Seit im Jahr 1983 der amerikanische Virologe Robert C. Gallo und sein französischer Kollege Luc Montagnier das HI-Virus als Erreger von AIDS identifiziert haben, arbeiten Wissenschaftler an immer besser werdenden Methoden, das Virus einzudämmen und ihm seine tödliche Gefahr zu nehmen.

Für die medikamentöse Behandlung von HIV-Infizierten stehen derzeit mehr als 20 verschiedene Wirkstoffe zur Verfügung. Da sich der AIDS-Erreger sehr schnell verändert, verlieren gegen ihn gerichtete Medikamente schnell an Wirkung. Deshalb werden einem Patienten mehrere Substanzen in Kombination verabreicht. Denn so wird es dem Virus erschwert, gegen alle Wirkstoffe gleichzeitig Abwehrmechanismen, so genannte Resistenzen, zu bilden. Um die Therapie zu verbessern, hat Professor Thomas Lengauer vom Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken gemeinsam mit seiner Arbeitsgruppe ein Computerprogramm entwickelt, das Vorschläge macht, welche Wirkstoffkombination bei welcher Virenart den größten Erfolg verspricht.

Zum Thema führte Frau Christine Pauli ein Interview mit Prof. Lengauer, Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken.

Prof. Lengauer, was ist das Einzigartige an dem von Ihnen entwickelten Computerprogramm?

Prof. Lengauer: Beobachtungen über Veränderungen des HI-Virus werden normalerweise in Mutationstabellen festgehalten. Hierbei beobachten Mediziner, wie sich das HI-Virus bei der Behandlung mit bestimmten Medikamenten verändert. Anhand der Mutationstabellen legt der Arzt fest, welche Medikamentenkombination für die individuelle Virusvariante seines Patienten am geeignetsten ist. Die am häufigsten verwendete Tabelle, die das Wissen über die HIV-Resistenzen gegen Medikamente festhält, wird von der Internationalen AIDS Gesellschaft fortgeschrieben. Das ist allerdings eine recht subjektive Art der Datensammlung…

…die warum verbessert werden sollte? 

Prof. Lengauer: Seit über 15 Jahren beruht diese Datensammlung allein auf Beobachtungen einzelner Mediziner. Diese Tabellen sind zudem schwer überschaubar und berücksichtigen nicht, dass sich Virus-Veränderungen auch gegenseitig beeinflussen können.

Wie kam es zur Entwicklung von „geno2pheno“?

Prof. Lengauer: Zur Entwicklung des Programms „geno2pheno“ musste der Computer zunächst mit Informationen gespeist werden, die den Zusammenhang von Wirkstoff und Virus-Veränderung beschreibt.  So basiert unsere Arbeit auf Beobachtungsstudien unserer Kooperationspartner, dem Virologischen Institut der Universität Köln, dem Referenzzentrum für Retroviren in Erlangen sowie weiteren beteiligten Arztpraxen und Labors. Durch „geno2pheno“ sollen die schwer interpretierbaren Mutationstabellen ersetzt werden: Medizinische Daten werden nun anhand statistischer Methoden objektiver dargestellt, der Computer kann voraussagen, was das Virus tun wird, wie lange es für bestimmte Medikamente empfindlich bleibt und wann sich Resistenzen bilden.

Wie genau läuft das Verfahren ab?

Prof. Lengauer: Wie kommt der Computer an die Daten des jeweiligen Patienten? Dafür wird dem Patienten Blut abgenommen, und das Erbgut „seines“ Virus bestimmt. Anschließend gibt der Arzt die individuellen Virus-Daten in das Computerprogramm ein, das wiederum die geeignetste Wirkstoffkombination errechnet.

Wie lange dauert dieser Vorgang?

Prof. Lengauer: Etwa drei Tage

Ist die Methode nur in Deutschland zugänglich?

Prof. Lengauer: Nein, wir erhalten mittlerweile Zugriffe aus 30 Ländern.

Allerdings bisher nur für Forschungszwecke?

Prof. Lengauer: Ja, momentan steht die Anwendung nur für Forschungszwecke zur Verfügung, eine Etablierung in der medizinischen Anwendung ist jedoch geplant. „Geno2Pheno“ ist derzeit im Internet frei zugänglich.

Herr Lengauer, Ihre HIV-Forschungsarbeiten sind noch lange nicht beendet. Momentan arbeiten Sie an der Entschlüsselung des Weges, den das Virus in die Zelle nimmt. Ja, um sich vermehren zu können, dringt das Virus in eine menschliche Zelle ein. Dazu bindet es an „Antennen“ auf der Zell-Oberfläche, so genannte Rezeptoren. Dabei unterscheidet man zwischen den beiden Korezeptoren CCR5 und CXCR4. Da das HI-Virus hoch variabel ist, sich also im Patienten verändert, kann es auch den Korezeptor wechseln, den es zum Zelleintritt nutzt.

An diesem Punkt setzt Ihre neue Vorhersage-Methode „Geno2pheno_coreceptor“ an?

Prof. Lengauer: Genau. Momentan entwickelte Medikamente, die „Korezeptor-Inhibitoren“, blockieren den vom HIV genutzten Rezeptor, um so das Andocken und anschließende Eindringen in die Zelle zu verhindern. Das besondere an diesen neuartigen Medikamenten ist, dass sie kein Virus-Eiweiß blockieren, sondern Eiweiße der menschlichen Zelle. Dies weckt die Hoffnung, dass sich das Virus weniger schnell anpassen kann und Resistenzen gegen den verwendeten Wirkstoff bildet. Doch vor der Behandlung eines HIV-Positiven ist es wichtig, sicherzustellen, welcher Rezeptor im individuellen Fall vom Virus genutzt wird. Genau das kann das Programm „Geno2pheno_coreceptor“. Es geht darum, HIV zu verstehen und virtuell entscheiden zu können, welche Tür das Virus nimmt.

Was sind Ihre Forschungspläne für die nähere Zukunft?

Prof. Lengauer: In den nächsten Monaten werde ich mit meinen Mitarbeitern „geno2pheno_coreceptor“ weiter verbessern, um so noch genauere Vorhersagen machen zu können.

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