25.11.12

Erbgut

Wenn schlafende Viren plötzlich wieder aktiv werden

Uralte Erreger, die sich in unser Erbgut eingebaut haben, können zu neuem Leben erwachen und schwere Krankheiten verursachen. Schuld kann ein geschwächtes Immunsystem sein – oder aber Medikamente.

Von Silvia von der Weiden

Rund acht Prozent des menschlichen Erbguts stammt von Viren ab. Sie haben vor Jahrmillionen Jahren unsere Vorfahren befallen und sich in ihre DNA eingebaut. So schleppen wir unbemerkt fremdes Erbgut von Generation zu Generation weiter. Etwa 30 verschiedene Familien sogenannter humaner endogener Retroviren (HERVs) sind heute bekannt.

Und auch bei anderen Säugetierarten gibt es solche Virenrelikte im Erbgut. Sie haben das eigene Erbgut dauerhaft in das Genom ihres Wirtes eingebaut. Alle Nachkommen haben die Virengene geerbt.

Ein Deal zwischen Virus und Wirt

Dass das funktionierte, liegt an einer Art Deal zwischen den Viren und unserem Körper: "Wohlverhalten gegen Unsterblichkeit". Solange das Virus still blieb und nicht schadete, durfte es im menschlichen Genom bleiben.

Mit der Zeit verlor es den Schrecken, aber auch seine Identität. Fehler häuften sich in seinen Genen an. Molekulare Bauanweisungen, die der einstige Nomade für seine Selbstständigkeit brauchte, waren nun nicht mehr nötig und gingen verloren. So wurde der aggressive Erreger harmlos, dachte man bisher.

Ein Trugschluss. Denn die alte Gefahr im Genom vermag sich selbst zu erwecken. Das konnten Forscher nun bei einem endogenen Retrovirus der Maus, dem murinen Leukämie-Virus (MLV), zeigen.

Mehr noch: Fehlerhafte und unvollständige Reste der einstigen Virus-DNA reparieren und ergänzen sich, indem sie auf noch vorhandene, intakte Sequenzen im Genom zurückgreifen.

Schlafende Viren werden wieder erweckt

Für die Wiederauferstehung bedarf es besonderer Umstände, wie die Gruppe um Jonathan Stoye und George Kassiotis vom National Institute for Medical Research in London an Mäusen nachgewiesen hat. In den Zellen von Mäusen, deren Antikörperproduktion geschwächt war, waren viele Genregionen aktiv, auf denen Teile von endogenen Retroviren gespeichert sind. Vor allem die zum MLV gehörende Emv2-Sequenz wurde sehr häufig abgelesen.

Eigentlich sollte das keine Auswirkungen haben, denn das Gen-Stück ist ja unvollständig und fehlerhaft. Eine Vermehrung des Virus sollte also ausgeschlossen sein. Dennoch ließen sich infektiöse Viruspartikel im Blut der Nager nachweisen, berichten die Forscher in "Nature".

Offenbar hatte die Emv2-Sequenz schadhafte und fehlende Teile von intakten Gen-Kopien abgelesen und ergänzt und war so zu neuem Leben erwacht. Die fatale Folge im Mäuseversuch: Zwei Drittel der Tiere erkrankte binnen eines Jahres an Lymphknotenkrebs.

Medikamente können die Ursache sein

Wiedererweckungen von schlafenden Retroviren sind auch beim Menschen bekannt. Wie Forscher um Christine Leib-Mösch vom Institut für Virologie am Helmholtz Zentrum München kürzlich herausfanden, kann die Therapie mit antipsychotischen Arzneimitteln wie Valproinsäure die Aktivität von bestimmten HERVs in Gehirnzellen von Patienten mit Schizophrenie oder manisch-depressiven Erkrankungen verstärken.

Zwar ist schon länger bekannt, dass die Nervenzellen der Patienten eine erhöhte Aktivität verschiedener HERV-Gruppen aufweisen. Das führte man aber bislang auf die Erkrankung zurück – und nicht auf die Medikamente.

Dass aber gerade diese die HERVs aktivieren, konnten die Forscher durch den Vergleich mit Gewebe- und Nervenzellproben von Patienten und Gesunden nachweisen.

In ihrer in "PLoS One" veröffentlichten Studie schließt das Team um Leib-Mösch, dass Viren im Erbgut auch durch Umweltfaktoren reanimiert werden können. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass Medikamente grundsätzlich auch daraufhin untersucht werden sollten, ob sie in den Zielzellen zu epigenetischen Veränderungen führen. Nicht nur endogene Retroviren, auch zelluläre Gene könnten aktiviert oder inaktiviert werden und dadurch möglicherweise schwerwiegende Nebenwirkungen auslösen."

Zusammenhang bei Multipler Sklerose

Auch bei einer weiteren Erkrankung des Nervensystems, der Multiplen Sklerose, haben Wissenschaftler endogene Retroviren als Mitspieler im Verdacht. So konnte gezeigt werden, dass im Blut oder in der Hirn- und Rückenmarkflüssigkeit vieler Patienten Teile oder komplette Viren auftreten.

Bei der Multiplen Sklerose handelt es sich um eine Autoimmunerkrankung, bei der das Immunsystem fälschlicherweise die Markscheiden von Nervenzellfortsätzen im Gehirn und Rückenmark angreift und zerstört. Die Betroffenen leiden oft lebenslang an schweren Behinderungen. Ein Anfang des Jahres gestartetes internationales Verbundprojekt an der Neurologischen Klinik des Universitätsklinikums Düsseldorf geht nun der Frage nach, ob und wie endogene Retroviren den Krankheitsverlauf bei der Multiplen Sklerose beeinflussen.

Ist auch BSE so erklärbar?

Bei noch einer neuronalen Erkrankung gibt es Hinweise für die Mitwirkung von endogenen Retroviren, wenn auch erst im Tiermodell. Ein Team aus Forschern der Leibniz-Institute für Zoo- und Wildtierforschung in Berlin (IWZ), für Primatenforschung in Göttingen und vom Helmholtz-Zentrum München hat an BSE erkrankte Javaneraffen untersucht.

Die Tiere dienen als Modell, denn infektiöse Prionenerkrankungen gibt es auch bei uns Menschen. Wir können an einer bestimmten Form von BSE erkranken, der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit. Beide Erkrankungen werden durch den Konsum verseuchten Fleisches ausgelöst und führen dazu, dass Nervenzellen im Gehirn zerstört werden. Ursache dafür sind fehlgefaltete Prion-Proteine. Wie und warum diese jedoch die Nervenzellen angreifen, ist bisher unbekannt.

Retroviren sind im Gehirn aktiver

Die Analyse von Hirnproben der mit Prionen infizierten Tiere ergab, dass hier bestimmte endogene Retroviren aktiver waren als in der gesunden Kontrollgruppe. Anhand der Proben ließ sich erstmals ein direkter Zusammenhang zwischen der Menge an vorhandenen Virusproteinen und dem Verlauf der Prionerkrankung herstellen.

"Wir vermuten, dass die von uns beobachtete Aktivierung der endogenen Gamma-Retroviren die Zerstörung der Nervenzellen auslöst oder verschlimmert", sagt Alex Greenwood vom IWZ. Daraus könnten sich neue Perspektiven für eine Therapie ergeben, sagt sein Kollege Dirk Motzkus vom Deutschen Primatenzentrum: "Da retrovirale Infektionen behandelbar sind, weisen unsere Ergebnisse auf eine völlig neue Behandlungsstrategie für Creutzfeldt-Jakob-Patienten hin."