Interview Wie funktionieren eigentlich Viren, Herr Prof. Dr. Becker?

SARS, Ebola, Zika - und jetzt der Ausbruch des neuartigen Corona-Virus in China. Viren sind der Feind, den man nicht sieht. Jedoch sind sie viel mehr: wandelbar, zahlreicher als wir denken und wohl sogar elementar für die ersten Schritte des menschlichen Lebens. Der Virologe Stephan Becker im Gespräch
Coronavirus

Viren sind veränderliche Wesen, passen sich ständig den Zellen ihrer Wirte an - nur so können neuartige Viren überhaupt entstehen. So ist wohl auch das Virus, das im chinesischen Wuhan ausgebrochen ist, eine neuartige Variante des Coronavirus, das schon länger bekannt ist. Das Bild zeigt ansteckende Bronchitisviren, die ebenfalls zum Coronavirus gezählt werden, unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop

Herr Prof. Dr. Becker, was ist überhaupt ein Virus, wie ist es aufgebaut?

Es gibt natürlich sehr viele verschiedene Viren und insofern sind sie auch alle unterschiedlich aufgebaut. Was man jedoch über alle sagen kann: Sie tragen ein kleines Stück Erbinformation, das kann entweder DNA oder RNA sein, verpackt in Proteine – man kann sich das als sehr dicht gepacktes, winziges Paket vorstellen.

Was passiert, wenn so ein Paket auf einen Körper übertragen wird?

Das Virus dringt in eine menschliche, tierische, oder auch eine Bakterienzelle ein. Auf diese Wirtszelle ist das Virus unbedingt angewiesen, hier vervielfältigt es sich - ohne lebende Zellen gibt es keine Vermehrung von Viren. Diese Reproduktion kann zur Folge haben, dass die Zelle stirbt oder ihre Funktion verändert. Das wiederum kann dazu führen, dass der Wirt wegen einer Virusinfektion erkrankt.

Haben Sie ein Beispiel? Wie verändern sich welche Zellen?

Nehmen wir das Ebola-Virus: Das infiziert vor allem die Immunzellen des Wirtes, in den es eindringt. Die Immunzellen verändern ihre Funktion, können nicht mehr adäquat auf Krankheitserreger reagieren und machen damit den Wirt krank. 

Wie funktionieren eigentlich Viren, Herr Prof. Dr. Becker?

Der Virologe Prof. Dr. Stephan Becker

Welche Möglichkeiten gibt es, dass ein Virus übertragen wird?

Verschiedene. Ein Virus kann durch die Luft übertragen werden, so verbreiten sich Influenza-Viren. Das Polio-Virus wird übertragen durch kontaminierte Lebensmittel; per Blut-zu-Blut-Kontakt wandern zum Beispiel HI-Viren.

Die meisten Viren, die Tiere befallen, sind für uns harmlos, weil sie nicht auf uns übertragen werden. Woran liegt das?

Wie gesagt, jedes Virus ist auf eine lebende Zelle angewiesen. Dieser Zelle passt sich das Virus an – vervielfältigt es sich in einer Maus, passt es sich Mäusezellen an. Dafür jedoch muss das Virus einen Preis bezahlen: Durch die Spezialisierung auf die Mauszelle ist es für das Virus schwieriger, sich in anderen Zellen zu replizieren, zum Beispiel in einer menschlichen. Diese Schwierigkeit nennt man dann eine Speziesbarriere zwischen der Spezies Mensch und der Spezies Maus. So kommt es selten zu einer Übertragung von Tierviren auf Menschen.

Und wenn es doch passiert?

Dann kommt es darauf an, ob das menschliche Immunsystem diese Tierviren gut erkennt, schnell abfangen kann und unschädlich macht – oder sie falsch interpretiert und vielleicht gar nicht mitbekommt, dass sich ein Virus breitmacht in der menschlichen Zelle. Oder aber mit einer zu starken Reaktion den menschlichen Körper krank macht.

Viren gelten als sehr wandelbar. Woran liegt das?

Um sich zu vermehren, hilft es dem Virus, dass sich seine Erbinformation ständig verändert – so kann es sich sehr gut an die Wirtszellen anpassen. Die Viren, die am besten an die Zelle des Wirts angepasst sind, vermehren sich am besten, überleben und können andere Zellen infizieren.

Welche Rolle spielt dabei das Immunsystem des Wirts?

