Pockenvirus missbraucht die Zellbewegung, um eine Infektion zu verbreiten
Das Vakzinia-Virus, ein Pockenvirus, das eng mit Pocken und Affenpocken verwandt ist, trickst Zellen aus, die es infiziert hat, um ihren eigenen Zellbewegungsmechanismus zu aktivieren, um das Virus schnell in Zellen und Mäusen zu verbreiten, so eine neue UCL-geführte Studie.
Dieses Bild zeigt die abschließenden Spuren, wie sich die infizierten Zellen bewegt haben. Die verschiedenen Farben entsprechen dem Zeitpunkt, zu dem die Zellen infiziert wurden.
Corina Beerli, UCL
Die Ergebnisse erklären, wie das Virus die eigenen Proteine infizierter Zellen imitiert, um den Signalweg zu starten, der es der Zelle ermöglicht, sich zu bewegen. "Wir waren überrascht, dass das Pockenvirus nicht nur den Motilitätspfad der infizierten Zelle einschaltet, sondern auch die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung steuert, um die schnelle Ausbreitung der infizierten Zellen zu koordinieren", sagte der Hauptautor der Studie, Dr. Jason Mercer (MRC Laboratory for Molecular Cell Biology at UCL).
Das Vakzinia-Virus verursacht eine leichte und asymptomatische Infektion, weshalb es in dem ältesten Impfstoff der Welt, dem der Pocken, verwendet wurde, da es die Immunität gegen das viel schädlichere Virus gewährleistet.
"Es gibt zahlreiche Viren, darunter Herpesviren und tumorauslösende Viren, die bekanntermaßen die Bewegung in infizierten Zellen fördern, so dass wir durch die Aufklärung des Mechanismus in einem Virus neue therapeutische Ziele aufzeigen wollen, um die Ausbreitung vieler verschiedener Viren zu verhindern", sagte die Erstautorin der Studie, die Doktorandin Corina Beerli (MRC Laboratory for Molecular Cell Biology am UCL).
Das Virus produziert ein Protein, den Vaccinia Growth Factor (VGF), das den epidermalen Wachstumsfaktor nachahmt, ein Protein, das das Wachstum gesunder Zellen stimuliert und eine Schlüsselrolle bei der Aktivierung der Zellbewegung spielt.
Für die Studie verfolgten die Forscher einzelne Zellen, sowohl infizierte als auch nicht infizierte, in Zellkulturen. Sie fanden heraus, dass, als sie das VGF-Protein aus mit dem Vaccinia-Virus infizierten Zellen entfernten, das Virus nicht mehr in der Lage war, die Zellmotilität zu erhöhen. Sie zeigten, dass VGF die Rezeptoren der epidermalen Wachstumsfaktoren der Wirtszelle effektiv aktiviert, um die Zellbewegung einzuleiten.
Das Forschungsteam konnte dann den vom Virus ausgenutzten Signalweg und die Anweisung an die infizierten Zellen klären, sich schnell von der Infektionsquelle zu entfernen, um die Fläche der infizierten Zellen zu maximieren.
Die Forscher testeten ihre Ergebnisse in einer kleinen Studie an Mäusen und fanden heraus, dass sich das Virus bei einer Infektion mit dem unmodifizierten Virus effektiver ausbreitete und größere Läsionen entwickelte als bei der VGF-defizienten Version des Virus.
Die Ergebnisse sind der erste Beweis dafür, dass die infizierte Zellmotilität in direktem Zusammenhang mit der Virusausbreitung steht.
Die Forscher fanden auch heraus, dass der durch das Virus aktivierte Zellsignalweg der gleiche Weg war, der in Krebszellen übernommen wird, um die Metastasierung zu fördern.
"Indem wir diese Verbindung zwischen der Ausbreitung eines Pockenvirus und metastasierendem Krebs herstellen, haben wir neue Möglichkeiten für antivirale Strategien eröffnet. Es gibt eine breite Palette von Krebsmedikamenten, die bereits auf diesen Signalweg abzielen, um die Ausbreitung metastasierender Krebszellen zu stoppen, so dass wir hoffen, dass weitere Forschungen aufdecken werden, ob diese Krebsmedikamente als antivirale Wirkstoffe oder in Kombination mit bestehenden antiviralen Medikamenten eingesetzt werden können", sagt Dr. Mercer.
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