Zwei Zelltypen in der Nase sind wahrscheinlich die ersten Eintrittspforten für das neue Coronavirus. Anhand von Daten aus dem Human Cell Atlas haben Forscher*innen bei Becherzellen und Flimmerepithel in der Nase besonders viele der Proteine entdeckt, die SARS-CoV-2 nutzt, um in unsere Zellen zu gelangen.

Dass Forscher*innen des Wellcome Sanger Institutes, des Universitätsklinikums Groningen, der Universität Cote d'Azur und des CNRS in Nizza und ihre Kolleg*innen des Human Cell Atlas Lung Biological Network diese Zellen identifiziert haben, könnte zur Erklärung der hohen Übertragungsrate von SARS-CoV-2 beitragen.

Die erste Veröffentlichung mit dem Lung Biological Network ist ein Teil der laufenden internationalen Bemühungen, die Daten des Human Cell Atlas zum Verständnis von Infektion und Krankheit zu nutzen, berichten sie heute (am 23. April) im Fachjournal „Nature Medicine“. Darüber hinaus zeigt die Publikation, dass Zellen im Auge und in einigen anderen Organen wie dem Herzen ebenfalls diese Eintrittspforten für die Viren aufweisen. Sie sagt voraus, wie ein wichtiges Eintrittsprotein zusammen mit anderen Genen des Immunsystems reguliert wird und offenbart mögliche Ziele, über die ein Medikament die Übertragung des Virus erschweren könnte.

COVID-19 – die Abkürzung steht für die Coronavirus-Erkrankung (engl.: corona virus disease), die SARS-CoV-2 auslöst – beeinträchtigt vor allem die Lunge und die Atemwege. Die Symptome der Patient*innen können grippeähnlich sein, mit Fieber, Husten und Halsschmerzen, während andere Menschen gar keine Symptome bemerken, aber dennoch Viren übertragen können. In den schlimmsten Fällen verursacht das Virus eine Lungenentzündung, die bis zum Tod führen kann. Man geht davon aus, dass sich das Virus über Tröpfchen verbreitet, die beim Husten oder Niesen einer infizierten Person entstehen, und es ist anscheinend leicht übertragbar. Bislang hat sich das Virus mehr als 176.000 Menschenleben gefordert.

Welche Zelltypen sind an der Infektion beteiligt?

Wissenschaftler*innen in aller Welt wollen genau verstehen, wie das Virus funktioniert, um die Übertragung zu verhindern und einen Impfstoff zu entwickeln. Dass SARS-CoV-2 unsere Zellen über einen ähnlichen Mechanismus infiziert wie ein verwandtes Coronavirus, das die SARS-Epidemie im Jahr 2003 verursachte, ist bekannt. Doch die genauen Zelltypen, die in der Nase beteiligt sind, waren zuvor noch nicht genau bestimmt worden.

Die Forscher*innen analysierten daher verschiedene Datensätze des Human Cell Atlas (HCA)-Konsortiums, die aus der Einzelzell-RNA-Sequenzierung von mehr als 20 verschiedenen Geweben nicht infizierter Menschen gewonnen worden waren. Dazu gehörten Zellen aus der Lunge, Nasenhöhle, Auge, Darm, Herz, Niere und Leber. Die Forscher untersuchten, welche der einzelnen Zellen die beiden wichtigsten Eintrittsproteine exprimieren, die das Virus für die Infektion nutzt.

Dr. Waradon Sungnak, der Erstautor der Studie vom Wellcome Sanger Institute, sagt: „Das Rezeptorprotein – ACE2 – und die TMPRSS2-Protease, die beim Eintritt von SARS-CoV-2 helfen kann, wird in den Zellen verschiedener Organe exprimiert. Darunter sind die Zellen an der Innenseite der Nase. Wir haben dann gezeigt, dass von allen Zellen die schleimproduzierenden Becherzellen und Flimmerzellen in der Nase die höchsten Konzentrationen dieser beiden Proteine aufweisen. Das macht diese Zellen zum wahrscheinlichsten Erstinfektionsweg für das Virus.“

Die Zellen der Nase sind für das Virus leicht zu erreichen

Dr. Martijn Nawijn vom Universitätsklinikum Groningen in den Niederlanden erklärte für das HCA Lung Biological Network: „Diese speziellen Zellen in der Nase sind jetzt erstmals mit COVID-19 in Verbindung gebracht worden. Natürlich gibt es viele Faktoren, die die Übertragbarkeit des Virus beeinflussen. Aber unsere Ergebnisse passen gut mit den bisher beobachteten rasanten Infektionsraten des Virus zusammen. Die Lage dieser Zellen an der Oberfläche der Naseninnenseite macht sie für das Virus leicht zugänglich und kann bei der Übertragung auf andere Menschen helfen.“

Die beiden wichtigsten Eintrittsproteine ACE2 und TMPRSS2 sind auch in Hornhaut-Zellen des Auges und in der Darmschleimhaut zu finden. Dies deutet auf einen weiteren möglichen Infektionsweg über das Auge bzw. die Tränendrüsen hin und offenbart das Potenzial für eine fäkal-orale Übertragung.

Wenn Zellen geschädigt werden oder eine Infektion bekämpfen, werden außerdem verschiedene Immungene aktiviert. Die Studie zeigte, dass die Produktion des ACE2-Rezeptors in den Nasenzellen wahrscheinlich gleichzeitig mit diesen anderen Immungenen angeschaltet wird.


Den Artikel finden Sie unter:

https://www.mdc-berlin.de/de/news/press/die-eintrittspforten-fuer-sars-cov-2

Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (04/2020)


Publikation:
Waradon Sungnak et al. (2020): „Single-Cell Transcriptomics Data Survey Reveals SARS-CoV-2 Entry Factors Highly Expressed in Nasal Epithelial Cells Together with Innate Immune Genes“. Nature Medicine. DOI: 10.1038/s41591-020-0868-6.
https://www.nature.com/articles/s41591-020-0868-6


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