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Supervirus durch Mutationen

24.10.2005  00:00 Uhr
Vogelgrippe

Supervirus durch Mutationen

von Christina Hohmann, Eschborn

Forscher haben bislang vor einer Fusion des menschlichen Grippeerregers mit dem Vogelgrippe-Virus gewarnt, aus der ein Supervirus hervorgehen könnte. Doch eine Reihe von Mutationen im Erbgut des Vogelgrippe-Virus reicht aus, um ihn für den Menschen extrem gefährlich zu machen, wie neueste Untersuchungen am Erreger der Spanischen Grippe zeigen.

Die so genannte Spanische Grippe von 1918 war die größte Grippepandemie der Menschheitsgeschichte. In nur einem Jahr tötete das Virus etwa 50 Millionen Menschen weltweit und damit mehr als jede andere Krankheit zuvor oder danach. Die Infizierten erkrankten an hohem Fieber, ihre Lungen entzündeten sich und füllten sich mit Flüssigkeit.

Das Virus von 1918 ist anscheinend ein Vogelgrippe-Virus, das durch eine Reihe von Mutationen gelernt hat, auf den Menschen überzuspringen. Dies berichtet Professor Dr. Jeffrey Taubenberger, vom Armed Forces Institute of Pathology in Washington, in der Fachzeitschrift »Nature« (437, 889-893). In jahrelanger Arbeit entschlüsselte er die acht codierenden RNA-Abschnitte des Genoms dieses Killervirus. Die letzten drei Abschnitte, die für die virale Polymerase codieren, veröffentlichte er nun in seinem Artikel.

Aus den Lungen von Toten

Das genetische Material isolierte der Pathologe aus den Lungen von zwei amerikanischen Soldaten, die an der Grippe gestorben waren und deren Gewebe in Formalin eingelagert waren. Außerdem erhielt er Lungengewebe von einem Opfer der Spanischen Grippe aus Alaska, das seit seinem Tod im Permafrost konserviert war. Aus diesen Proben isolierte Taubenberger das gesamte Genom des Virus und entschlüsselte es.

Seinen Ergebnissen zufolge unterscheidet sich der Erreger der Spanischen Grippe von den der beiden anderen großen Grippepandemien von 1957 und 1968. In diesen Jahren eigneten sich humane Influenzaviren durch Austausch von genetischem Material zwei bis drei Gene von Vogelgrippe-Viren an. Durch diese Fusionsviren starben jeweils etwa eine Million Menschen weltweit, also weitaus weniger als 1918. Das Virus damals war anscheinend ein reines Vogelgrippe-Virus des Subtyps H1N1, das durch Mutationen die Fähigkeit erlangte, auch den Menschen zu infizieren. Es war deshalb so tödlich, weil es als Vogelgrippe-Erreger dem menschlichen Immunsystem völlig fremd war, vermutet Taubenberger.

Für die Adaptation an den Menschen sind nur etwa 25 bis 30 Änderungen in der Aminosäurefolge der viralen Proteine nötig, wie der Vergleich mit anderen Vogelgrippe-Viren zeigte. So fand Taubenberger insgesamt zehn Änderungen der Aminosäuresequenz in der Polymerase des Virus von 1918. Das Beunruhigende daran ist, dass das derzeit in Asien kursierende und jetzt in Europa angelangte H5N1-Virus einige dieser Veränderungen auch besitzt. Es passt sich also ebenfalls langsam dem Menschen an. Noch ist es nicht von Mensch zu Mensch übertragbar. Wenn es diese Fähigkeit durch weitere Mutationen erlangt, wäre das dramatisch, denn H5N1 ist hochpathogen ­ von den bislang 117 infizierten Menschen sind 60 gestorben. Eine Grippepandemie könnte 150 Millionen Menschen das Leben kosten, schätzt die UNO.

