Es ist 17 Jahre her, seit sich das SARS-CoV-Coronavirus zu einer globalen Pandemie zu entwickeln drohte. Mit raschen Bemühungen zur Eindämmung von Ausbrüchen ist die Weltbevölkerung dem Schlimmsten entkommen.
Diesmal hatten wir kein Glück. Was SARS-CoV-2 so viel ansteckender macht als sein Vorgänger, ist eine Frage, die wir jetzt beantworten können, da Forscher einen anderen Weg für das Virus entdecken, in unsere Zellen einzudringen.
Forscher der Technischen Universität München und der Universität Helsinki in Finnland haben eine Studie durchgeführt, in der ein Rezeptor namens Neuropilin-1 entdeckt wurde, der es dem neuen Coronavirus ermöglicht, unser Gewebe zu infizieren.
Dieses spezielle Protein kommt in den Zellen, die die Nasenhöhle auskleiden, relativ häufig vor, sodass sich das Virus leicht in unserem Körper ansiedeln, vermehren und sich dann auf einen neuen Wirt ausbreiten kann.
Anfang dieses Jahres wurde entdeckt, dass ein Rezeptor namens Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) dem Coronavirus hilft, sich an die Oberfläche von Zellen zu binden, während ein Enzym namens Transmembran-Typ-II-Serinprotease (TMPRSS2) für seinen Eintritt entscheidend ist.
Diese Art des molekularen Hackens erklärt gut, warum beide SARS-Coronaviren eine Reihe von Geweben in unserem Körper schädigen, von der Auskleidung der Lunge bis zum Verdauungstrakt.
Es heißt jedoch nicht, warum sich einer der Viren besser verbreitet als der andere.
“Der Ausgangspunkt unserer Studie war, warum sich SARS-CoV, das Coronavirus, das 2003 zu einem lokalen Ausbruch führte, und SARS-CoV-2 auf so unterschiedliche Weise verbreiteten, obwohl sie denselben Haupt-ACE2-Rezeptor teilen”, sagt er Virologe von der Universität von Helsinki Ravi Ohha.
Ein wichtiger Teil des Puzzles tauchte beim Vergleich der beiden viralen Genome auf. SARS-CoV-2 hat die Sequenzen angepasst, die für die Bildung eines stacheligen Satzes von “Haken” verantwortlich sind, ähnlich denen, die von anderen gefährlichen Pathogenen zum Einfangen von Wirtsgewebe verwendet werden.
“Im Vergleich zu seinem Vorgänger hat das neue Coronavirus ein” zusätzliches Stück “an Oberflächenproteinen erworben, das auch in den Dornen vieler zerstörerischer menschlicher Viren zu finden ist, darunter Ebola, HIV und hoch pathogene Stämme der Aviären Influenza, unter anderem”, sagt Olli Vapalahti, ebenfalls Virologe bei Universität von Helsinki.
„Wir dachten, es könnte uns zu einer Antwort führen. Aber wie?'
In Absprache mit Kollegen auf der ganzen Welt entschieden sich die Forscher für Neuropilin-1 als gemeinsamen Faktor.
Typischerweise spielt dieser Rezeptor eine Rolle bei der Reaktion auf Wachstumsfaktoren, die für die Gewebeentwicklung wichtig sind, insbesondere auf Nerven. Für viele Viren ist es jedoch ein bequemer Griff, mit dem die Wirtszellen lange genug gehalten werden können, um hineinzukommen.
Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Spikes auf der Oberfläche, die die SARS-CoV-2-Partikel bedecken, deuteten zweifellos auf die Möglichkeit einer Bindung an den Rezeptor hin.
Um dies zu bestätigen, verwendeten die Forscher monoklonale Antikörper, die speziell ausgewählt wurden, um den Zugang zu Neuropilin-1 zu blockieren.
Natürlich war es für die 'Pseudoviren', die die SARS-CoV-2-Proteine enthielten, viel schwieriger, hineinzukommen, wenn Neuropilin-1 blockiert war.
“Wenn Sie sich ACE2 als Türschloss für den Eintritt in eine Zelle vorstellen, ist Neuropilin-1 möglicherweise der Faktor, der das Virus zur Tür leitet”, sagt Vapalahti.
'ACE2 wird in den meisten Zellen in sehr geringen Mengen exprimiert. Daher ist es für den Virus nicht einfach, die Türen zu finden, durch die er eintreten kann. Andere Faktoren wie Neuropilin-1 können dem Virus helfen, seine Tür zu finden. '
Angesichts der Tatsache, dass Neuropilin-1 in großen Mengen im Nervengewebe der Nasenhöhle exprimiert wird, können wir uns vorstellen, dass sich bei SARS-CoV-2 der Teppich entfaltet, sobald die Infektion in die Nase eindringt.
Ein genauerer Blick auf Gewebeproben, die Neuropilin-1 von verstorbenen COVID-19-Patienten exprimieren, ließ Verdacht aufkommen, und ein Experiment an Mäusen bestätigte die Rolle des Rezeptors bei der Förderung des Viruseintritts in unser Nervensystem.
„Unser Labor untersucht derzeit die Auswirkungen neuer Moleküle, die wir speziell entwickelt haben, um die Verbindung zwischen dem Virus und Neuropilin zu unterbrechen“, sagt Vapalahti.
Diese Forschung wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Quellen: Foto: SARS-CoV-2 'Spike' (rot) bindet an Neuropilin (blau). (G.Balistreri & secondbaystudio.com)
