Berlin - Im Körper gibt es einen bestimmten Botenstoff, der unter anderem dazu da ist, am Ende einer Infektion die Immunreaktion wieder herunterzufahren. Bei schweren Covid-19-Verläufen jedoch wird dieser Botenstoff bereits zu Beginn der Infektion ausgeschüttet. Dadurch werde die „frühe Bekämpfung des Erregers durch das angeborene Immunsystem“ blockiert, teilt die Charité – Universitätsmedizin Berlin mit. Das ist das Ergebnis einer Studie von Forschern der Charité und des Leibniz-Instituts Deutsches Rheuma-Forschungszentrum Berlin (DRFZ), die jetzt im Fachmagazin Nature erschienen ist.

Berliner Zeitung/Markus Wächter
Mikrobiologe Andreas Diefenbach

Botenstoffe sind chemische Stoffe, die im Körper Signale übermitteln. Der von den Forschern untersuchte Botenstoff TGFβ (Transforming Growth Factor β) besitzt viele Funktionen, unter anderem bei der Embryonalentwicklung und der Heilung von Gewebe. Er wirkt aber auch auf das Immunsystem. Normalerweise wird er erst gegen Ende einer Infektion gebildet, um die Immunreaktion wieder herunterzuregeln. Bei Covid-19 ist das offenbar anders. Hier produziert der Körper das Signalmolekül bei schweren Verläufen bereits verstärkt in der ersten Woche der Infektion.

„Das konnten wir bei anderen Lungenentzündungen nicht beobachten und hat uns sehr überrascht“, sagt der Charité-Forscher Mario Witkowski, Erstautor der Studie. Das falsche Timing wirkt sich auf die angeborene Abwehr aus, wie die Forscher herausfanden – also auf die erste Verteidigungslinie gegen eine Infektion. Erst wenn sie versagt, wird die erworbene Abwehr aktiv – also Antikörper und T-Zellen, die gezielt gegen spezifische Erreger vorgehen.

Kann das angeborene Immunsystem das Virus zurückdrängen?

Für die erste, noch unspezifische Verteidigung gegen Viren aktiviert der Körper vor allem Natürliche Killerzellen, sogenannte NK-Zellen. Sie erkennen Zellen, die von Viren infiziert sind, und beseitigen diese mithilfe von Zellgiften, damit sich die Viren in ihnen nicht vermehren können. 

Die Forscher untersuchten nun Zehntausende NK-Zellen aus Blutproben, um zu erkennen, welche Gene exakt aktiv waren. Sie gewannen daraus hochaufgelöste Daten zur Reaktion der Immunzellen. „Unsere Daten zeigen, dass NK-Zellen bei Patientinnen und Patienten mit Covid-19 zwar früh aktiviert, aber dann durch TGFβ gleich wieder blockiert werden“, sagt Mir-Farzin Mashreghi, dessen Arbeitsgruppe am DRFZ die Genanalysen durchführte. „Die NK-Zellen können dann schlechter an virusinfizierte Zellen andocken und sie deshalb nicht unschädlich machen.“

„Vermutlich ist das angeborene Immunsystem bei den meisten Covid-19-Betroffenen in der Lage, das Virus schon kurz nach der Infektion zurückzudrängen“, sagt Andreas Diefenbach, Direktor des Instituts für Mikrobiologie und Infektionsimmunologie der Charité und korrespondierender Leiter der Studie. „Bei manchen Patientinnen und Patienten reagiert das Immunsystem jedoch so stark auf den Erreger, dass der Körper gegenreguliert und den dämpfenden Botenstoff TGFβ bildet.“ Neben anderen Faktoren entscheide also das Timing der Ausschüttung des Botenstoffs darüber, wie Covid-19 verlaufe, sagt Andreas Diefenbach. Die fehlgeleitete Immunreaktion führe dazu, dass das Virus nicht effizient bekämpft werden könne und die für schwere Verläufe typischen Schäden entstehen.

Die Forscher halten es für möglich, dass eine zeitige Hemmung des Botenstoffs schwere Verläufe von Covid-19 verhindern könnte. Dafür kämen eine Reihe von Wirkstoffen infrage, die ursprünglich zur Behandlung von Krebs und Rheuma entwickelt wurden – wo TGFβ auch eine Rolle spielt. Sie befänden sich derzeit in klinischer Prüfung und wären „ein interessanter Ansatz, um das Timing der Immunreaktion zu korrigieren“, so Andreas Diefenbach. Zunächst müssten die experimentellen TGFβ-Hemmer jedoch im Tiermodell gegen Covid-19 getestet werden.

Ansatzpunkt für mögliche Therapien gegen Covid-19

Darüber hinaus gebe es einen weiteren Ansatzpunkt für zukünftige Therapien, so Diefenbach. „Möglicherweise könnte man die NK-Zellen im Körper gezielt aktivieren, um sie wieder in die Lage zu versetzen, Sars-CoV-2-infizierte Zellen unschädlich zu machen. Dazu werden wir jetzt untersuchen, wie genau die Immunzellen ihre Zielzellen erkennen und beseitigen.“

Manche Menschen befürchten, dass eine Impfung nicht oder nur ungenügend wirken könnte, wenn der Botenstoff TGFβ der Antwort des Immunsystems entgegenwirkt. Dazu erklärt der Studienleiter Andreas Diefenbach gegenüber der Berliner Zeitung: „Wir haben die Freisetzung von TGFβ bei Impfungen nicht untersucht. Allerdings ist eine Impfung ja keine Infektion, und die TGFβ-Komponente wird durch ein Protein beeinflusst, das nicht im Impfstoff enthalten ist. Ich würde also derzeit davon ausgehen, dass die Impfung keine starke TGFβ-Antwort triggert, die den Erfolg der Impfung einschränken könnte.“ Direkt untersucht hätten das die Forscher aber nicht, wie Diefenbach noch einmal betont.