Warum Fledermäuse Viren so gut tolerieren

Ebola, Tollwut, Corona – für sehr viele Viren sind Fledermäuse das Reservoir. Sie besitzen eine hohe Toleranz gegen die Krankheitserreger, können sie also in sich tragen, ohne selbst zu erkranken. Wie diese hohe Toleranz zustande kommt, hat nun ein internationales Forschungsteam in einem Projekt namens Bat 1k genauer untersucht und seine Ergebnisse im Fachjournal »Nature« veröffentlicht.

Für die medizinische Forschung ist das von großem Interesse: »Die Analyse ihres Immunsystems und ihrer einzigartigen Virentoleranz kann wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Therapien und Medikamente liefern«, sagt Dr. Michael Hiller, Professor für vergleichende Genomik an der Goethe-Universität und am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt, in einer Mitteilung.

Das Team sequenzierte die Genome von zehn Fledermausarten, die als Träger von Corona- und anderen Viren bekannt sind. Zusätzlich zu den neuen Fledermausgenomen analysierten die Forschenden insgesamt 115 Genome anderer Säugetiere und durchsuchten alle systematisch nach Anzeichen von genetischen Anpassungen. Solche Anpassungen ließen sich als Spuren von positiver Selektion nachweisen und können auf Funktionsänderungen hindeuten, erläutert Hiller.

Das Ergebnis: Fledermäuse weisen im Vergleich zu anderen Säugetieren deutlich häufiger Anpassungen in Immungenen auf, etwa in solchen, die antivirale Entzündungsreaktionen regulieren oder an der Erkennung von Viren beteiligt sind. Dr. Ariadna Morales, Erstautorin der Studie, betont: »Unsere Untersuchungen zeigen, dass der gemeinsame Vorfahre aller Fledermäuse eine unerwartet hohe Anzahl von Immungenen mit Selektionssignaturen aufweist. Dies deutet darauf hin, dass die Evolution des Fledermaus-Immunsystems eng mit der Entwicklung der Flugfähigkeit verbunden sein könnte.«

Einen besonderen Fokus legten die Forschenden auf das Interferon-stimulierte Gen 15 (ISG15), das eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Krankheitserregern spielt. So wird es etwa intrazellulär bei einer Infektion aktiviert und bindet an Proteine des Krankheitserregers, wodurch diese für das Immunsystem zum Abbau markiert sind. Somit wird etwa die Virusreplikation unterdrückt. Extrazelluläres ISG15 kann die Freisetzung von proinflammatorischen Zytokinen fördern und ist bekanntermaßen an der Hyperinflammation bei schweren Verläufen von Covid-19 bei Menschen beteiligt. Während das intrazelluläre ISG15-Protein als Monomer vorliegt, muss das Protein für seine extrazellulären Funktionen als Homodimer vorliegen.

Wie die Genanalyse zeigt, ist bei einigen Fledermausarten die Stelle von ISG15 verändert, die für die Dimerisierung zuständig ist. Das ISG15-Protein von einigen Fledermäusen habe intrazellulär die Produktion von SARS-Coronaviren-2 um 80 bis 90 Prozent reduzieren können, berichten die Forschenden um Morales. Im Gegensatz dazu zeigte ISG15 aus dem menschlichen Genom kaum antivirale Wirkung in Zellexperimenten. »Das Gen ISG15 ist also vermutlich einer von mehreren Faktoren, die zur Resistenz gegen Viruserkrankungen bei Fledermäusen beitragen«, fasst Hiller zusammen.

Die neuen Erkenntnisse bieten nach Ansicht der Autoren eine Grundlage, um die Anpassungen im Immunsystem von Fledermäusen weiter zu erforschen. Dies könnte in Zukunft zur Entwicklung neuer antiviraler Therapien führen.