„Wir wollen für die nächste Pandemie gerüstet sein“

Herr Bartenschlager, was genau bedeutet „CoViPa“? Und was ist damit?

Die Abkürzung bezieht sich auf die Pathogenese des Coronavirus. „CoViPa“ ist ein multidisziplinäres Forschungsprojekt, in dem wir untersuchen, wie das Virus unsere Krankheit verursacht und welche Rolle das Immunsystem dabei spielt. Andererseits, wie können wir uns mit den gewonnenen Erkenntnissen besser auf künftige Pandemien vorbereiten. Dafür nutzen wir die gesamte Expertise aus sieben Helmholtz-Zentren, vor allem in der Immunologie und Virologie. Auch Universitäts- und Unternehmenspartner sind beteiligt. Insgesamt sind wir ein Netzwerk aus 21 Forschungsgruppenleitern und Klinikern.

Wie lange läuft das Projekt?

Es startete im August 2021 und hat eine Laufzeit von vier Jahren.

Was sind die Ziele von „CoViPa“?

Unsere Gewerkschaft hat zwei übergeordnete Ziele. Biologisches Ziel: Wir wollen verstehen, wie eine SARS-CoV-2-Infektion Krankheiten verursacht. Das Spektrum der Symptome ist hier unglaublich breit. Von asymptomatischen bis tödlichen Zyklen. Ausgangspunkt für dieses Ziel ist die Pathologie der Virusinfektion selbst: Wie tötet das Virus Zellen? Wie giftig ist das? Der zweite Ansatzpunkt ist die Rolle, die das Immunsystem im Krankheitsverlauf spielt. Was normalerweise funktioniert, ist, dass die Antikörper und T-Zellen, die als Reaktion auf die Infektion produziert werden, diese abwehren. Aber es gibt auch viele Bereiche, in denen die Immunantwort dazu neigt, Krankheiten zu verschlimmern. Beispielsweise sind Antikörper, die an das Virus binden und ihm Zugang zu Zellen verschaffen, wie ein Gepäckstück, da Virus- und Antikörperkomplexe über den Antikörper in die Zellen aufgenommen werden. T-Zellen, die normalerweise infizierte Zellen töten, können durch eine Infektion fehlgeleitet werden und überschüssige Zellen zerstören. Dies sind Beispiele für die Pathogenese der konventionellen Immunpathologie, dh einer durch das Immunsystem verursachten Krankheit. Ob das auch für SARS-Cov-2 gilt, wollen wir prüfen. Der dritte Ansatzpunkt ist die Immunkontrolle: Was braucht es, um eine Infektion wirksam zu kontrollieren? Welche Art von Antikörpern, T-Zellen und Botenstoffen also versetzen die Zellen in einen antiviralen Zustand und schützen so vor einer Infektion. Wichtig ist auch zu wissen, wie das Virus natürliche Barrieren wie die Schleimhaut des Atemwegsepithels oder die Plazenta überwindet.

Und das zweite Gesamtziel?

Das ist Pandemievorsorge, also das Finden von Vorsorgestrategien im Falle einer zukünftigen Pandemie. Dazu gehört die Entwicklung neuer antiviraler Wirkstoffe oder Therapiekonzepte.

Woran arbeiten Sie genau?

Meine Arbeitsgruppe untersucht hauptsächlich die Virustoxizität. Wir konnten beobachten, inwieweit das Virus Zellen innerhalb weniger Stunden nach der Infektion umprogrammiert. Uns interessiert auch folgende Frage: Wie kommt es zu dem oft zitierten Zytokinsturm, also dem übermäßigen und unkontrollierten Überschuss an Botenstoffen, die eine Entzündungsreaktion auslösen? Betrachtet man eine infizierte Zelle, so sieht man, dass das Virenabwehrsystem der Zelle innerhalb weniger Stunden nach der Infektion gelähmt ist. Dadurch produzieren die Zellen kaum Botenstoffe, die benachbarte Zellen in die Defensive drängen könnten. Gleichzeitig wird in der Zelle eine Signalkaskade aktiviert, die zur Ausschüttung einer Vielzahl von Entzündungsbotschaften führt.

Was lässt sich daraus schließen?

Wenn wir Mechanismen wie den Zytokinsturm besser verstehen, können wir das Wissen auf andere Viren übertragen. Denn ein zellulärer Sturm ist per se nicht neu. Wir sehen dies bei vielen anderen Infektionen, wie der Grippe, die durch das Influenzavirus verursacht wird.

Welche Beiträge kann CoViPa leisten, um aktuelle und andere potenzielle Epidemien einzudämmen?

Dabei spielt die Realisierung eines breit wirksamen Medikaments gegen Viren eine wichtige Rolle. Bei diesen antiviralen Medikamenten handelt es sich um Wirkstoffe, die nicht nur SARS-Cov-2, sondern auch alle entfernt verwandten Coronaviren aller Varianten bekämpfen. Wir müssen diese Wirkstoffe in klinischen Studien der Phase 1 entwickeln. Tritt eine neue Coronavirus-Pandemie auf, können wir mit diesem Wirkstoff direkt in die zweite und dritte Phase der klinischen Studie einsteigen und erhalten so eine potenziell wirksame Behandlung zu Beginn der Epidemie.

