A pro-apoptotic selection strategy enables CRISPR screening in mosquitoes and identifies Lachesin as a chikungunya virus entry factor

Stellen Sie sich die mikroskopische Welt eines Virus als einen meisterhaften Dieb vor, der versucht, in eine Hochsicherheitsbank einzubrechen. Die Bank ist eine lebende Zelle und der Dieb ist ein Virus wie das Chikungunya-Virus. Um hineinzukommen, benötigt der Dieb einen speziellen Schlüssel, der in die Vordertür der Bank passt. Beim Menschen haben Wissenschaftler bereits viele dieser Schlüssel gefunden, aber wenn es um die Mücken geht, die das Virus übertragen, sind die Türen ein Rätsel. Wir wissen, dass das Virus von der Mücke zum Menschen reist, aber wir verstehen nicht vollständig, wie es überhaupt in die Zellen der Mücke schlüpft. Hier kommt die Wissenschaft des „CRISPR-Screenings“ ins Spiel. Stellen Sie sich CRISPR als eine riesige, präzise molekulare Schere vor, die spezifische Gene (die Bedienungsanleitungen im Inneren einer Zelle) einzeln herausschneiden kann. Indem man verschiedene Anleitungen herausschneidet und beobachtet, welche davon verhindern, dass das Virus funktioniert, können Wissenschaftler herausfinden, welche „Schlüssel“ das Virus benötigt, um einzutreten. Die große Herausforderung bestand jedoch darin, dass Mückenzellen schwer zu testen sind; wenn man ein Gen herausschneidet und das Virus dieses einfach ignoriert, hat man keine einfache Möglichkeit festzustellen, welche Zellen noch infiziert sind und welche sicher sind.

Dieses Papier erzählt die Geschichte, wie Forscher diesen Code geknackt haben, um die fehlenden Schlüssel für das Chikungunya-Virus in Mücken zu finden. Das Team stand vor einem kniffligen Problem: Wie erkennt man die Zellen, die das Virus erfolgreich blockiert haben? Ihre clevere Lösung war es, das Virus in einen „Selbstmordattentäter“ für die Zellen zu verwandeln. Sie manipulierten das Chikungunya-Virus so, dass es ein winziges, gefährliches Protein namens Reaper trägt. In der Welt dieser Mückenzellen ist Reaper wie ein roter Alarmknopf, der, wenn er gedrückt wird, der Zelle befiehlt, sich selbst zu zerstören. Wenn das Virus eindringt, drückt es den Knopf, und die Zelle stirbt. Aber wenn der Zelle ein spezifischer „Eintrittsschlüssel“ fehlt (ein Gen, das das Virus benötigt), kann das Virus nicht eindringen, der Alarm wird nie ausgelöst und die Zelle überlebt. Durch die Verwendung dieser „pro-apoptotischen“ (zelltötenden) Strategie konnten die Forscher die Überlebenden leicht von den Opfern unterscheiden.

Mit dieser cleveren Falle führten die Wissenschaftler eine massive Suche durch, bei der sie Tausende von verschiedenen Genen in Mückenzellen herausschnitten, um zu sehen, welche für den Eintritt des Virus essenziell sind. Sie entdeckten, dass das Virus stark auf eine spezielle Art von Anker auf der Zelloberfläche angewiesen ist, den sogenannten GPI-Anker, und speziell auf ein Protein namens Lachesin. Als sie Lachesin entfernten, konnte das Virus nicht mehr eindringen. Um zu beweisen, dass dies echt war, machten sie das Gegenteil: Sie nahmen menschliche Zellen, die normalerweise immun gegen Chikungunya sind, und gaben ihnen das Lachesin-Protein. Plötzlich wurden diese menschlichen Zellen anfällig für das Virus. Die Studie zeigte auch, dass dieser Schlüssel für verwandte Viren wie das Semliki-Forest-Virus und das Ross-River-Virus funktioniert, aber interessanterweise nicht für ein anderes Virus namens Venezuelan equine encephalitis virus, was darauf hindeutet, dass verschiedene Viren unterschiedliche Schlüssel verwenden, selbst wenn sie in derselben Familie sind.

Die Forscher bestätigten, dass Lachesin ein kritischer Eintrittsfaktor für Chikungunya in beiden bedeutenden Mückenarten, Aedes aegypti und Aedes albopictus, ist, indem sie das Gen ausschalteten und beobachteten, wie die Infektion stoppte. Während das Paper etabliert, dass Lachesin ein entscheidender Kandidat dafür ist, wie das Virus eintritt, präsentiert es dies als einen großen Schritt nach vorn im Verständnis der Mechanik des Virus und nicht als eine fertige Heilung. Die Studie legt nahe, dass die Verwendung dieser „Selbstmord-Viren“ eine leistungsstarke neue Methode ist, um nach anderen durch Mücken übertragenen Krankheiten zu suchen, was ein vielseitiges Werkzeug für zukünftige Entdeckungen bietet, ohne zu behaupten, das gesamte Problem der Übertragung bereits gelöst zu haben.