COVID-19: Anhand eines menschlichen 3D-Modells wurde ein neues Ziel zur Verhinderung extremer Progression entdeckt.

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COVID-19: Anhand eines menschlichen 3D-Modells wurde ein neues Ziel zur Verhinderung extremer Progression entdeckt.

Innsbruck ist eine Stadt in Österreich. Eine verzerrte Immunantwort ist oft die Ursache für schwere Lungenschäden bei COVID-19. Die entzündungsbekämpfenden Komplementrezeptoren C3aR und C5aR wurden von einem interdisziplinären Team um die Innsbrucker Immunologen Doris Wilflingseder und Wilfried Posch als Treiber dieser extremen Immunantwort identifiziert. Nach Ansicht der Experten ist die Komplementblockade ein vielversprechendes therapeutisches Ziel, um einen extremen COVID-19-Verlauf zu verhindern.

Mit den humanen 3D-Modellen der beiden Wissenschaftler für die oberen und unteren Atemwege lassen sich nach Angaben der Medizinischen Universität Innsbruck auch die Interaktionen des aktuellen Coronavirus mit dem Immunsystem simulieren und beobachten.

Das mehrschichtige Epithel der Atemwege und der Lunge kann mit unserem menschlichen System sehr realistisch nachgebildet werden. In diesen hochdifferenzierten 3D-Gewebesystemen haben wir nun SARS-CoV-2 als Erreger eingesetzt und quasi in Echtzeit beobachtet, wie die Epithelzellen der Atemwege die nutzlosen Komplementfragmente C5a und C3a freisetzen, erklärt Wilflingseder.

Diese sogenannten Anaphylatoxine, die auch bei COVID-19-Patienten mit kritischem Verlauf erhöht gefunden wurden, lösen eine starke Entzündungsreaktion aus, die zur Produktion von pro-inflammatorischen Botenstoffen (Zytokinen) am Infektionsort führt.

Dieser Zytokinsturm lockt unweigerlich weitere Immunzellen an den Ort des Geschehens, so dass es zu einer gewebeschädigenden und lebensbedrohlichen Infektion (Hyperinflammation) kommt, die klinisch bereits bekannt ist und im Labor erstmals ohne Tierversuche nachgewiesen werden konnte.

Posch und Wilflingseder untersuchten mit chemischen Blockern, ob eine Hemmung der Anaphylatoxine C3a und C5a die Hyperinflammation verhindern kann. Diese Inhibitoren hatten eine starke Wirkung und bewahrten das Lungengewebe vor Schäden.

Wir applizierten die chemischen Blocker basolateral, d. h. auf der nach innen gerichteten Seite des Epithels, und stellten fest, dass keine Virusübertragung oder -replikation stattfand, insbesondere wenn der C5a-Rezeptor blockiert war. Dies impliziert, dass das Virus eine Hyperinflammation benötigt, um sich richtig zu replizieren.

Laut Molekularbiologe Posch könnte ein Anti-C5-Antikörper, der von unserem Institutskollegen Reinhard Wrzner mitentwickelt wurde und unter dem Namen Eculizumab bereits zur Behandlung komplementvermittelter Erkrankungen eingesetzt wird, sinnvoll sein.

Im Rahmen unseres in Innsbruck gegründeten MUI animalFree Research Clusters und in enger Kooperation mit dem Austrian Drug Screening Institute (ADSI) verfolgen wir das Ziel, valide Alternativen zu Tierversuchen voranzutreiben und damit die Prüfung potenzieller antimikrobieller Wirkstoffe mit modernsten Technologien zu ermöglichen, betonte Wilflingseder.

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