PAPER of the quarter AWARD

Preisträger Q1, 2022

(1) Ex vivo and in vivo suppression of SARS-CoV-2 with combinatorial AAV/RNAi expression vectors

[Molecular Therapy]

Jonas Becker, Megan Lynn Stanifer, Sarah Rebecca Leist, Bettina Stolp, Olena Maiakovska, Ande West, Ellen Wiedtke, Kathleen Börner, Ali Ghanem, Ina Ambiel, Longping Victor Tse, Oliver Till Fackler, Ralph Steven Baric, Steeve Boulant, Dirk Grimm

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Die dynamische Entstehung und pandemische Verbreitung von SARS-CoV-2 erforderte die rasche Entwicklung neuartiger Impfstoffe und antiviraler Therapeutika. Besonders benötigt werden weiterhin Wirkstoffe, die das Virus direkt und unabhängig von der variablen Spike-Sequenz angreifen und damit die Unterdrückung neuer Fluchtmutanten erlauben. Mit diesem Ziel haben wir Adeno-assoziierte virale (AAV) Vektoren generiert, die gleichzeitig drei verschiedene shRNAs gegen konservierte Regionen des SARS-CoV-2 Genoms exprimieren. In akut oder chronisch infizierten Zellen sowie in humanen Darmorganoiden unterdrückte der beste Vektor (AAV-SAVIOR) die virale Infektion bzw. Replikation höchst effektiv. Auch in zwei Mausmodellen konnte seine intranasale Administration die Viruslast reduzieren bzw. die Krankheitsschwere mildern. Die hohe Effektivität und die Konservierung aller shRNA-Bindestellen in Omikron machen AAV-SAVIOR zu einer vielversprechenden Waffe im Kampf gegen die weiter anhaltende Pandemie.

(2) Transposasen als Werkzeug für Gentherapieanwendungen mit verbessertem Sicherheitsprofil

[Nucleic Acids Research]

Csaba Miskey, Lisa Kesselring, Irma Querques, György Abrusán, Orsolya Barabas, Zoltán Ivics

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Jede gentechnische Anwendung birgt das Risiko einer Mutagenese des Genoms. Zum Beispiel integrieren die verschiedenen Arten von Genvektoren in der Regel zufällig in Chromosomen, was ein potenzielles Risiko der Insertionsmutagenese birgt. Solche genotoxischen Wirkungen können verheerende Folgen für die entsprechenden Zellen und den gesamten Organismus haben (einschließlich der Auslösung einer Krebserkrankung). Daher besteht ein großer Bedarf an gentechnischen Werkzeugen, die eine effiziente Genom-Manipulation ermöglichen und gleichzeitig potenziell genotoxische Wirkungen vermeiden.

Sleeping Beauty (SB) ist ein Transposon, das ein breites Spektrum gentechnischer Anwendungen ermöglicht, darunter die somatische Gentherapie - sowohl ex vivo als auch in vivo. Mit Hilfe von Strukturmodellen wurden am Paul-Ehrlich-Institut (PEI) drei Aminosäurereste der SB-Transposase identifiziert, welche eine entscheidende Rolle bei der Interaktion mit der Ziel-DNA spielen und die Auswahl des Orts der Integration ins Genom beeinflussen können. Auf Basis dieser Erkenntnis wurden entsprechende Aminosäure-Ersatzmutanten generiert und hinsichtlich der Wirkung auf die Integration ins Genom analysiert. Auf diesem Weg wurden einzelne Ersatzmutanten identifiziert, die zu einer entscheidenden Veränderung der genomweiten Verteilung von SB-induzierten Insertionen führen. Diese Mutationen lenken die Insertion weg von kritischen Gensequenzen (einschließlich kodierender Exons und transkriptionsregulatorischer Elemente, sogenannte Promotoren und Enhancer) hin zu weniger riskanten Bereichen im Genom. Die Enzymvarianten stellen somit eine erhebliche Verbesserung des Sicherheitsprofils einer transposonbasierten Gentherapie in Aussicht.