Wissenschaft + Forschung

Blutgefäße wichtig bei Insulinresistenz | Der Notch-Signalweg kontrolliert den Transport von Insulin durch die Gefäßwand, und ist er dauerhaft aktiv, bewirkt dies Insulinresistenz. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher des Krebsforschungszentrums Heidelberg. Endothelzellen – also Zellen der Zellschicht, die die Blutgefäße auskleidet – kurbeln den Notch-Signalweg an, damit Fettsäuren durch die Zellschicht gelangen. Dieser Weg ist bei übergewichtigen Nagern aktiver als bei normalgewichtigen, und die dicken Mäuse reagieren nicht nur weniger auf Insulin, sondern haben auch einen erhöhten Blutzuckerspiegel. Dies galt auch für speziell gezüchtete Mäuse mit dauerhaft aktivem Notch-Signalweg, die jung und schlank waren und gesund wirkten.<ul><li>
1 EMBO Molecular Medicine 2020, 12, e09271</li></ul>
Krebs: Genominstabilität häufiger als angenommen | Bei der Chromothripsis sind Abschnitte eines oder mehrerer Chromosomen an etlichen Stellen zerbrochen und regelwidrig zusammengebaut, weshalb ganze Erbgutabschnitte fehlen; andere sind vervielfältigt oder in falscher Orientierung eingebaut. Diese Genominstabilität galt bisher als selten. Wie ein Team des Deutschen Krebsforschungszentrums nun zeigt, tritt sie aber nicht nur zu Beginn einer Tumorentwicklung auf, sondern treibt diese auch voran. Zudem tritt Chromothripsis in manchen Fällen erst beim Tumorrückfall auf, nicht im Primärtumor.<ul><li>
2 Nat. Commun. 2020, doi: <ext-link ext-link-type="doi">10.1038/s41467–020–16134–7</ext-link></li></ul>
Günstige PCR-Alternative für Sars-Cov-2 | Eine bewährte Technik, um Viren und andere Krankheitserreger nachzuweisen, haben Wiener Forscher nun derart verfeinert, dass sich damit auch Covid-19-Erreger nachweisen lassen. Für die RT-Lamp-Methode genügt ein Inkubator oder ein Wasserbad, das konstant 63 °C hält. Ein positives Ergebnis zeige sich nach dreißig Minuten über einen Farbumschlag. Der zu Testende muss lediglich gurgeln. Mit der Technik stünde auch kleinen Laboren und Arztpraxen eine günstige und schnelle Messmethode zur Verfügung.<a href="https://viennabiocenter.org/about/news/rt-lamp" target="_blank">viennabiocenter.org/about/news/rt-lamp</a> <a href="https://rtlamp.org" target="_blank">rtlamp.org</a>Eliza Leusmann

Meldung

Signale, Gene und Coronatest

Blutgefäße wichtig bei Insulinresistenz | Der Notch-Signalweg kontrolliert den Transport von Insulin durch die Gefäßwand, und ist er dauerhaft aktiv, bewirkt dies Insulinresistenz. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher des Krebsforschungszentrums Heidelberg. Endothelzellen – also Zellen der Zellschi...

