Internationale Studien unter deutscher Federführung

SARS-CoV-2: Weiterer Rezeptor erklärt Symptomvielfalt

Ein internationales Team hat neben dem bisher bekannten ACE-2-Rezeptor einen weiteren Faktor entdeckt, der den Eintritt von SARS-CoV-2 ins Zellinnere ermöglicht – und das breite Symptomspektrum erklärt.

SARS-CoV-2 nutzt anders als sein Vorgänger SARS-CoV-1 neben ACE-2 einen weiteren Rezeptor zum Eintritt in die Zellen, welcher ursächlich für das breite Symptomspektrum des Virus ist. Adobe_Stock_Kateryna_Kon

Bekannt war bislang, dass der Erreger SARS-CoV-2 den sogenannten ACE-2-Rezeptor verwendet, um in die Zellen des Wirts einzudringen. Nun haben Forscher herausgefunden, dass es noch einen weiteren „Türöffner“ in die Zellen gibt. Mithilfe des Proteins Neuropilin-1, das in den Schleimhäuten der Atemwege sowie der Nase, aber auch in Blutgefäßen vorkommt, kann das neuartige Coronavirus hier an strategisch wichtigen Stellen andocken. Das Vorkommen von Neuropilin-1 auf den Zellen verstärkt damit die Infektiosität von SARS-CoV-2, schlussfolgern die Forscher.

Bindung an Neuropilin-1 begünstigt weite Virusausbreitung

Die Studien wurden unter deutscher Federführung unter anderem an der Technischen Universität München (TU) erstellt. Die Entdeckung umfasst eine weitere Rezeptorstelle der Zellen, an die Neuropilin-1 anbinden kann. Da das Protein in weiten Teilen des menschlichen Körpers gebildet wird, wie im Gewebe der Atemwege, in den Blutgefäßen und auch in Neuronen, könnte das erklären, warum sich das Virus im Organismus des Wirts so zügig und weit ausbreiten kann. Die Infektiosität verstärkt sich, da Neuropilin-1 in vielen Schleimhaut-Zellen der Atemwege, vor allem in der Zellschicht der Nasenhöhlen, produziert wird.

Geruchsstörung: Neuropilin-1 bildet sich stark im Riechepithel

Eine auffällig hohe Konzentration des Proteins befand sich im Riechepithel. Das könnte erklären, warum eine Infektion die Geruchsstörung und die damit verbundene mögliche Geschmacksminderung als Symptom verursacht. Außerdem kann das Virus hierüber weiter ins Gehirn gelangen, wie die Untersuchung von sechs verstorbenen COVID-Patienten ergab. Anders als bei SARS-CoV-1 ist die Verbreitung somit nicht nur auf die oberen Atemwege limitiert.

Mikael Simons, Forschungsgruppenleiter am DZNE-Standort München und Professor für molekulare Neurobiologie an der Technischen Universität München: „Ausgangspunkt unserer Studie war die Frage, warum SARS-CoV-1 und SARS-CoV-2, die beide ACE2 als Rezeptor nutzen, unterschiedliche Krankheiten verursachen.“

Das Projekt-Team an der Universität Bristol belegt mittels Röntgenkristallografie und weiteren biochemischen Experimenten die Bindung von S1 – ein durch die Spaltung des SARS-CoV-2-Spike-Proteins entstandenes weiteres Protein - an Neuropilin-1. Im weiteren Zellkuturen-Experiment gelang es den Forschern, das Viruseindringen mittels monoklonaler Anti­körper sowie mit einem Neuropilin-1-Antagonisten zu verhindern. Damit sind zwei neue Therapieformen gegen COVID-19 gefunden, die nun in klinischen Studien weiter erprobt und geprüft werden müssen.

Vermutlich fängt Neuropilin-1 das Virus auf

„SARS-CoV-2 benötigt den ACE2-Rezeptor, um in Zellen einzudringen, aber andere Faktoren wie Neuropilin-1 sind möglicherweise erforderlich, um dessen Funktion zu unterstützen. Über die molekularen Prozesse, die dabei eine Rolle spielen, können wir derzeit jedoch nur spekulieren. Vermutlich fängt Neuropilin-1 das Virus auf und lenkt es zu ACE2.2", erläutert Simons.

Die Teams der Universität Helsinki und der TU bestätigten die erhöhte Infektiosität durch das Vorkommen von Neuropilin-1 und entwickelten Antikörper, die den Zelleintritt verhindern. In Tierversuchen mit Mäusen wurde festgestellt, dass winzige Viruspartikel von der Nasenschleimhaut ins zentrale Nervensystem transportiert werden können.

Cantuti-Castelvetri, L. et al., "Neuropilin-1 facilitates SARS-CoV-2 cell entry and infectivity" published in Science 2020 DOI: 10.1126/science.abd2985, Institute of Neuronal Cell Biology, Technical University Munich, Germany, German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), Munich, Germany, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Molecular and Integrative Biosciences Research Program, University of Helsinki, Finland

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