 

Vogelgrippe-Steckbrief Der Erreger der derzeitig kursierenden Vogelgrippe ist ein Influenza-A-Virus vom Subtyp H5N1. Die Influenza-Viren werden in die drei Typen A, B, und C eingeteilt, wobei A die gefährlichste Form darstellt. Die RNA-Viren mutieren schnell, da sie bei der Replikation ihres Erbguts keine Reparaturmechanismus besitzt. Einmal aufgetretene Fehler können sie nicht wieder korrigieren, weshalb sich die Viren rasch verändern. Die Influenza-A-Viren werden nach ihren beiden wichtigsten Proteinen, dem Oberflächenprotein Hämagglutinin, das zum Eindringen in die Zelle nötig ist, und der Neuraminidase, die zum Wiederaustritt der neuen Viren dient, benannt. Derzeit sind 15 Hämagglutinin-Subtypen (H1 bis H15) und neun Neuraminidase-Subtypen (N1 bis N9) bekannt. Normale menschliche Grippeerreger sind Influenza-A-Viren vom Subtyp H1N1 und H3N2 oder Influenza-B-Viren.

Die durch H5N1 hervorgerufene Vogelgrippe beim Menschen beginnt etwa zwei bis fünf Tage nach der Infektion mit starken grippeähnlichen Symptomen wie hohes Fieber, Husten, Atemnot und Halsschmerzen, informiert das Robert-Koch-Institut auf seiner Website. Etwa die Hälfte der Infizierten leiden auch an Durchfall, zum Teil treten auch Erbrechen und Bauchschmerzen auf. Meist entwickeln die Patienten eine Lungenentzündung, die schließlich zu Lungenversagen und zum Tod führt. Die Letalität der H5N1-Vogelgrippe beim Menschen beträgt etwa 50 Prozent. Der Erreger kann Menschen nur sehr schlecht infizieren. Sein Hämagglutinin ist bislang nicht gut für das Eindringen in menschliche Zellen geeignet. Bisher sind nur Menschen erkrankt, die in engem Kontakt mit infiziertem Geflügel und vor allem deren Exkrementen standen.

 

Die Sorge vor einer Pandemie ist also nicht unbegründet. Doch die Arbeit von Taubenberger könnte helfen, eine neue Pandemie zu verhindern. Da nun die Veränderungen bekannt sind, die nötig sind, um eine Übertragung von Mensch zu Mensch zu ermöglichen, können Wissenschaftler gezielt nach Virusstämmen mit diesen Mutationen Ausschau halten. So könnten gefährliche Erreger rechtzeitig erkannt und für die Herstellung eines Impfstoffs verwendet werden.

Wiederbelebtes Virus

Mithilfe des von Taubenberger entschlüsselten Genoms rekonstruierten Forscher um Terrence Tumpey von den US-amerikanischen Centers for Disease Control (CDC) das H1N1-Virus von 1918. Sie stellten anhand des genetischen Codes RNA-Stränge her und injizierten diese Plasmide in Wirtszellen. Dort bauten sich die Viren von selbst auf. Mit diesen wiedererweckten »Spanische Grippe«-Viren infizierten die Forscher Mäuse. Die Erreger produzierten 40.000 Mal mehr virale Partikel im Lungengewebe als andere, derzeit kursierende menschliche Grippeviren. Sie führten zu starker Bronchiolitis, Alveolitis, Lungenödemen und -blutungen. Die Tiere starben innerhalb weniger Tage. Für die starke Lungenschädigung und damit die hohe Letalität des Erregers scheint vor allem das virale Oberflächenprotein Hämagglutinin (HA) verantwortlich zu sein, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift »Science« (310, 77). Wenn sich das Andocken des Erregers über Hämagglutinin an die Zelloberfläche blockieren lasse, könnte man wirksame Medikamente gegen H5N1 und andere Influenza-Viren entwickeln, schreibt Tumpey in der Veröffentlichung.

Ein Pandemie-Virus, das von Mensch zu Mensch übertragbar ist, kann also auf zwei Weisen entstehen: Entweder durch Mutation oder aber über Fusion eines menschlichen Grippeerregers mit einem Vogelgrippe-Virus. Letzteres ließe sich bedingt durch eine Durchimpfung der Bevölkerung verhindern. Denn geimpfte Personen können sich nicht gleichzeitig mit Vogelgrippe- und menschlichem Virus infizieren und so als Gefäß für eine Neukombination der Erreger dienen. Zurzeit bestehen aber Engpässe in der Impfstoffversorgung, weshalb RKI und WHO raten, hauptsächlich Risikopatienten zu impfen.

 

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