Was ist mit anderen Impfstoffen?

Eine weitere Strategie zur Pandemievorsorge ist die Einrichtung einer Impfplattform. Im Moment konzentriert sich alles auf das SARS-CoV-2-Spike-Protein. Aber ein Virus hat viel mehr Antigene als das, und wir können einen Impfstoff entwickeln, der auch andere Antigene des Virus abdeckt und daher wahrscheinlich viele Varianten gleichzeitig abdeckt, und der dritte Ansatz, an dem wir arbeiten, ist die Bioinformatik. Wir können RNA- und DNA-Sequenzdaten mit bioinformatischen Methoden verwenden. Hunderttausende von Sequenzierungsexperimenten aus Gewebeproben menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind inzwischen in Datenbanken verfügbar. Ist das betreffende Gewebe zum Zeitpunkt der Probenahme mit einem (oder mehreren) Viren infiziert, werden auch die entsprechenden viralen Genome automatisch sequenziert. Mit Hilfe unserer entwickelten Suchalgorithmen können wir in diesen Daten nach neuen Viren suchen. Es ist erstaunlich, auf diese Weise so viele neue Virusgenome zu finden, von denen viele noch beschrieben werden müssen. Wir untersuchen, wie ähnlich sie beispielsweise bekannten Viren sind, die beim Menschen Krankheiten verursachen. Je größer die Ähnlichkeit, desto größer die Gefahr der Ausbreitung, also der Übertragung des Virus vom Tier auf den Menschen. In einem weiteren Schritt können wir überprüfen, in wie vielen Arten das Virus vorkommt. Wenn dies häufig vorkommt, können wir davon ausgehen: Der Virus kann von einem Wirtstyp auf einen anderen übertragen werden. Mit diesen Datenanalysen wollen wir abschätzen, wie hoch das Risiko einer potenziellen Ausbreitung eines bestimmten Virus ist.

Welche Ergebnisse haben Sie bisher erzielt? Und wann wird es in der Praxis angewendet?

Nicht jedes Ergebnis ist in der Praxis anwendbar. In erster Linie geht es darum, wichtige Erkenntnisse über die Immunantwort zu gewinnen. Wie schnell sich die Immunantwort aufbaut, wie lange sie anhält, das erhöhte Infektionsrisiko etc. Wir haben aber bereits konkrete Ergebnisse mit Patentanmeldungen. Zum Beispiel ein breit neutralisierender Antikörper, der nicht nur bei einer Variante wirkt, sondern bei vielen. Dies kann relativ schneller entwickelt werden. Dann haben wir innerhalb des Konsortiums einen neuen Vektorimpfstoff entwickelt. Und sehr interessante Biomarker. Diese können verwendet werden, um festzustellen, ob eine Person gefährdet ist, eine schwere Infektion im Blut zu entwickeln. Ein groß angelegtes Projekt mit antiviralen Medikamenten dauert viel länger, und wir sprechen von vielen Jahren. Mit der Impfplattform geht es viel schneller. Wir haben bereits Forschungstests durchgeführt, um Auslaufrisiken zu ermitteln. Damit sind wir weit gekommen. Wir haben viele neue Coronaviren gefunden, darunter sehr seltsame Viren mit völlig anderen genetischen Strukturen. Aber das stört zunächst nicht. Auch bei Robotiklösungen für die automatisierte Analyse in einem Hochsicherheitslabor sind wir gut vorangekommen. Die Idee ist, die vor Ort verfügbaren kleineren Maschinen zu nutzen und kleine, mobile Roboter zu konstruieren, die Arbeitsschritte von einer Station zur nächsten bewegen. So entstehen durch krankheitsbedingte Ausfälle der Mitarbeiter keine Engpässe. Alles in allem haben wir mit „CoViPa“ in kurzer Zeit schon viel erreicht.

Wie fit sind wir für den Herbst 2022? Und was ist mit der Zukunft?

Ich hoffe, dass die Menschen wieder davon überzeugt werden, dass das Tragen von Masken der beste Weg ist, eine Ansteckung zu vermeiden. Die Impfung ist nach wie vor der beste Schutz vor schweren Erkrankungen. Nicht gegen die Infektion selbst, wenn die Zahlen im Herbst weiter steigen, werden wir ein echtes Problem mit personeller Unterbesetzung auf breiter Front haben. Wie sich die Dinge im nächsten Jahr entwickeln, hängt aus meiner Sicht maßgeblich davon ab, ob es neue Variablen gibt. Wenn wir auch im Herbst bei BA.5 bleiben, haben wir eine Chance, eine halbwegs gute Immunität in der Bevölkerung aufzubauen. Dann sind die nachfolgenden Wellen kleiner. Die große Hoffnung ist, dass das Virenbrutgebiet weltweit kleiner wird, weil das Risiko, neue Varianten zu entwickeln, entsprechend geringer ist. Auf diese Weise haben wir eine bessere Kontrolle.

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