Neue Erkenntnisse zu SARS-CoV-2

by | Jun 7, 2024

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Ein internationales Forschungsteam rund um das Paul-Ehrlich-Institut hat neue Erkenntnisse darüber, wie SARS-CoV-2 in Zellen eindringt und welche Folgen das hat.

 

Es gibt neue Erkenntnisse, die zur Entwicklung künftiger Behandlungs- und Präventionsstrategien bei einer Corona-Infektion beitragen könnten. Ein Forschungszusammenschluss unter Leitung von Dr. Richard Brown, derzeit Gastwissenschaftler im Fachgebiet „Forschungsgruppe Veterinärmedizin“ des Paul-Ehrlich-Instituts und Forscher in der Gruppe „Computational Virology“ von Dr. Daniel Todt an der Ruhr-Universität Bochum, hat nun herausfinden können, wie SARS-CoV-2 in Zellen eindringt und welche Folgen das hat.

Rezeptoren und Proteine als Helfer

Das Coronavirus SARS-CoV-2 nutzt primär den Oberflächenrezeptor ACE2, um in Zellen einzudringen. Die Serinprotease TMPRSS2, die ebenfalls als Transmembranprotein in den Zellmembranen verankert ist, wirkt als Helfer. Zellen, die sowohl ACE2 als auch TMPRSS2 auf ihrer Oberfläche tragen, zeigen dementsprechend höhere Infektionsraten. Bisher war unklar, in welchem Ausmaß die Anwesenheit von TMPRSS2 den Zelleintritt verbessert, ob das für alle Virusvarianten gleichermaßen der Fall ist und ob es nur für Infektionen beim Menschen gilt.

Um Antworten zu finden, infizierten die Forschenden Wirtszellen mit und ohne TMPRSS2-Proteine auf ihren Zelloberflächen mit verschiedenen Virusvarianten und beobachteten sowohl das Virus als auch den Wirt im Zellmodell. Mit elektronenmikroskopischen Analysen konnte eine verbesserte Aufnahme der Viruspartikel in die Wirtszellen beobachtet werden. Auch ging das Forschungsteam der Frage nach, ob der TMPRSS2-assoziierte Zelleintritt die angeborenen Immunantworten des Wirts und die Evolution des viralen Genoms beeinflussen. Nicht zuletzt interessierte die Frage, ob die beobachtete Verbesserung des SARS-CoV-2-Eintritts eine konservierte Eigenschaft von TMPRSS2-Proteinen aus evolutionär unterschiedlichen nicht menschlichen Spezies ist.

Auch neue Varianten wie Omikron profitieren

Was die Forscher herausfanden: Die TMPRSS2-vermittelte Virusaufnahme erfolgt über zelluläre Vesikel, sogenannte Endosomen. Bisher war man davon ausgegangen, dass die umgangen werden, wenn SARS-CoV-2 über TMPRSS2 in die Zelle gelangt. Und auch neuere Varianten wie Omikron profitieren von der TMPRSS2-vermittelten Aufnahme in die Wirtszelle, obwohl das Protein nicht unbedingt für den Zelleintritt erforderlich ist. Auch diese Erkenntnis sei neu.

Je effizienter die TMPRSS2-vermittelten Aufnahme, desto stärker die Infektion. Und auch die Genomreplikation wird ebenso erhöht wie die Produktion neuer infektiöser Viren. Infolgedessen werden die Immunreaktionen der infizierten Wirtszellen verstärkt und der Zelltod tritt schneller ein. Was außerdem hoch interessant ist: Nicht nur menschliche TMPRSS2-Proteine, sondern auch solche aus anderen Säugetierarten können die SARS-CoV-2-Infektion verstärken. Diese Ergebnisse verdeutlichen ein kompliziertes Gleichgewicht zwischen der Effizienz der Virusaufnahme, den Immunreaktionen der Zellen und dem durch die Infektion ausgelösten Zelltod, fassen die Forscher zusammen. Letztendlich käme es auf die Effizienz des ersten Schritts beim Viruseintritt an, sagt Dr. Richard Brown. Sie könne das Ergebnis der Infektion in den Zellen beeinflussen und sich ferner auf die virale Evolution auswirken.

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