Das Immunsystem als Ganzes schränkt die Entwicklung von Viren ein

Wie das Immunsystem als Ganzes und nicht spezifische Abwehrkräfte für die Begrenzung der Virulenz von Krankheitserregern wie SARS-CoV-2 verantwortlich sind

04.04.2022 - Venezuela

Während der Covid-19-Pandemie haben sich einige Menschen mehrmals mit dem SARS-CoV-2-Virus infiziert, während andere noch nie infiziert wurden. Die Anfälligkeit für eine Virusinfektion hat eine genetische Grundlage, aber hängt die Evolution des Virus auch von der Genetik des Wirts ab? Diese Frage leitet die Forschung des Instituts für Integrative Systembiologie (I2SysBio), eines gemeinsamen Zentrums des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) und der Universität Valencia (UV). Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass es das Immunsystem als Ganzes ist, das die virale Vielfalt und Evolution einschränkt, und nicht spezifische Abwehrmechanismen für sich allein. Die Studie wurde in Nature Ecology and Evolution veröffentlicht.

Diese Arbeit, die in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Carla Saleh am Institut Pasteur (Paris) durchgeführt wurde, verbessert unser Verständnis darüber, wie sich genetische Unterschiede in Wirtspopulationen in Bezug auf die Infektionsresistenz auf die Evolution der Virulenz von viralen Krankheitserregern auswirken.

"Zunächst haben wir beobachtet, wie das Virus seine Fähigkeit, sich zu vermehren und den Genotyp des Wirts zu infizieren, in dem es sich entwickelt, auf sehr spezifische Weise optimiert, je nach dem Signalweg und der Reaktion auf die Infektion, die jeweils betroffen sind", erklärt Santiago F. Elena, CSIC-Wissenschaftler und Leiter der Gruppe für Evolutions- und Systemvirologie am I2SysBio. "Außerdem stellten wir fest, dass die Wirtsanpassung mit einer Abnahme der Virulenz einherging, was darauf hindeutet, dass immunsupprimierte Wirte einen schwachen Selektionsdruck auf Viruspopulationen ausüben, der es weniger aggressiven Virusvarianten ermöglicht, in der Population zu überleben", erklärt er weiter.

Für diese Studie verwendeten die Forscher ein experimentelles Modell, das aus der Essigfliege(Drosophila melanogaster) und ihrem natürlichen Erreger, dem C-Virus, besteht. Anhand einer Sammlung von Fliegengenotypen mit Mutationen in verschiedenen Signalwegen und Reaktionen auf eine Infektion konstruierte das Forscherteam ein Experiment zur Virusevolution, das die Virulenz, den Prozess der Krankheitsentwicklung (Pathogenese) und die genetische Variabilität der resultierenden Viren charakterisiert. Sie untersuchten auch, welche evolutionären Kräfte (Mutation, natürliche Selektion und Zufall) die Entwicklung des C-Virus in jedem Fliegengenotyp steuern.

Vorhersage der Virusentwicklung in Populationen

Schließlich stellte das Forscherteam fest, dass das Ausmaß der genetischen Variabilität, das die Viruspopulationen anhäuften, sowie die Mutationen, die das Virus in seinem Genom anhäufte, vom genauen Genotyp des Wirts abhingen. "Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass das angeborene Immunsystem als Ganzes und nicht bestimmte Signal- und Abwehrwege für sich genommen die virale Vielfalt und Evolution einschränken", fasst Santiago Elena zusammen.

Hat diese Erkenntnis Auswirkungen auf antivirale Behandlungen? Nach Angaben des CSIC-Forschers wirken antivirale Medikamente auf das Virus selbst oder auf seine Interaktion mit Zellen (z. B. indem sie seinen Eintritt blockieren), nicht auf das Immunsystem. "Unser Immunsystem hat zwei Komponenten, die angeborene und die adaptive. Was wir hier untersucht haben, sind die wichtigsten angeborenen Signalwege bei wirbellosen Tieren. Unser lernfähiges System mit Gedächtnis wird durch natürliche Infektionen und, wie wir wissen, durch Impfstoffe stimuliert.

Die Ergebnisse werden es ermöglichen, genauere Modelle darüber zu entwickeln, wie sich Viren in genetisch heterogenen Populationen entwickeln können, wobei der Grad der Immunität unter anderem von Alter und Ernährungszustand abhängt.

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Originalveröffentlichung

Mongelli V, Lequime S, Kousathanas A, Gausson V, Blanc H, Nigg J, Quintana-Murci L, Elena SF, Saleh MC.; "Innate immune pathways act synergistically to constrain RNA virus evolution in Drosophila melanogaster."; Nat. Ecol. Evol. 2022.

https://www.bionity.com/de/news/1175498/das-immunsystem-als-ganzes-schraenkt-die-entwicklung-von-viren-ein.html