Entwicklung von DNAzymen gegen Humane Rhinoviren: Design und in vitro Testung

Asthma bronchiale ist ein heterogenes Krankheitsbild aus wiederkehrender Ob-struktion der unteren Atemwege, bedingt durch Hyperreagibilität der Atemwegs-muskulatur, Hypersekretion und entzündlicher Ödembildung in der Schleimhaut, das weltweit über 300 Millionen Menschen betrifft. Oft beginnt die Krankheit in jungen Jahren und betrifft als chronisches Leiden ohne kurative Therapie alle Al¬tersgruppen. Die exakten Mechanismen und Gründe der Entstehung sind seit vie¬len Jahren Thema der Forschung, wobei das Zusammenspiel aus genetischer Disposition und Umwelteinflüssen als wichtigste Faktoren gesichert ist. Mit kon¬stant hohen Erkrankungsraten in den industrialisierten Nationen und steigenden Prävalenzen in den Entwicklungsländern geht Asthma mit hohen Kosten für die Gesundheitssysteme weltweit einher. Hohe Anteile der Kosten und der Belastung für die betroffenen Patienten gehen zurück auf Asthmaexazerbationen, mit ein¬hergehendem Bedarf für Notfall-Behandlungen und Krankenhauseinweisungen, am häufigsten ausgelöst durch die Infektion mit humanen Rhinoviren. Gegen diese Erreger der banalen Erkältung existiert bisher keine etablierte Therapie. Mit ihrem Genom aus einem positiven Einzelstrang-RNA-Molekül bieten sie ein mögliches Ziel für Antisense-Moleküle, speziell für DNAzyme, welche in den letzten Jahren vermehrt erfolgreich in der Forschung und in klinischen Stu¬dien eingesetzt werden. In dieser Arbeit wurden DNAzyme gegen Abschnitte in¬nerhalb der 5`-untranslatierten Region und des CRE-Elements von drei repräsen¬tativen Testviren entwickelt und auf in vitro Aktivität geprüft. Die Moleküle wa¬ren in der Lage, die virale RNA spezifisch zu schneiden. Mittels Erstellung einer in silico Datenbank war es in einem zweiten Schritt möglich, die restlichen nicht unmittelbar getesteten Virustypen auf das Vorkommen der gefundenen Schnitt¬stellen zu überprüfen. Hier offenbarte sich das Problem von stark aktiven DNAzymen für einzelne Virustypen ohne breite Abdeckung der Gesamtheit ei¬nerseits, und DNAzymen mit breiter Abdeckung fast aller Virustypen aber gerin¬ger Aktivität andererseits. Als Ursache für die unterschiedliche Aktivität konnte die Sekundärstruktur des Virusgenoms identifiziert und im nächsten Schritt durch Modifikation der DNAzym-Bindungsdomä¬nenlänge die Abdeckung der verschiedenen Virustypen und die Spaltungsaktivität optimiert werden. So ist es gelungen vielversprechende DNAzyme zu selektieren, die in der Lage sind, mit ausgezeichneter Spaltungsaktivität über 98 Prozent der bekannten Virustypisolate anzugreifen. Diese Moleküle können nun in weiteren Experimenten in vivo eingesetzt und ge¬testet werden, um in Zukunft ein gezieltes Mittel gegen Erkältungsviren und durch sie hervorgerufene Asthmaexazerbationen zu ermöglichen