SARS-CoV-2 und IFITM-Proteine: Freunde oder Feinde
Nach Infektion produzieren Körperzellen eine Vielzahl sogenannter Restriktionsfaktoren um die weitere Ausbreitung des Virus einzudämmen. Diese Proteine stellen eine wichtige erste Verteidigungslinie gegenüber Viren dar. So hemmen die Proteine IFITM1-3 beispielsweise den Eintritt von HIV oder Influenza-Viren in bisher nicht infizierte Zellen. Frühere Studien legten nahe, dass IFITM1-3 über einen ähnlichen Mechanismus auch die Vermehrung von SARS-CoV-2 unterdrücken. Viele SARS-CoV-2 Studien wurden jedoch zunächst, meist aus Sicherheitsgründen, mit nicht vermehrungsfähigen Pseudoviren durchgeführt. Forschungsgruppen aus Ulm und Tübingen haben nun gemeinsam erstmals den Effekt von IFITM1-3 auf echtes SARS-CoV-2 in Lungenzellen untersucht. Überraschenderweise zeigte sich hier, dass die vermeintlich hilfreichen IFITM1-3 Proteine genau den gegenteiligen Effekt aufweisen: Anstatt die Vermehrung von SARS-CoV-2 zu unterdrücken, begünstigen sie diese sogar. Hemmt man die IFITM-Proteine, verringert sich die Ausbreitung von SARS-CoV-2. Diese neue Erkenntnis könnte möglicherweise für neue Therapieansätze genutzt werden.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und ist hier zu finden.
Bild: Für ein Experiment wurden aus Stammzellen Miniatur-Organe gezüchtet, welche die Struktur des Darms nachahmen. Diese „Mini-Därme“ dienen als Modell für SARS-CoV-2-Infektionen im Magen-Darm-Trakt. Die Miniatur-Organe wurden im Labor mit SARS-CoV-2 infiziert. Dabei wurden verschiedene Konditionen verglichen: (1) Die Infektionen wurden in Anwesenheit eines Antikörpers durchgeführt, welcher den Virusrezeptor (ACE2) blockiert und somit verhindert, dass neue Zellen infiziert werden können (α-ACE2). (2) Anstelle des Antikörpers gegen ACE2 wurde ein Antikörper gegen IFITM1-3 verwendet (α-IFITM1-3), um deren Funktion zu hemmen. (3) Anstelle eines Antikörpers wurde ein Peptid verwendet (mIFITM2), welches die Funktion der IFITMs inhibiert. (4) Es wurden weder Antikörper noch Peptid hinzugegeben (mock, CTRL). Um die Effekte unter dem Mikroskop zu beobachten wurde SARS-CoV-2 rot, die Zellkerne blau, und die Darmzellen grün gefärbt. Das Balkendiagramm rechts fasst die Beobachtungen zusammen. Unterschiedliche Antikörper/Peptid-Konzentrationen werden hier durch schwarze Dreiecke veranschaulicht. Sowohl die beiden Antikörper als auch das Peptid hemmen die Virusvermehrung im Vergleich zur Kontrolle (CTRL). Daraus lässt sich schließen, dass sich SARS-CoV-2 schlechter vermehren kann, wenn die IFITM Proteine durch den Antikörper oder das Peptid unschädlich gemacht wurden.
Bildquelle (zugeschnitten): Prelli Bozzo, C., Nchioua, R., Volcic, M. et al. IFITM proteins promote SARS-CoV-2 infection and are targets for virus inhibition in vitro, Nature Communications, Juli 2021, 12, 4584, DOI: 10.1038/s41467-021-24817-y (CC BY 4.0 license, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)