Türöffner für gefährliches Coronavirus

An der Werkbank im Labor: Beim Anlegen der Fledermaus-Zellkulturen in Ghana. (c) Foto: Marcel Müller/Uni Bonn

An dem mysteriösen neuartigen Coronavirus „HCoV-EMC“, das sich von der arabischen Halbinsel ausbreitet, sind inzwischen mehrere Menschen gestorben. Internationale Wissenschaftler unter Beteiligung des Bonner Universitätsklinikums haben nun den Rezeptor identifiziert, der bei der Infektion eine Schlüsselrolle spielt. Die Ergebnisse werden im renommierten Fachjournal „Nature“ vorgestellt.

Auf der arabischen Halbinsel wurden im vergangenen Jahr mehrere Menschen mit dem neuen Coronavirus „HCoV-EMC“ (human Coronavirus-Erasmus Medical Center) infiziert. Die Zahl der bestätigten Fälle beläuft sich mittlerweile auf insgesamt 14, darunter acht Todesfälle. In Deutschland wurde bislang nur ein importierter Erkrankungsfall dokumentiert. Virologen der Universität Bonn haben nun mit ihren Kollegen aus Rotterdam, Utrecht, St. Gallen und Jeddah (Saudi Arabien) einen Rezeptor identifiziert, der für die Infektion mit dem Coronavirus von entscheidender Bedeutung ist. Es handelt sich dabei um die Dipeptidyl Peptidase 4 - die sogenannte „DPP4“, auch „CD26“ genannt.

Der Rezeptor wirkt wie ein Türöffner für das Virus

„Dieser Rezeptor ist ein bekanntes Protein, das vielfältige Stoffwechselfunktionen erfüllt“, sagt Prof. Dr. Christian Drosten, Direktor des Instituts für Virologie am Universitätsklinikum Bonn. „Der Rezeptor kommt in verschiedenen Organen vor. Das Virus befällt aber insbesondere die Atemwege.“ Heftet sich das Coronavirus an den DPP4-Rezeptor, wirkt dieser wie ein Türöffner: Das Virus dringt in die Zelle ein und programmiert sie um, wodurch weitere Viren gebildet und freigesetzt werden – die Infektionskette hat begonnen.

Ansatzpunkt für neue Medikamente und Impfungen

Die Wissenschaftler haben das Oberflächenprotein des Virus künstlich hergestellt und damit nach menschlichen Zellproteinen gesucht, die daran binden. Auf diese Weise kamen sie dem Rezeptor auf die Spur. Den Nachweis der Wirksamkeit erbrachten sie, indem sie den Rezeptor mit einem anderen Protein blockierten: Weil HCoV-EMC dann nicht mehr an den Rezeptor andocken konnte, unterblieb eine Infektion. Wenn man dagegen rezeptorfreien Zellen das Protein künstlich einpflanzte, wurden sie für die Infektion empfänglich. „Damit haben wir den Rezeptor bewiesen“, sagt der Virologe des Bonner Universitätsklinikums. Die Kenntnis des Rezeptors ist so wichtig, weil sich daraus Ansatzpunkte für die Entwicklung von Medikamenten und Impfungen ergeben. Darüber hinaus verbessern die Ergebnisse der Studie das Verständnis dafür, wie leicht der Erreger von Tieren auf den Menschen überspringen kann.

Hohe Dunkelziffer an Infektionen

Wichtig für die Einschätzung der Gefährlichkeit ist, wie exponiert die infizierten Zellen im Organismus sind. HCoV-EMC befällt insbesondere Zellen, die keine Flimmerhärchen tragen. Diese sind in den Atemwegen dünn gesät. „Vielleicht ist deshalb das Virus weniger übertragbar als andere Lungenviren“, erläutert Prof. Drosten. Der Wissenschaftler geht aber davon aus, dass es eine Dunkelziffer an Infektionen mit milden Verläufen gibt. „Die meisten HCoV-EMC-Erkrankten werden deshalb nicht auffallen“, sagt der Bonner Virologe, der vergangenen Herbst den ersten diagnostischen Nachweis für das neue Virus entwickelt hat.

Nierenepithelzellen von der Zwergfledermaus (Pipistrellus pipistrellus). Die Wissenschaftler zeigten an diesen Zellen, dass auch das Fledermaus-DPP4 als Rezeptor für das HCoV-EMC/2012 funktioniert. Rot ist der Zellkern mit der DNA zu erkennen, weiß sind die Zellgrenzen. (c) Foto: Marcel Müller/Uni Bonn

Das Virus hat sich an den Menschen angepasst

Die engsten Verwandten des Erregers sind Fledermaus-Coronaviren, wie die Forscher mit genetischen Analysen nachweisen konnten. Das Virus hat sich aber anscheinend an den Menschen angepasst: Es vermehrt sich mit dem Rezeptormolekül von Fledermäusen nicht so gut wie mit dem von Menschen. „Bei HCoV-EMC handelt es sich um ein neuartiges Coronavirus, das dem SARS-Virus ähnelt“, sagt Prof. Drosten. „Es ist zu befürchten, dass es sich auch nach Europa ausbreitet.“ Um dies zu beurteilen, fehlten jedoch wichtige Daten und Infektionszahlen, die in den betroffenen Ländern derzeit kaum erhoben werden.

Publikation: Dipeptidyl peptidase 4 is a functional receptor for the emerging human coronavirus-EMC, Nature, DOI: 10.1038/nature12005