Herr Bartenschlager, was genau bedeutet „CoViPa“? Und worum geht es?
Die Abkürzung steht für Coronavirus-Pathogenese. „CoViPa“ ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, in dem wir untersuchen, wie uns das Virus krank macht und welche Rolle das Immunsystem dabei spielt. Und andererseits, wie können wir uns mit dem gesammelten Wissen besser auf zukünftige Pandemien vorbereiten. Dabei greifen wir auf die gesamte Expertise von sieben Helmholtz-Zentren, insbesondere in der Immunologie und Virologie, zurück. Auch Hochschul- und Wirtschaftspartner sind beteiligt. Insgesamt sind wir ein Netzwerk aus 21 Forschungsgruppenleitern und Medizinern.
Wie lange läuft das Projekt?
Es startet im August 2021 und dauert vier Jahre.
Was sind die Ziele von „CoViPa“?
Unser Konsortium hat zwei Hauptziele. Das biologische Ziel: Wir wollen verstehen, wie eine SARS-CoV-2-Infektion Krankheiten verursacht. Das Spektrum der Symptome ist hier unglaublich breit. Von ganz asymptomatischen bis tödlichen Verläufen. Ein Ansatzpunkt hierfür ist die Pathologie der Virusinfektion selbst: Wie tötet das Virus Zellen ab? Wie giftig ist es? Der zweite Ansatzpunkt ist die Rolle des Immunsystems im Krankheitsverlauf. Was normalerweise funktioniert, ist, dass die Antikörper und T-Zellen, die als Reaktion auf eine Infektion produziert werden, diese bekämpfen. Aber es gibt auch viele Bereiche, in denen die Immunantwort dazu neigt, die Krankheit zu verschlimmern. Zum Beispiel Antikörper, die an das Virus binden und ihm als Teil des Gepäcks Zugang zu den Zellen gewähren, in denen die Virus-Antikörper-Komplexe vom Antikörper in die Zellen aufgenommen werden. T-Zellen, die normalerweise infizierte Zellen töten, können durch die Infektion auch fehlgeleitet werden und überschüssige Zellen zerstören. Dies sind Beispiele der klassischen Immunpathogenese, d.h. eine Krankheit, die vom Immunsystem ausgelöst wird. Ob das auch für SARS-Cov-2 gilt, wollen wir prüfen. Der dritte Ansatzpunkt ist die Immunkontrolle: Was braucht es für eine effektive Infektionskontrolle? Also welche Art von Antikörpern, T-Zellen und informativen Substanzen, die die Zellen in einen antiviralen Status versetzen und so vor einer Infektion schützen. Wichtig ist auch zu verstehen, wie das Virus natürliche Barrieren wie die Schleimhaut im Atemwegsepithel oder die Plazenta überwindet.
Und das zweite Hauptziel?
Das ist Pandemievorsorge, d.h. das Finden von Vorsorgestrategien im Falle einer zukünftigen Pandemie. Dazu gehört die Entwicklung antiviraler Wirkstoffe oder neuer Therapiekonzepte.
Woran arbeiten Sie genau?
Meine Arbeitsgruppe beschäftigt sich hauptsächlich mit Virustoxizität. Wir konnten beobachten, inwieweit das Virus Zellen innerhalb von Stunden nach der Infektion umprogrammierte. Uns interessiert auch die Frage: Wie kommt es zum oft zitierten Zytokinsturm, d.h. die übermäßige und unkontrollierte Freisetzung von Transportsubstanzen, die eine Entzündungsreaktion hervorrufen? Wenn Sie in eine infizierte Zelle hineinschauen, können Sie sehen, dass das Virusabwehrsystem in der Zelle innerhalb weniger Stunden nach der Infektion gelähmt ist. Das bedeutet, dass Zellen kaum Stoffe produzieren, die benachbarte Zellen in einen Schutzzustand versetzen können. Gleichzeitig wird in der Zelle eine Signalkaskade aktiviert, die zu einer übermäßigen Freisetzung von Entzündungsüberträgern führt.
Was lässt sich daraus schließen?
Wenn wir diese Mechanismen wie den Zytokinsturm noch besser verstehen, können wir das Wissen auf andere Viren übertragen. Denn der Zytokinsturm selbst ist nichts Neues. Wir sehen dies bei vielen anderen Infektionen, wie der Grippe, die durch das Influenzavirus verursacht wird.
Welchen Beitrag kann „CoViPa“ zur Eindämmung der aktuellen und möglicher weiterer Pandemien leisten?
Dabei spielt die Realisierung eines antiviralen Breitspektrum-Medikaments eine wichtige Rolle. Solche Virostatika sind Wirkstoffe, die nicht nur SARS-Cov-2 bekämpfen, sondern auch alle sehr entfernt verwandten Coronaviren mit allen Varianten. Wir müssen diese Wirkstoffe bis zu klinischen Studien der Phase 1 entwickeln. Kommt es dann zu einer neuen Coronavirus-Pandemie, könnten wir mit diesem Wirkstoff direkt in Phase zwei und drei der klinischen Prüfung gehen und damit gleich zu Beginn der Pandemie eine mögliche wirksame Therapie haben.
