Gene erhöhen Risiko für schweren Covid-19-Verlauf

Covid 19

Wen das Coronavirus wie stark trifft, gibt immer noch Rätsel auf. Forschende vom Berlin Instiute of Health in der Charité (BIH) haben auffällige Gene genau ins Visier genommen. Dass sie deren Risikofaktoren nun besser verstehen, ermöglichte vor allem die internationale Zusammenarbeit.

Corona kann auch junge Menschen schwer treffen, andere wiederum erkranken nur mild. Ein Schlüssel zur Erklärung könnte im Erbgut liegen. Eine neue Studie des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) hat Gene und Proteine identifiziert, die sich unmittelbar auf das Risiko, schwer zu erkranken, auswirken.
Gemeinsam mit Kolleg:innen aus Großbritannien und Kanada veröffentlichte das Team um Dr. Maik Pietzner, Wissenschaftler im Digital Health Center des BIH in der Abteilung für Computational Medicine, seine Ergebnisse in der Zeitschrift „Nature Communications".
Über die konkreten Details hinaus, ist die Arbeit für die Branche aus einem weiteren Grund wegweisend: Freizugängliche Ergebnisse weltweiter Studien, offene Wissenschaft und internationale Teamarbeit förderten zutage, wie tief in den Zellen der ausschlaggebende Code oft verborgen ist. Pietzner sagt: „Wir haben mit weltweiten Daten von 100.000 Teilnehmer:innen angefangen und sind bei einzelnen Molekülen in einzelnen Zellen gelandet. Das sind im Moment noch Grundlagenergebnisse. Aber dieser große Bogen hilft uns dabei, das Virus und die von ihm hervorgerufene Krankheit besser zu verstehen. Und damit sind wir auf künftige Pandemien besser vorbereitet."

Intelligente Bildgebung identifizierte Protein ELF5
Im menschlichen Erbgut gibt es etwa 17 Bereiche, die mit einem höheren Risiko für schwere Krankheitsverläufe für Covid-19 in Verbindung gebracht wurden. Mittels einer speziellen Methode fanden die Forschenden des BIH heraus, was die Gene bewirken.
Sie identifizierten insgesamt acht interessante Proteine. Darunter war ein Eiweiß, das für die Blutgruppe verantwortlich ist. Dass dieses zum Infektionsrisiko und nicht zu schweren Verläufen beiträgt, war bekannt. „Viel relevanter war das Protein ELF5", betont Professorin Claudia Langenberg, Leiterin der Abteilung Computational Medicine. „Covid-19 Patienten, die ins Krankenhaus eingeliefert und beatmet wurden oder vielleicht sogar starben, hatten wesentlich häufiger eine Veränderung im entsprechenden Gen, dem Bauplan von ELF5. Deshalb haben wir uns das genauer angeschaut."
Das Team wandte sich an die Kolleg:innen der Abteilung Intelligente Bildgebung, ebenfalls im Digital Health Center des BIH. Lorenz Chua, Doktorand in der Abteilung und neben Pietzner der zweite Erstautor der Veröffentlichung ist Experte für Single Cell Analysen. Er untersuchte, in welchen Zellen das Protein ELF5 besonders häufig existiert. Das Ergebnis: ELF5 kommt in allen Oberflächenzellen der Haut oder der Schleimhäute vor, wird aber insbesondere in der Lunge gebildet. Da das Virus vor allem in der Lunge Schaden anrichtet, erschien den Forschenden das sehr plausibel.

Protein G-CSF könnte medikamentöse Behandlung ermöglichen
Während ELF5 für Medikamente als Ziel weniger in Frage kommt, entdeckte das internationale Team hierfür einen anderen interessanten Kandidaten: G-CSF, der Granulozyten-Kolonie-stimulierende Faktor. Das Eiweiß G-CSF dient als Wachstumsfaktor im Blutsystem. Die Forscher fanden heraus, dass Menschen, bei denen genetisch bedingt G-CSF vermehrt gebildet wurde, weniger häufig unter einem schweren Krankheitsverlauf litten. Synthetisches G-CSF gibt es bereits lange als Medikament, möglicherweise ließe sich hier über eine Anwendung bei Covid-19-Betroffenen nachdenken.
Die weitere Untersuchung von Wirkstoffen mit synthetischem G-CSF wie Filgrastim und Lenograstim im Rahmen einer Erkrankung mit Sars-CoV-2 sei vorstellbar. Genannte werden bereits jetzt zur Behandlung der Neutropenie nach einer Chemotherapie eingesetzt, gehören bislang jedoch nicht zu den empfohlenen Medikamenten bei Covid-19.

Orginalpublikation: Maik Pietzner, Robert Lorenz Chua, ......Christian Conrad, Claudia Langenberg: "ELF5 is a potential respiratory epithelial cell-specific risk gene for severe COVID-19", Nature Communications (2022), DOI: 10.1038/s41467-022-31999-6


Foto: Maik Pietzner, generated with BioRender.com; PM 23-08-2022

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