Erstmals haben Supercomputer in den USA die Wanderung von HIV durch den Körper simuliert.
Zwei Jahre lang modellierten Supercomputer der University of Illinois das Verhalten von 64 Millionen Atomen, um 1,2 Mikrosekunden im Leben eines HIV-Kapsids zu erfassen. Dieses Proteingehäuse transportiert das Virus zum Kern einer menschlichen Zelle. Die Simulation lief auf dem Titan-Supercomputer des US-Energieministeriums, die Analyse auf dem Blue Waters-Supercomputer am National Center for Supercomputing Applications der Universität.
Die Methode der „Computermikroskopie“ – Molekulardynamiksimulationen großer biologischer Systeme – wurde von Juan Perilla und dem verstorbenen Klaus Schulten entwickelt und geleitet.
Sie deckte Eigenschaften des Kapsids auf, wie unterschiedliche Schwingfrequenzen von Proteinteilen. So sendet das Kapsid vermutlich Signale, um sich in seiner Umgebung zu orientieren, erklärt Perilla. Zudem fließen Ionen durch Kapsidporen, haften innen negativ und außen positiv geladen – und stabilisieren so die Struktur.
Durch diese Erkenntnisse über Struktur und Schwachstellen können Forscher lernen, das Kapsid zu zerstören, bevor es Zellen infiziert. Ein potenzieller Weg zu einer Heilung.
In ähnlicher Weise zeigte die Simulation Stressverteilungsmuster und weitere Schwachstellen. Die Studie ist in Nature Communications veröffentlicht.
Fortschritte machen HIV behandelbar: Therapien verlängern Leben um Jahre oder Jahrzehnte. Diese Kapsid-Simulation ist ein Meilenstein in der Heilungsforschung.
Im Oktober berichteten Immunologen von fünf führenden britischen Universitäten und dem NHS von „bemerkenswerten“ Ergebnissen beim ersten Patienten einer bahnbrechenden Studie – virusfrei nach Erstbehandlung. Die Therapie kombiniert Antiretrovirale, Reaktivierung ruhenden HIV und einen Impfstoff.
Anfang Mai entfernten Forscher der Lewis Katz School of Medicine (Temple University) und University of Pittsburgh HIV-DNA aus Mäuse-Genomen mittels CRISPR.
Bild: Juan Perilla
Bildunterschrift: Das genetische Material des HIV-Virus ist in Schutzhüllen versteckt. Das blaue Kapsid schützt es nach Eindringen in eine Zelle und transportiert es zum Kern, wo die Infektion abgeschlossen wird.