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Andrea Pawellek

• Papillomviren sind kleine nicht umhüllte DNA Viren, welche zu der Gruppe der Papovaviren gehören. Bis heute sind über 80 humanpathogene Papillomviren charakterisiert worden, welche spezifisch die Haut oder Schleimhaut infizieren und dort meist Benigne Tumore, wie z. B. vulgäre Warzen, Larynxpapillome oder genitale Warzen (Kondylome), induzieren. Bei langjähriger Persistenz des viralen Genoms und partieller Expression der viralen Gene können die Warzen jedoch maligne entarten und Karzinome bilden. Hurnane Papillomviren sind die am häufigsten sexuell übertragenen Infektionserreger, daher sind vor allem die malignen genitalen Turnore, wie das Zervixkarzinom, eine der häufigsten malignen Erkrankungen der Frau, mit 500.000 neuen Fällen jährlich weltweit, klinisch relevant. Derzeit wird zudem über eine mögliche Rolle der Papillomviren bei der Entstehung von Hautkrebs diskutiert. Der Vermehrungszyklus aller Papillomviren ist eng mit dem Differenzierungsgrad der infizierten Wirtszelle verknüpft. Die Replikation des viralen Genoms und die Synthese der Kapsidproteine findet bevorzugt in den terminal differenzierten Schichten des Epithels statt. Daher enllöglicht die Monolayer-Zellkultur keine Vermehrung von PV und erlaubt lediglich die Untersuchung begrenzter Ausschnitte im viralen Lebenszyklus. Dieser Umstand erschwert die Analyse später viraler Funktionen und ist auch eine Ursache dafiir, dass bis heute noch keine antiviral wirksame Therapie gegen Papillomviren existiert, ebenso wenig wie ein Impfstoff. Die Behandlung von Warzen beschränkt sich auf physikalische Methoden wie chirurgische Entfernung oder den Einsatz von Kryotherapie oder CO2-Laser, ohne dabei die virale DNA vollständig zu eliminieren. Zusätzlich werden fiir die Behandlung von HPV-Läsionen auch Substanzen mit immunmodulierenden Eigenschaften, wie z. B. Interferone und Imiquimod (Aldara TM), eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Xenograft-Maus-Modell, das SCID-Bo-Modell, etabliert, bei welchem mit Bovinem Papillomvirus Typ 2 (BPV2) infizierte Kälberskrotalhaut auf den Rücken von SCID-Mäusen transplantiert wurde. Dieses Modell kann sowohl der Identifizierung von PV -inhibierenden Substanzen dienen als auch der Untersuchung des viralen Replikationszyklusses. Fünf Monate nach der Infektion bildeten sich Fibropapillome, welche die typische histologische Merkmale einer Papillomvirusinfektion (Akanthose, Papillomatose, Hyperkeratose, Koilocytose und Parakeratose) aufwiesen. Durch den Nachweis von Kapsidproteinen und der Produktion von infektiösen Viruspartikeln konnte zudem gezeigt werden, dass sich die im SCID-Bo-Modell induzierten Tumore nicht von natürlich vorkommenden Rinderwarzen unterschieden. Im Gegensatz zur nativen BPV2-DNA führte die Transfektion von einer gleich großen Menge an rekombinanter BPV2-DNA nur zu der Etablierung einer abortiven Infektion, bei welcher ausschließlich die friihen viralen Gene transkribiert und somit keine Viren produziert wurden. Diese Turnore zeigten außerdem nur einige schwach ausgeprägte morphologische Veränderungen der Epidermis und keine Proliferation der Dermis. Die Tumorbildung mittels rekombinanter virale DNA konnte weder durch die Verwendung eines Transfektions-Reagenzes noch durch die Erhöhung der Input-DNA entscheidend verbessert werden. Das E2-Protein ist das wichtigste Regulatorprotein der Papillomviren. Es ist nicht nur für die Replikation essentiell, sondern es reguliert auch die virale Transkription. Dennoch ist die Funktionen der einzelnen E2-Bindungsstellen (E2BS), welche in mehreren Kopien über das virale Genom verteilt sind, weitgehend unbekannt. Zwei in der nicht kodierenden Region liegende E2BS, E2BSS und E2BS8 wurden mutiert und in Zellkultur sowie im SCID-Bo-Modell getestet. Es konnten jedoch weder in C127-Zellen noch im Tiermodell Unterschiede zwischen Wildtyp und Mutanten in Hinblick auf die untersuchten Merkmale festgestellt werden. Auch in diesem Versuchsansatz konnte durch die Transfektion der rekombinanten viralen DNA nur eine abortive Virusinfektion etabliert werden. Das SCID-Bo-Modell eignet sich daher nur bedingt für genetische Studien mit in Bakterien synthetisierter Papillomvirus-DNA, da in dem bestehenden Modell nur die Auswirkungen auf frühe Ereignisse der Infektion untersucht werden können. Restriktionsanalysen mit den methylierungssensitiven Euzymen Hpall/Mspl und Hhal ergaben, dass die Unterschiede in der Tumorbildung bei Verwendung von rekombinanter und nativer DNA wahrscheinlich auf ein unterschiedliches Methylierungsmuster der CpG-Motive in den BPV2-Genomen zurückzuführen sind. Diese Annahme wird durch die Beobachtung gestützt, dass auch in Cl27-Zellen passagierte rekombinante BPV2-DNA nur zu der Induktion von Tumoren führt, welche keine Fibrombildung zeigten. Das hier auf Grundlage des Xenograft-Maus-Modells etablierte Tiermodellsystem ermöglicht die Untersuchung des viralen Replikationszyklus und die Produktion von Viren. Außerdem bietet das SCID-Bo-Model wegen seiner hohen Reproduzierbarkeit die idealen Bedingungen für die Identifikation antiviraler Substanzen. Für die Untersuchung von Virusmutanten eignet sich dieses Modellsystem jedoch nur bedingt. Weitere Versuche mit dem Ziel, die Tumorinduktion durch rekombinante DNA zu optimieren, und die Aufklärung der Gen-Regulation sind notwendig, um genetische Studien auch im Tiermodell durchführen zu können.