Priv.Doz. Dr. rer. nat. Stephan Urban

Analyse der frühen Schritte der Hepatitis-B-Virus-Infektion:
Entwicklung neuartiger Inhibitoren des Viruseintritts in die Leberzelle

 

 

Priv.Doz. Dr. Stephan Urban

Abteilung Molekulare Virologie

Im Neuenheimer Feld 350

69120 Heidelberg

 

Tel.: 06221 / 56-2910

Fax: 06221 / 56-1946

stephan_urban@med.uni-heidelberg.de

Projektbeschreibung

Die Hepatitis B

Nach wie vor stellt die Infektion mit dem Hepatitis-B-Virus (HBV) mit ca. 400 Millionen chronischen Trägern weltweit eine der bedeutendsten übertragbaren Krankheiten dar. Über 1 Million Todesfälle jährlich müssen den Folgen einer HBV-Ansteckung zugeschrieben werden.

In industrialisierten Ländern erfolgt die Ansteckung hauptsächlich horizontal im Erwachsenenalter, z.B. durch ungeschützte Sexualkontakte oder gemeinsamen Gebrauch von Spritzenbesteck unter Drogenabhängigen. In den meisten Regionen der Welt, insbesondere in den Gebieten mit hoher Durchseuchungsrate wie Südostasien und grossen Teilen Afrikas, ist der vertikale Übertragungsweg (von einer infizierten Mutter auf ihr Kind) vorherrschend. Ohne adäquate Therapie entwickeln nahezu 100% aller Neugeborenen, die auf diese Weise unter oder kurz nach der Geburt infiziert wurden, eine chronische Hepatitis.

Patienten mit chronischer Hepatitis tragen ein hohes Risiko, nach Jahren bis Jahrzehnten an einer Leberzirrhose mit Organversagen oder Leberkrebs zu erkranken. Einzige Hoffnung auf Heilung stellt in diesen Fällen eine Lebertransplantation dar. Ein erneuter Befall der Spenderleber durch im Empfänger noch zirkulierende Viren stellt hierbei ein grosses praktisches Problem dar, da eine solche Reinfektion zum Untergang des Transplantats führen kann.

Das Hepatitis-B-Virus

Das Hepatitis-B-Virus besteht aus einer äusseren Lipidhülle (envelope) und einem inneren Proteinkern (Kapsid oder core), der das virale Erbgut (DNA) birgt. In der Lipidhülle sind die drei Oberflächenproteine, nämlich das kleine, das mittlere und das grosse (S-, M- und L-) Protein, verankert. Wie jedes Virus bedarf auch das HBV einer Wirtszelle, die dazu umprogrammiert wird, eine Nachkommengeneration neuer viraler Partikel zu produzieren und freizusetzen. Immer noch weitgehend unklar ist, wie das HBV seine Wirtszelle, die Leberzelle (Hepatozyt), entert.

Entschlüsselung der frühen Schritte der Infektion

Unsere Arbeitsgruppe in der Abt. für Molekulare Virologie des Hygiene-Instituts beschäftigt sich mit der Aufklärung dieser frühen Schritte des Infektionszyklus auf molekularer und zellulärer Ebene. Diese beinhalten das Andocken an die Wirtszellmembran, die Aufnahme in das Zellinnere über Endozytosevesikel und die anschliessende Membranfusion, die zur Freisetzung des Kapsids in das Zellplasma führt. Das Andocken an die Zellmembran wird durch die Bindung der PreS1-Domäne, einer Untereinheit des grossen Hüllproteins, an einen oder mehrere noch unbekannte Rezeptoren nach dem Schlüssel-/Schloss-Prinzip vermittelt. Im Zentrum unserer Forschung steht deshalb u.a. die Identifizierung solcher Rezeptorkandidaten mittels proteinbiochemischer Methodik.