Eine große. Das Immunsystem versucht, etwas gegen das Virus zu machen, bildet Antikörper und tötet damit vielleicht 99 Prozent der Viren ab, die in seinem Organismus sind. Wenn jedoch unter der Vielzahl an Virusvarianten in einem infizierten Organismus einige existieren, die von den Antikörpern nicht erkannt werden, können diese sich weiter vermehren. Man könnte also sagen, dass durch die Aktivität des Immunsystems bestimmte Viren selektioniert werden.

Woher kommen Viren überhaupt, wo haben sie ihren Ursprung?

Das ist nicht wirklich geklärt. Es kann sein, dass sich die Viren selbstständig gemacht haben aus Genomen, also der Erbinformation von Menschen oder Tieren. Es gibt in unseren Genomen sehr viele sogenannte springende Elemente, also Teile des Genoms, die sich herauslösen aus dem Zusammenhang und sich an anderen Stellen wieder einsetzen – sogenannte Transposons. Es kann sein, dass Viren ursprünglich mal solche Elemente waren, sich selbstständig gemacht haben und dann aus der Zelle herausgeschleust wurden. Das jedoch sind Spekulationen, das weiß man nicht.

Der Virologe Stephan Becker

Prof. Dr. Stephan Becker ist Direktor des Instituts für Virologie an der Philipps-Universität Marburg. Dort erforscht er hochpathogene Viren, wie zum Beispiel das Ebola-Virus.

Seine Arbeitsgruppe entwickelt zusammen mit weiteren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung Impfstoffe und antivirale Medikamente gegen neuauftretende Viren.

Das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung ist auch beteiligt an der Bekämpfung des neuen Coronavirus, das im Dezember 2019 im chinesischen Wuhan entdeckt wurde.

Welcher Arbeitsprozess steckt hinter der Nachricht “Neues Corona-Virus entdeckt”? Wie kann man sich den Forschungsprozess ab dem ersten Krankheitsfall vorstellen?

Das ist ein schwieriger Prozess und fängt sicher nicht mit dem ersten Krankheitsfall an. Liegt da ein Patient mit einer schweren Lungenentzündung, denkt man ja zunächst einmal an eine Grippe, eine Infektion mit einem Bakterium oder Ähnliches. Erst wenn das nicht zutrifft, beginnt die Suche. Der ausschlaggebende Punkt hierbei ist dann die Häufung der Fälle: Wenn man merkt, dass alle Menschen mit Lungenentzündung ein bestimmtes Symptom zeigen oder an einem bestimmten Ort - wie dem Markt im chinesischen Wuhan - waren, deutet das auf einen Infektionsherd an diesem Ort hin.

Und nach diesem Anfangsverdacht, wie machen die Forscher weiter?

Man untersucht das Patientenmaterial und schaut, ob da ein Virus ist, das man schon kennt. Meistens wird man fündig, manchmal aber auch nicht – so war das offensichtlich auch jetzt in China. Heute sind wir technisch dabei deutlich weiter als noch 2003, als SARS ausbrach. Wir können jetzt das gesamte Erbmaterial, das zum Beispiel im Rachenabstrich des Patienten vorhanden ist, identifizieren. So kann man analysieren: Welche Erbinformation stammt vom menschlichen Genom? Wie viel ist unbekannt? Den unbekannten Teil vergleicht man dann mit einer Datenbank, in der sämtliche Virussequenzen hinterlegt sind und schaut, ob es Ähnlichkeiten gibt. Im aktuellen Fall gab es welche mit dem SARS-Virus. So nähert man sich Stück für Stück der gesamten Erbinformation eines Virus. 

 

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Das heißt aber auch, dass wir viele Viren noch gar nicht kennen. Wie hoch ist die Dunkelziffer?

Genau. Wir gehen heute davon aus, dass wir nur einen Bruchteil der Viren kennen, die es insgesamt gibt. Das gilt sowohl für Tiere als auch für die Menschen. Wir tragen viele Viren in uns, die uns gar nicht krank machen, die uns vielleicht sogar helfen.

Zum Beispiel?

Bei der Entwicklung des Embryos zum Beispiel. Man weiß noch sehr wenig darüber, allerdings deutet vieles darauf hin, dass Viren elementar sind für einige der vielen Regulationsmechanismen, die aus einer einzigen Zelle viele verschiedene Organe entstehen lassen. Viren sind aber auch wichtig für unser Klima.

Inwiefern?

Algenblüten in den Meeren werden meist durch Einzeller ausgelöst, die sich explosionsartig vermehren. Zu einem bestimmten Zeitpunkt werden diese Zellen durch Viren infiziert, sterben ab und sinken auf den Meeresgrund – mit ihm die Menge C02, die in den Zellen gebunden ist.