergaben, dass diese Inhibitoren die Transkription von Tax und Tax-Zielgenen erheblich steigern. Trotz dieses signifikanten Anstiegs der Tax-Transkription sowie der Histon‑Acetylierung wurden die Tax-Proteinspiegel jedoch nur mäßig erhöht. Somit konnten Anzeichen für eine posttranskriptionelle Blockade der HTLV-1-Expression festgestellt werden. 4. Schlussfolgerungen und Diskussion Zusammenfassend zeigen diese Daten die Überlegenheit von Panobinostat und Romidepsin gegenüber Valproat bei der Beeinflussung der Tax-Expression, und diese beiden Verbindungen sind somit die vielversprechendsten Kandidaten, um die Eliminierung latent infizierter Zellen weiter zu verfolgen. Die Diskrepanz zwischen einer deutlich gesteigerten Tax-Transkription und einer nur mäßig gesteigerten Proteinexpression trägt ebenfalls zu einem besseren Verständnis der begrenzenden Bedingungen von Transkription und Translation viraler Genprodukte bei.