Dokument: Molekulare Analyse des humanen Polyomavirus JC bei Patienten mit einer Progressiven Multifokalen Leukenzephalopathie (PML)
| Titel: | Molekulare Analyse des humanen Polyomavirus JC bei Patienten mit einer Progressiven Multifokalen Leukenzephalopathie (PML) | |||||||
| Weiterer Titel: | Molecular analysis of the human polyomavirus JC in patients with progressive multifocal leukoencephalopathy (PML) | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54316 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200930-105711-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Gkioule, Charikleia [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Adams, Ortwin [Gutachter] Professor Aktas, Orhan [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | JCV; Polyomaviren, NCCR; VP1 Mutationen | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Das Thema dieser Arbeit ist die molekulare Analyse des JC Polyomavirus, das zu den 13 bisher bekannten humanen Polyomaviren zählt. Die Erstinfektion mit JC-Virus (JCV) bei dem Menschen findet meist im jungen Alter statt und gilt als asymptomatisch. Nach grippeähnlichen Symptomen persistiert das Virus in den Nieren, im Knochenmark sowie in weiterem Lymphgewebe. Unter Immunsuppression gibt es erhöhte Replikations- und Proliferationsraten dieses Virus, das dann auch in der Peripherie nachgewiesen werden kann und in großen Mengen im Urin ausgeschieden wird. Zu den oben genannten Immunsuppressions-Bedingungen zählt die AIDS-Erkrankung nach Infektion mit HIV und der Erhalt von immunmodulatorischen Medikamenten, insbesondere monoklonalen Antikörpern, die darauf abzielen, den Teil der destruktiven Immunantwort zu blockieren, der für Autoimmunerkrankungen oder andere Erkrankungen verantwortlich ist. Natalizumab, ein moderner monoklonaler Antikörper, der über seine Bindung an das alpha4-Integrin selektiv die Immunüberwachung des Gehirns verändert und deshalb zur Therapie bei Multipler Sklerose eingesetzt wird, ist besonders mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung einer PML assoziiert. Wenn das JCV in der Peripherie reaktiviert wird, kann es in vielen Fällen im Blut nachgewiesen werden, sein Nachweis im Liquor gelingt in ca. 70-80%. Der Nachweis von JCV DNA aus dem Liquor gilt bei passenden klinischen und MRT-Befunden als beweisend für eine PML. Kennzeichnend sind dabei multifokale Infiltrate der weißen Substanz im Gehirn. Eine direkte Plasmapherese und damit die Entfernung des medikamentösen Effektes von Natalizumab kann die starken neurologischen Defizite einschränken, jedoch ist es möglich, dass ein darauffolgender IRIS (Immune Reconstitution Inflammatory Syndrome) die Prognose trotzdem verschlechtert.