Entwicklung von Hemmstoffen des Viruseintritts

Darüber hinaus liegt ein anwendungsorientierter Schwerpunkt unseres Interesses, der auf diesen grundlegenden Fragestellungen aufbaut, in der Entwicklung von Hemmstoffen des Viruseintritts. Derartige Inhibitoren können einerseits gegen das Virus gerichtet sein, z.B. in Form von gentechnisch hergestellten Antikörpern. Auf der anderen Seite kann das Andocken durch Blockade des Rezeptors verhindert werden. Hierzu eignen sich chemisch modifizierte, synthetische Peptide (Aminosäureketten), die von der PreS1-Untereinheit des viralen L-Proteins abgeleitet wurden und somit sehr effektiv mit dem Virus um die Rezeptorbindung konkurrieren. Diese Peptide stellen vielversprechende Substanzen für einen zukünftigen therapeutische Einsatz beim Menschen dar. Ein potentielles Anwendungsgebiet ist die verbesserte Vorbeugung einer Infektion des Spenderorgans nach Lebertransplantation (Reinfektionsprophylaxe). Da solche Peptide sowohl den Viruseintritt direkt verhindern als auch eine gegen das Virus selbst wirksame Immunantwort hervorrufen können, könnte mit ihnen ein simultaner aktiver und passiver Impfschutz z.B. für Neugeborene HBV-positiver Mütter erreicht werden (Postexpositionsprophylaxe).

Weitere Informationen zu unserer Arbeit finden Sie auf der Homepage der Abteilung für Molekulare Virologie des Hygiene-Instituts der Universität Heidelberg.

 

 

 

Mitarbeiter

Priv.Doz. Dr. rer. nat. Stephan Urban
Projektleitung
Biochemiker, Molekularbiologe
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Matthias Engelke
M. sc. in Biologie/Chemie, Doktorand
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Berit Lange, cand. biol.
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Kerry Mills
PhD, Postdoktorandin
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Clarissa Oehm, cand. biol.
Diplomandin
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Nicole Schmut
Diplom-Biologin, Doktorandin
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Stefan Seitz
Arzt
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Petra Simon, cand. biol.
Diplomandin
Tel.: 06221 / 56-2909
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Stephanie Held
Biologielaborantin
Tel.: 06221 / 56-2909
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Kooperationen

   
Dr. Philippe Gripon
INSERM U522, Universität Rennes, Frankreich

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Prof. Dr. Wolfram Gerlich
Institut für Medizinische Virologie, Universität Giessen

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Prof. Dr. Heinz Schaller
ZMBH, Universität Heidelberg

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Prof. Dr. Manfred V. Singer
II. Medizinische Klinik, Universitätsklinikum Mannheim

Publikationen

1. Gripon P., Rumin S., Urban S., Le Seyec J., Glaise D., Cannie I., Guyomardi C., Lucas J., Trepo C. and Guguen-Guillouzo C.. Infection of a human hepatoma cell line by hepatitis B virus. PNAS, 99 (24), 15655–15660, 2002.
2. Urban S. and Gripon P.. Inhibition of duck hepatitis B virus infection by myristoylated preS peptides of the large viral surface protein. J. Virol., 76 (4), 1986-1990, 2002.
3. Breiner K.M., Urban S., Glass B. and Schaller H.. Envelope protein-mediated down-regulation of a hepatitis B virus receptor in infected hepatocytes. J. Virol., 75 (1), 143-150, 2001.
4. Urban S., Schwarz C., Marx U.C., Zentgraf H., Schaller H. and Multhaup G.. Receptor recognition by a hepatitis B virus reveals a novel mode of high-affinity virus-receptor interaction. EMBO J., 19 (6), 1217-1227, 2000.
5. Urban S., Kruse C. and Multhaup G.. A soluble form of the avian hepatitis B virus receptor: Biochemical characterization and functional analysis of the receptor ligand complex. J. Biol. Chem., 274 (9), 5707-5715, 1999.
6. Urban S., Breiner K.M., Fehler F., Klingmüller U. and Schaller H.. Avian hepatitis B virus infection is initiated by the interaction of a distinct pre-S subdomain with its cellular receptor gp180. J. Virol., 72 (10), 8089-8097, 1998.
7. Breiner K.M., Urban S. and Schaller H.. Carboxypeptidase D (gp180), a Golgi-resident protein, functions in the attachment and entry of avian hepatitis B viruses. J. Virol., 72 (10), 8098-8104, 1998.
8. Urban S., Hildt E., Eckerskorn C., Sirma H., Kekulé A. and Hofschneider P.H.. Isolation and molecular characterization of Hepatitis B Virus X-protein from a baculovirus expression system. Hepatology, 26 (4), 1045-1053, 1997.
9. Hildt E., Hofschneider P.H. and Urban S.. The role of Hepatitis B Virus (HBV) in the development of hepatocellular carcinoma. (Review). Seminars in Virology, 7 (5), 333-347, 1996.