Aus 30 000 Buchstaben besteht das Genom des Covid-19-Erregers Sars-Coronavirus-2 (Sars-Cov-2). Virusgenome zehntausender Infizierter sind bereits sequenziert und untersucht worden. Daraus lassen sich Einzelheiten der globalen Ausbreitung ablesen und vielleicht auch Aufschlüsse darüber, wie sich die Pandemie entwickeln wird.
Das Jahr 2020 ist von der weltweiten Ausbreitung der Covid-19-Pandemie geprägt. In nur zwölf Monaten haben Wissenschaftler enorme Datenmengen über das neue Coronavirus ermittelt. Diese können helfen, den Verlauf der globalen Katastrophe besser zu verstehen, die Entwicklung von Impfstoffen und Medikamenten zu erleichtern und den weiteren Verlauf der Pandemie einzuschätzen.Das erste Genom des neuen Erregers wurde im Dezember 2019 in Wuhan sequenziert. Auf Basis dieser Information ließen sich die neue Atemwegsinfektion und ihr Erreger identifizieren: Es handelt sich um ein Coronavirus, das mit dem der Sars-Epidemie der Jahre 2002 und 2003 verwandt ist. Es erhielt deshalb den Namen Sars-Coronavirus-2 oder kurz Sars-Cov-2. Wie der Vorgänger war dieses Virus von Tieren auf den Menschen übergesprungen. Als Reservoir in der Natur gelten Fledermäuse aus der Familie der Hufeisennasen. Schuppentiere können als Überträger fungiert haben.1)<h2>Ausbreitung des Erregers</h2>In dem letztlich gescheiterten Versuch, die weltweite Ausbreitung der Krankheit einzudämmen, wurden mutmaßliche Übertragungswege detailliert analysiert, etwa die Ausbreitung aus Norditalien in andere europäische Länder und dann aus Hotspots wie dem Wintersportort Ischgl. Diese Detektivarbeit beruhte zunächst auf Kontaktverfolgung und Reisedaten, gelegentlich unterstützt durch die genetische Identifizierung bestimmter Virenstämme.Zwei groß angelegte Studien haben nun die Ausbreitung in Europa und in Nordamerika mit genetischen und anderen Methoden so detailliert wie möglich analysiert. Die Arbeitsgruppe von Michael Worobey an der University of Arizona in Tucson hat Computermodelle benutzt, die sowohl auf sequenzierten Genomen als auch den bekannten epidemiologischen Ausbreitungswegen und Reisedaten beruhen.2)Genetische Daten allein wären nicht hinreichend, da das Virus verglichen mit anderen RNA-Viren, etwa den Erregern von Grippe und Aids, relativ selten mutiert. In einer gegebenen Abstammungslinie kommt es im Mittel vielleicht einmal im Monat zu einer Mutation. In diesem Zeitraum können die Nachfahren eines Infektionsfalls viele Tausende andere infiziert und sich in andere Länder ausgebreitet haben.Dennoch konnte Worobeys Team aufgrund der Genome bestimmte Hypothesen über die Ausbreitung der Viren ausschließen, andere hingegen in Modellen reproduzieren und damit plausibler machen. So widerlegten die Forscher zum Beispiel den Verdacht, dass der Ende Januar in Bayern diagnostizierte Covid-Fall zu der Epidemie in Norditalien im Februar führte. Stattdessen ist wahrscheinlich, dass der bayerische und der italienische Stamm des Virus unabhängig voneinander aus China eintrafen. Der Virenstamm, der vermutlich um den 28. Januar in Italien ankam, breitete sich dann über ganz Europa aus und von dort auch nach New York und Arizona.Bei der Ausbreitung in Nordamerika stehen die frühzeitig identifizierten Fälle im US-Bundesstaat Washington im Brennpunkt des Forschungsinteresses. Mit diesen befassten sich sowohl Worobey und sein Team als auch unabhängig davon Trevor Bedford am Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle und andere.3) Der erste Covid-Fall im Staat Washington wurde am 19. Januar diagnostiziert. Aufgrund dieser frühzeitigen Warnung ergriff dieser Bundesstaat Maßnahmen, die zunächst zu wirken schienen. Erst am 28. Februar wurden Fälle durch Ansteckung vor Ort festgestellt.Bedford und Kollegen griffen für ihre Analysen auf 10 000 Proben zurück, die im Rahmen der Grippestudie Seattle Flu Study zwischen Jahresbeginn und 15. März gesammelt worden waren. Die Forscher fanden Fälle von Infektionen, die sich vor dem 28. Februar ausgebreitet hatten. Die Mehrheit der Fälle in Washington State gehört zu demselben Virenstamm wie der vom 29. Januar. Dennoch reichen die Daten nicht, um schlüssig zu beweisen, dass dieser Fall die Quelle des Ausbruchs war.Zusammengenommen fügen die Genomstudien und die daraus erstellten Stammbäume den epidemiologischen und statistischen Daten eine zusätzliche Dimension hinzu, die es erleichtert, den Verlauf der Pandemie auch dort zu verfolgen, wo sich symptomlose Fälle unbemerkt ausbreiteten. Damit lässt sich besser analysieren, welche Maßnahmen gegen die Ausbreitung am wirkungsvollsten waren und welche Fehler die fatalsten Folgen hatten.