Ein besonderes Interesse bei der Erforschung der PML besteht in der Aufklärung des biologischen Mechanismus, wie sich der JCV-Wildtyp verändert hin zu den Mutanten, wie man sie regelmäßig bei Patienten mit PML im Liquor finden kann. Im Gegensatz zum Archetyp-Virus, der ursprünglich den Organismus hatte, besitzen diese JCV-Mutanten ein verstärktes Replikationspotential und die Fähigkeit, in das Gehirn einzudringen. In der vorliegenden Arbeit werden zwei Regionen im Virusgenom, die durch eine Vielzahl genetischer Modifikationen gekennzeichnet sind, nämlich die VP1-Kapsid-Genregion sowie die nicht kodierende Kontrollregion (NCCR-Gen-Promotor-Region), in Blut- und Liquorproben von Patienten systematisch und molekular analysiert (Ethikvotum Nr. 4992, 24. Februar 2015). Nach der Erstellung von experimentellen Protokollen und deren Optimierung mit verschiedenen PCR-Methoden (konservativ und ‚realtime‘) und anschließender Sequenzierung der Genregionen wurden VP1-PML-Mutationen aus sequentiellen Proben einzelner Patienten analysiert. Dabei wurden Deletionen, Duplikationen und Insertionen der NCCR-Gensegmente, die physiologisch Bindungsstellen für virale Replikations- und Transkriptionsfaktoren darstellen, besonders fokussiert. Die meisten der nachgewiesenen genetischen Veränderungen stimmen mit denen in der Literatur beschriebenen überein, in einzelnen Fällen wurden jedoch neue Mutationen festgestellt, die das bisherige Wissen ergänzen. Ein weiterer Fokus der Arbeit ist die umfangreiche Analyse eines besonderen Falles aus der Hämatologie, bei dem massive JCV-Nachweise im Blut und Liquor interessanterweise nicht mit einer PML einhergingen und dessen JCV-Varianten andere, nicht PML-typische Mutationen aufwiesen. Insbesondere dieser Fall unterstützt die kausale Bedeutung der NCCR und VP1-Mutationen für die Pathogenese der PML.The topic of this work includes the molecular analysis of JC Polyomavirus, one of the 13 human polyomaviruses. The initial infection with JCV in humans usually takes place at a young age and is considered asymptomatic. In particular, following the flu-like symptoms of the initial disease, the virus persists in the kidneys, bone marrow and other lymphatic tissue. Under immunosuppression there are increased replication and proliferation rates of the virus, which can be detected in the periphery and excreted in urine in large quantities. Among the above-mentioned immunosuppressive conditions is the AIDS disease after infection with HIV and the use of immunomodulatory drugs, particularly monoclonal antibodies, aimed at paralyzing part of the destructive immune response responsible for autoimmune diseases or other diseases. Natalizumab, a modern monoclonal antibody that selectively alters the immune monitoring of the brain via its binding to alpha4 integrin and is therefore used for the therapy of multiple sclerosis, is associated with an increased risk for the development of PML. If the JCV is reactivated in the periphery, it can be detected in many cases in the blood and its detection in the CSF is successful in about 70-80% in patients with manifested PML and is considered proving for this disease. PML stands for progressive multifocal leukoencephalopathy. Characteristic are multifocal infiltrates of white matter in the brain. Without direct plasmapheresis and thus with the removal of the medicinal effect of natalizumab, PML may be associated with severe neurological deficits, which may be lethal to the patient. Direct plasmapheresis and thus the removal of the drug effect of natalizumab may reduce the severe neurological deficits of PML, however it is possible that a subsequent IRIS (Immune Reconstitution Inflammatory Syndrome) still worsens the prognosis. Of particular interest in the study of PML is the elucidation of the biological mechanism of how the JCV wild-type changes to the mutants that can be found regularly in patients with PML in the CSF. Unlike the archetype virus that originally infected the organism, these JCV mutants have an increased replication potential and the ability to invade the brain. In the present study, two regions in the viral genome characterized by a variety of genetic modifications, namely the VP1 capsid gene region and the non-coding control region (NCCR gene promoter region), are systematically probed and analyzed at the molecular level in patients' blood and CSF samples (Ethikvotum No. 4992, February 24, 2015). Following the development of experimental protocols and their optimization with various PCR methods (conservative and 'realtime') followed by sequencing of the genetic regions, VP1-PML mutations were analyzed from sequential samples of individual patients. Deletions, duplications and insertions of the NCCR gene segments, which are physiologically binding sites for viral replication and transcription factors, were particularly focused. Most of the genetic mutations detected are consistent with those described in the literature, but in some cases new mutations have been identified to complement the existing knowledge. Another focus of the work is the extensive analysis of a special case in hematology, in which massive JCV detection in the blood and cerebrospinal fluid was, interestingly, not associated with PML and whose JCV variants had other non-PML mutations. In particular, this case supports the causal significance of NCCR and VP1 mutations for the pathogenesis of PML. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Virologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 30.09.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 30.09.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.11.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 23.09.2020 |
