So wehren sich Zellen gegen SARS-CoV-2

Die Forscher beschreiben in einer Mitteilung die zelleigene Verteidigungsstrategie. Demnach erkennt ein Protein namens ZAP (zinc finger antiviral protein) bestimmte Motive,  CpG-Dinukleotide genannt, in Ribonukleinsäuren (RNAs), die für die Produktion viraler und zellulärer Eiweiße notwendig sind: Hier folgt ein Nukleotid mit der Base Guanin direkt auf eines mit Cytosin. In menschlichen RNAs kommen solche Stellen viel seltener vor als bei den meisten Viren und Bakterien. So kann eine menschliche Zelle unterscheiden, welche RNA-Moleküle „eigen“ und welche „fremd“ - und deshalb zu zerschneiden - sind.

Ein Vergleich mit den Sequenzen von mehr als 200 anderen Coronaviren ergab, dass SARS-CoV-2 sowie seine engsten Verwandten, die aus Fledermäusen isoliert wurden, ungewöhnlich wenige CpG-Stellen aufweisen. Das Coronavirus, das für die aktuelle Pandemie verantwortlich ist, war somit offenbar bereits an den Menschen angepasst.

„Viren versuchen, ihre Wirte nachzuahmen“, hießt es von Seiten der Wissenschaftler. So laufen sie weniger Gefahr, von den Waffen des Immunsystems - etwa den molekularen Scheren der Zelle - angegriffen zu werden. Das gelingt ihnen aber nicht vollständig.

In Experimenten mit menschlichen Lungenzelllinien konnten die Forschenden zeigen, dass ZAP die Vermehrung von SARS-CoV-2 hemmt. Und das, obwohl das Virus dem Protein nur wenige Angriffsstellen bietet. „Entscheidend ist nicht der Durchschnitt, sondern das schwächste Glied in der Kette“, so die Forscher. Das bedeutet: Es ist nicht nur maßgeblich, wie viele CpG-Stellen virale RNAs durchschnittlich haben, sondern auch wo sich diese befinden. Bei SARS-CoV-2 treten sie offenbar gehäuft in einigen Bereichen auf, die für die Vermehrung des Virus unentbehrlich sind.

Noch deutlicher zeigte sich der antivirale Effekt von ZAP, wenn die Forschenden Interferone zu den Zellen gaben. Diese Proteine stellen eine zentrale Komponente des angeborenen Immunsystems dar. Sie kurbeln zahlreiche Abwehrmechanismen an - zum Beispiel die Herstellung von ZAP, wie das Team beobachtete. Reduzierten sie die Produktion von ZAP hingegen mittels Small interfering RNA (siRNAs), so konnte sich das Virus wieder besser in den Zellkulturen vermehren. Dies spricht dafür, dass ZAP eine wichtige Rolle in der körpereigenen Immunantwort spielt.

Interferone werden bereits als Medikamente gegen Virusinfektionen, etwa gegen Hepatitis B und C, eingesetzt. Es war bereits bekannt, dass SARS-CoV-2 empfindlich auf Interferone reagiert. Welcher Typ das Virus am effektivsten bekämpft und welche Faktoren daran beteiligt sind, war bislang allerdings unklar. Die stärksten Effekte beobachten die Virologen mit Interferon gamma- und diese führten auch zur größten Erhöhung der ZAP-Produktion.

Deshalb schlagen sie vor, dieses Molekül bei der Entwicklung von Medikamenten gegen COVID-19 in Erwägung zu ziehen, und hoffen, dass ihre Ergebnisse helfen werden, Immuntherapien gegen SARS-CoV-2 zu verbessern.