<h2>Virenvarianten</h2>Die meisten der bisher erfassten Mutationen, die der Einordnung in Viren-Stammbäume dienen, sind bedeutungslos und ohne Folgen für die Virulenz des Erregers und die Ausbreitung der Epidemie. Langfristig werden voraussichtlich vorteilhafte Mutationen entstehen und sich ausbreiten, insbesondere wenn die menschlichen Wirte beginnen, einen stärkeren Selektionsdruck auszuüben, etwa durch Impfungen oder neue Medikamente. Ein weiterer Grund sind die sich ausbreitenden Abwehrkräfte derer, die die Infektion überstanden haben. Denkbar wäre, dass das Virus im Laufe der Zeit harmloser wird wie viele andere Zoonosen, die in prähistorischen Zeiten auf den Menschen übersprangen und zu einem friedlichen Gleichgewicht mit dem neuen Wirt fanden. Es könnte sich aber auch eine erfolgreiche Mutante entwickeln, die gefährlicher für uns ist als die ursprünglich übertragene Version.<h2>Nur eine Aminosäure</h2>Eine Mutation erregte große Aufmerkamkeit, da sie sich rasch ausbreitete und inzwischen die weltweit vorherrschende Variante ist: der Austausch einer Asparaginsäure (D) gegen Glycin (G) in Position 614 des Spike-Proteins, das die charakteristischen Antennen auf der Außenseite der Virushülle bildet. Die D614G-Variante wurde im April aufgrund ihrer raschen Ausbreitung identifiziert. Ermöglicht hat dies die Gisaid-Datenbank, in der die inzwischen zu Zehntausenden ermittelten Sequenzen des Coronavirus gesammelt und für Forscher verfügbar sind.Nach einer Preprint-Publikation im Mai, die vor der neuen Variante warnte, führten Bette Korber vom Los Alamos National Laboratory, USA, und Kollegen ergänzende Laborexperimente durch. Ihre umfassenderen Ergebnisse publizierten sie im Juli.4) Demzufolge vermehrt sich das mutierte Virus in menschlichen Zellen schneller als die ursprüngliche Version aus Wuhan. Dementsprechend treten die Viren auch in größerer Zahl auf, was die raschere Ausbreitung erklären könnte. Bisher gibt es allerdings keinen Beweis, dass die Veränderung den Krankheitsverlauf beeinflusst oder dass eine gegebene Menge an Viruspartikeln dadurch stärker ansteckend wirken könnte.Korber begründete die intensive Untersuchung dieser Variante mit der Sorge, dass Veränderungen des Virus den Erfolg der Impfstoffe und Medikamente gefährden könnten, die Forscher gerade entwickeln. Beruhigend war immerhin, dass die Antikörper von Menschen mit überstandener Covid-19-Erkrankung die G-Variante ebenso gut erkannten wie die D-Version.Die Arbeitsgruppen von Morgane Rolland und Kayvon Modjarrad am Walter Reed Army Institute of Research in Silver Spring im US-Bundesstaat Maryland haben die genetische Vielfalt der Covid-Erreger anhand von Proben von mehr als 27 000 Betroffenen analysiert.5) Demnach sei die Population noch immer erstaunlich homogen und zeige bisher keine Anzeichen von Evolution. Auch für die inzwischen vorherrschende D614G-Variante ließen sich keine Spuren eines spezifischen Selektionsdrucks nachweisen.Modjarrads Arbeitsgruppe ist an der Entwicklung eines Impfstoffs beteiligt, der das Spike-Protein nachahmt und noch in diesem Jahr klinische Tests erreichen soll. Modjarrad sieht die genetische Einheitlichkeit der Virenpopulation als gute Nachricht für die Impfstoffentwicklung: Im Moment ist es wahrscheinlich, dass ein Impfstoff, sobald vorhanden, uns vor allen existierenden Varianten gleichermaßen schützen wird.Der promovierte Chemiker Michael Groß arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://www.michaelgross.co.uk" target="_blank">www.michaelgross.co.uk</a><figure><img src="https://media.graphcms.com/BaPBYXvQMeCURjmD5Z9G"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Abbildung: AdobeStock/metamorworks</figcaption></figure>
<h2>AUF EINEN BLICK</h2>Das Sars-Cov-2-Virus mutiert durchschnittlich etwa einmal im Monat.Die meisten der bisherigen Mutationen sind bedeutungslos. Lediglich eine Variante, in der eine Asparaginsäure auf dem Spikeprotein gegen ein Glycin ausgetauscht ist, vermehrt sich in menschlichen Zellen schneller.Wie Proben von 27 000 Betroffenen zeigen, ist die Viruspopulation noch immer erstaunlich homogen. Deshalb wird ein Impfstoff vermutlich vor allen Varianten schützen.
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1 M. Groß, Nachr. Chem. 2020, 68(5), 63</li><li>
2 M. Worobey et al., Science 2020, doi: <ext-link ext-link-type="doi">10.1126/science.abc8169</ext-link></li><li>
3 T. Bedford et al., Science 2020, doi: <ext-link ext-link-type="doi">10.1126/science.abc0523</ext-link></li><li>
4 B. Korber et al., Cell 2020, doi: 10.1016/j.cell.2020.06.043</li><li>
5 B. Dearlove et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2020, 117, 23652</li></ul>

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