Was ist mit anderen Impfstoffen?
Eine weitere Strategie zur Pandemievorsorge ist die Schaffung einer Impfplattform. Im Moment konzentriert sich alles auf das SARS-CoV-2-Spike-Protein. Aber das Virus hat noch viel mehr Antigene. Wir können einen Impfstoff entwickeln, der andere Antigene des Virus abdeckt und damit möglicherweise mehrere Varianten gleichzeitig abdeckt. Der dritte Ansatz, an dem wir arbeiten, ist die Bioinformatik. Wir können RNA- und DNA-Sequenzdaten mit bioinformatischen Methoden nutzen. Hunderttausende von Sequenzierungsexperimenten aus Gewebeproben menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind inzwischen in Datenbanken verfügbar. Wenn das betreffende Gewebe zum Zeitpunkt der Probenentnahme mit einem (oder mehreren) Viren infiziert war, werden auch die entsprechenden Virusgenome automatisch sequenziert. Mit den von uns entwickelten Suchalgorithmen können wir daher in diesen Daten nach neuen Viren suchen. Erstaunlicherweise können wir auf diese Weise eine Vielzahl neuer viraler Genome entdecken, von denen viele noch nicht beschrieben wurden. Wir untersuchen, wie ähnlich sie beispielsweise bekannten Viren sind, die beim Menschen Krankheiten verursachen. Je ähnlicher sie sind, desto größer ist das Risiko einer Ausbreitung, d.h. damit das Virus vom Tier auf den Menschen übergeht. In einem nächsten Schritt können wir prüfen, in wie vielen Arten das Virus vorkommt. Kommt es öfter vor, können wir davon ausgehen: Das Virus kann von einem Wirtstyp zum nächsten wandern. Aus diesen Datenanalysen wollen wir abschätzen, wie hoch das mögliche Ausbreitungsrisiko für ein bestimmtes Virus ist.
Welche Ergebnisse haben Sie bisher erzielt? Und wann sind sie in der Praxis anwendbar?
Nicht jedes Ergebnis ist in der Praxis anwendbar. Zunächst geht es darum, ein grundlegendes Verständnis der Immunantwort zu erlangen. Wie schnell sich eine Immunantwort aufbaut, wie lange sie anhält, wann das Infektionsrisiko steigt usw. Wir haben aber bereits konkrete Ergebnisse mit Patentanmeldungen. Zum Beispiel ein breit neutralisierender Antikörper, der nicht nur bei einer Variante wirkt, sondern bei mehreren. Das kann sich relativ schnell entwickeln. Wir haben dann innerhalb des Konsortiums einen neuen Vektorimpfstoff entwickelt. Und viele interessante Biomarker. Sie können verwendet werden, um im Blut festzustellen, ob eine Person ein hohes Risiko hat, eine schwere Infektion zu entwickeln. Das Breitband-Antivirus-Medikamentenprojekt dauert viel länger, wir sprechen von vielen Jahren. Mit der Impfplattform geht es viel schneller. Wir haben bereits Suchtests durchgeführt, um das Ausbreitungsrisiko zu ermitteln. Damit sind wir weit gekommen. Wir haben viele neue Coronaviren entdeckt, darunter viele Exoten mit völlig anderen Genomstrukturen. Aber das ist am Anfang kein Problem. Auch bei Roboterlösungen für die automatisierte Analyse in einem Hochsicherheitslabor sind wir gut vorangekommen. Die Idee ist, die vor Ort verfügbaren kleineren Geräte zu nutzen und mobile Mini-Roboter zu konstruieren, die die Arbeitsschritte von einer Station zur anderen tragen. Auf diese Weise werden krankheitsbedingte Ausfälle von Mitarbeitern keine Schwierigkeiten mehr bereiten. Generell haben wir in der kurzen Zeit von „CoViPa“ schon viel erreicht.
Wie gut sind wir auf den Herbst 2022 vorbereitet? Und für die Zukunft?
Ich hoffe, dass die Menschen wieder davon überzeugt werden, dass das Tragen von Masken der beste Weg ist, eine Ansteckung zu vermeiden. Und Impfungen sind nach wie vor der beste Schutz vor schweren Erkrankungen. Nicht gegen die Ansteckung selbst, wenn die Zahlen im Herbst weiter steigen, werden wir in allen Bereichen einen echten Personalmangel haben. Wie sich die Dinge im nächsten Jahr entwickeln, hängt aus meiner Sicht stark davon ab, ob es neue Optionen geben wird. Wenn wir auch im Herbst bei BA.5 bleiben, haben wir eine Chance, eine halbwegs vernünftige Bevölkerungsimmunität aufzubauen. Dann werden die nächsten Wellen kleiner. Die große Hoffnung ist, dass das Vermehrungsgebiet des Virus global kleiner wird, denn dann ist die Gefahr, dass neue Varianten auftauchen, entsprechend geringer. So haben wir eine bessere Kontrolle.
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