13:04 03 Dezember 2020
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    Das Coronavirus verhält sich selektiv – in einigen Ländern wütet die Pandemie, in anderen ist die Lage relativ ruhig. Viele Menschen zeigen keine Symptome, andere kommen auf die Intensivstation. Eine der Erklärungen: die genetische Veranlagung.

    Nicht ausgeschlossen ist, dass die DNA Mutationen enthält, die das Eindringen des Coronavirus verhindern oder erleichtern können.

    Genforscher bündeln Anstrengungen

    Andrea Ganna vom Institut für molekulare Biologie der Universität Helsinki startete im März die so genannte Covid-19 Host Genetics Initiative. Dem Projekt schlossen sich bereits 158 Forschergruppen aus der ganzen Welt an. Die einen analysieren offene Datenbanken der Genome, indem Infizierte untersucht werden, andere sammeln Proben bei Patienten in den am stärksten betroffenen Regionen. Die Firma Genotek ist derzeit der einzige russische Teilnehmer dieses Projekts. Sie arbeitet mit bereits vorhandenen DNA-Proben.

    „Wir schlugen unseren Kunden vor, die bei uns genetische Tests machten, einige Fragen zu beantworten – ob sie mit Covid-19 infiziert waren, wie stark sich die Erkrankung manifestierte, ob Risikofaktoren vorliegen, die den Verlauf erschwerten. Wir wollen rund 100.000 Formulare sammeln. Das globale Ziel – Wissenschaftsartikel über die genetische Veranlagung für eine Covid-19-Infektion bei Russen“, so Genotek-Chef Waleri Iljinski.

    Das Unternehmen nutzt Mikrochips, die bei der Covid-19 Host Genetics Initiative empfohlen wurden. So lassen sich gleichzeitig 650.000 Reihenfolgen im Genom ablesen – jene, die bei mehr als einem Prozent der Bevölkerung veränderlich sind.

    „Mir ist nicht bekannt, dass jemand ausreichend Proben analysiert und bestimmte Schlussfolgerungen gezogen hat. Bislang geht es um spekulative Hypothesen ohne reale Experimente und Prüfung der statistischen Bedeutung“, sagte Iljinski.

    Eingangspforte für Infektionen

    Der Mechanismus, wie Covid-19 in die Zelle eindringt, ist seit der SARS-Epidemie bekannt. Auf der Lipidhülle von SARS-CoV-2 befinden sich Spike-Proteine, die sich mit den Protein-Rezeptoren ACE2 an der Zellmembran der Schleimhaut verbinden und sie als Eingangspforte in den Körper nutzen. Logisch wäre anzunehmen, dass es Genmutationen geben könnte, die ACE2 kodieren, womit die Wirkung des Virus verstärkt bzw. gemildert wird.

    Wissenschaftler aus den USA, Kanada, Indien und Singapur analysierten mehr als 290.000 menschliche Genome aus fast 400 Populationen und bemerkten einige Varianten der Gene ACE2, die sein Zusammenwirken mit Spike-Protein beeinflusst. Dabei sind alle diese Mutationen ziemlich selten.

    Experten aus Belgien wurden auf das Ferment ACE1 aufmerksam, das ebenso wie ACE2 an der Regulierung des Blutflusses in Gefäßen beteiligt ist. Beim Träger eines der Varianten des Gens ACE1 – D-Allel (Deletion im Intron 16) – ist ACE2 nicht besonders aktiv und produziert weniger Protein. Im Ergebnis hat das Spike-Protein am Virus-Teilchen nichts, an dem es sich binden könnte. Somit kann es nicht in die Zelle eindringen, und für den Menschen sinkt das Risiko, infiziert zu werden.

    Die Analyse der Genome von Einwohnern aus 25 Ländern Europas, der Türkei und Israels zeigte, dass es in einigen Regionen mehr Träger von D-Allel gibt und dort weniger Infizierte zu verzeichnen sind, auch die Todesrate bei Covid-19-Erkrankungen ist niedriger. In China und Südkorea, die als erste von der Epidemie betroffen waren, kommt das D-Allel selten vor.

    Genetisches Puzzle

    Damit das Spike-Protein am Virus-Teilchen in den Körper eindringt, muss es aktiviert werden. Dafür ist ein weiteres Ferment an der Zellmembran zuständig – TMPRSS2, das der Familie der Serinprotease (sie spalten andere Proteine) angehört.

    Wissenschaftler aus Italien analysierten 1025 Varianten des Gens, das TMPRSS2 kodiert, in der DNA der Menschen aus 17 verschiedenen Populationen. Bedeutende Zusammenhänge mit der Infizierten-Zahl wurden dabei nicht festgestellt. Dennoch sind die Verfasser der Studie der Meinung, dass dies womöglich jedoch für die DNA-Abschnitte geschafft wird, die die Aktivität dieses Gens regulieren – so genannte Expression Quantitative Trait Locus (eQTL).

    Der jüngste Pre-Print indischer Forscher bestätigte dies – es wurden Mutationen entdeckt, die das Funktionieren der Gene für das Protein TMPRSS2 konkret in den Lungen verändern und damit eine schnelle Ausbreitung des neuartigen Coronavirus des Typs A2a in Europa und Nordamerika fördern.

    Zugleich verwiesen Wissenschaftler der Oregon Health and Science University auf Gene, die das Immunsystem kontrollieren, darunter die Leukozyten-Antigene HLA. Diese Moleküle docken als erste an die Virus-Teilchen an, erkennen sie und geben das Signal an die T-Zellen weiter: „Das ist der Feind, töte ihn“. Je mehr HLA im Blut enthalten ist, desto stärker ist das Immunsystem.

    Es stellte sich heraus, dass einige HLA-Typen effektiver vorgehen und mehr Virus-Teilchen entdecken. Das bedeutet, dass es gewisse Genmutationen gibt, die diese Molekülsensoren kodieren. In der Tat gab es bei Covid-19-Infizierten häufiger die Allele HLA B46:01 – sie taten sich schwer, das Virus zu erkennen. In den Daten über Genome der Patienten, die von der SARS-Epidemie zwischen 2002 und 2004 stark betroffen waren, wurde diese Mutation ebenfalls entdeckt. 

    Anscheinend ist die Mutation des Gens HLA nicht die einzige Veränderung, die das Risiko eines schweren Corona-Verlaufs erhöht, schlussfolgern die Autoren der Studie. Doch sie könnte ein wichtiger Teil dieses Problems sein.

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    Tags:
    Resistenz, DNA, Gene, Coronavirus