Uniklinikum Tübingen: Zellprotein CD81 bremst Vermehrung des Ebolavirus aus

Ein körpereigenes Protein mit dem Namen CD81 kann die Vermehrung des Ebolavirus in menschlichen Zellen behindern – das Virus wiederum setzt gleich zwei seiner eigenen Eiweißstoffe ein, um diese Bremse zu lösen. Das hat ein Forschungsteam des Universitätsklinikums Tübingen gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Hamburg und Greifswald herausgefunden. Die Arbeit wurde im Fachjournal The EMBO Journal veröffentlicht. Geleitet wurde die Studie von Prof. Dr. Michael Schindler vom Institut für Medizinische Virologie und Epidemiologie der Viruskrankheiten am Universitätsklinikum Tübingen. Beteiligt waren außerdem das Friedrich-Loeffler-Institut und das Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin. Das Ebolavirus verursacht beim Menschen eine schwere, oft lebensbedrohliche Erkrankung. Damit es sich im Körper ausbreiten kann, muss es in Zellen eindringen und deren inneren Betrieb für die eigene Vermehrung kapern. Dabei stößt es auf Abwehrmechanismen, die der Körper von Natur aus bereithält. Einen solchen Mechanismus hat das Team nun genauer untersucht – und dabei ein bislang unbekanntes Detail des Kräftemessens zwischen Virus und Wirtszelle sichtbar gemacht.

Was genau macht das Protein CD81?

Ausgangspunkt der Studie war die Frage, wie das Ebolavirus die Oberfläche befallener Zellen verändert. Dazu nahm das Forschungsteam gleich 332 verschiedene Oberflächenproteine unter die Lupe – also Eiweißstoffe, die wie kleine Antennen oder Türsteher an der äußeren Hülle von Zellen sitzen. Dabei fiel den Forschenden das Protein CD81 auf. Es gehört zur Familie der Tetraspanine, einer Gruppe von Proteinen, die mehrfach die Zellmembran durchqueren und an verschiedenen Vorgängen in dieser Hülle beteiligt sind.

In weiteren Experimenten zeigte sich, dass CD81 die Vermehrung des Ebolavirus spürbar beeinträchtigen kann. Um das zu testen, arbeitete das Team mit virusähnlichen Partikeln – künstlich hergestellten Teilchen, die wichtige Schritte einer echten Ebola-Infektion nachstellen, ohne die Gefahr einer tatsächlichen Erkrankung zu bergen. Fehlte CD81 in den untersuchten Zellen, liefen bestimmte Schritte der Virusvermehrung verstärkt ab. Wurde das Protein dagegen zusätzlich bereitgestellt, wurden diese Schritte gebremst. Auch beim eigentlichen Eindringen der virusähnlichen Partikel in die Zelle zeigte CD81 eine hemmende Wirkung.

Wie wehrt sich das Ebolavirus gegen diese Bremse?

Die Studie macht aber nicht nur die Schutzfunktion von CD81 sichtbar, sondern auch, wie das Virus dagegenhält. Zwei virale Proteine wirken dem Schutzmechanismus demnach entgegen:

Beide verringern nachweislich die Menge an CD81 in den untersuchten Zellen und an deren Oberfläche. Bemerkenswert ist das vor allem deshalb, weil das Ebolavirus mit einem sehr kleinen genetischen Werkzeugkasten auskommen muss: Es besitzt insgesamt nur sieben Proteine. Dass davon gleich zwei gegen ein einziges Abwehrprotein der Wirtszelle eingesetzt werden, lässt darauf schließen, dass CD81 für das Virus eine ernsthafte Hürde darstellt.

Hagelauer teilt sich die Erstautorenschaft der Studie mit Dan Hu; beide forschen am Universitätsklinikum Tübingen. Das Team untersuchte zusätzlich, wie CD81 auf Signalwege innerhalb der Zelle einwirkt – also auf jene internen Weiterleitungsketten, über die Zellen auf äußere Reize reagieren. Dabei fanden sich Hinweise, dass CD81 einen Signalweg beeinflusst, der durch das Virusprotein VP40 aktiviert wird. Dieser Signalweg ist unter anderem an Entzündungsreaktionen beteiligt und spielt eine wichtige Rolle bei schweren Verläufen der Ebola-Erkrankung. Die Forschenden vermuten, dass dieser Effekt zur beobachteten Hemmung der Virusvermehrung beiträgt, auch wenn die genaue Wirkungskette noch nicht vollständig geklärt ist.

Lässt sich CD81 gezielt für eine Therapie nutzen?

In einem weiteren Versuch prüfte das Team, ob sich CD81 von außen gezielt ansteuern lässt. Dabei kam ein Antikörper zum Einsatz, der an CD81 bindet – ein Antikörper ist ein Eiweißstoff des Immunsystems, der normalerweise fremde Strukturen erkennt und markiert. Dieser Antikörper verringerte in Zellkulturversuchen, also an Zellen außerhalb eines lebenden Organismus, die Infektion mit echten Ebolaviren. Auch dabei beobachteten die Forschenden Veränderungen der CD81-Menge, unter anderem in menschlichen Immunzellen. Das liefert erste Hinweise darauf, dass CD81 auch bei der Infektion mit tatsächlichen, nicht nur nachgebildeten Ebolaviren eine hemmende Rolle spielt.

Die genauen Zusammenhänge müssen laut den Studienautoren jedoch noch weiter untersucht werden. Ob sich aus den Beobachtungen tatsächlich eine Behandlungsmethode entwickeln lässt, ist derzeit offen.

Einordnung

Die Ergebnisse beschreiben einen bisher unbekannten Baustein im Wechselspiel zwischen Virus und Wirtszelle, liefern aber noch keine fertige Therapie. Dass ein Antikörper gegen CD81 die Infektion in Zellkulturen messbar senkt, deutet auf einen möglichen Ansatzpunkt hin – allerdings liegen zwischen einem Laborbefund an Zellkulturen und einem einsetzbaren Medikament für Patientinnen und Patienten in der Regel noch viele weitere Forschungsschritte. Bemerkenswert bleibt vor allem, wie ökonomisch das Virus mit seinen sieben Proteinen arbeitet und dass es gleich zwei davon gegen einen einzigen zellulären Abwehrmechanismus einsetzt – ein Indiz dafür, wie wichtig dieser Mechanismus aus Sicht des Virus offenbar ist.

Verwandte Begriffe und Hintergründe zum Thema Immunabwehr und Virologie finden sich im Lexikon von Wissen.de, weiterführende Artikel zu aktuellen Forschungsergebnissen bietet die Rubrik Wissenschaft, und Informationen zu beteiligten Forschungseinrichtungen lassen sich im Bereich Institutionen nachschlagen.