Zellen bekämpfen Viren mit Mathematiker-Strategie
Wenn Mathematiker ein großes Problem lösen sollen, greifen sie oft zu einem Trick: Sie zerlegen das Problem in kleine Teilaufgaben, für die bereits Lösungen existieren. Genauso scheinen Zellen bei der Bekämpfung mancher Krankheitserreger zu verfahren. Das zeigt eine Studie der Universitäten Bonn und Massachusetts. Die Ergebnisse des Teams könnten zu neuen Therapiestrategien gegen chronische Virusinfektionen und Krebs führen.
Viren und Bakterien hinterlassen im Körper oft auffällige Spuren. So kann bei einer Infektion Erbmaterial des Krankheitserregers freiwerden. In jeder Zelle gibt es Sensoren, die auf die Erkennung fremden Erbguts spezialisiert sind. Diese zellulären Spürhunde rufen dann die körpereigenen Abwehrtruppen auf den Plan, die den Eindringling bekämpfen.
Das Erbgut von Viren besteht meist aus RNA, einer Verwandten der DNA. Die Wissenschaft kennt heute bereits viele Sensoren, die speziell RNA wahrnehmen. Bei anderen Krankheitserregern besteht das genetische Material dagegen aus DNA. Dazu zählen beispielsweise Bakterien, Protozoen wie der Erreger der Malaria, aber auch manche Viren. Das Problem dabei ist jedoch, dass RNA-Sensoren auf DNA nicht ansprechen. "Dennoch löst auch Fremd-DNA eine starke Immunreaktion aus", sagt der Bonner Immunologie Professor Dr. Veit Hornung. "Wie die Zellen diese DNA erkennen, verstehen wir erst in Ansätzen."
Bislang zumindest. Denn Veit Hornung konnte nun zusammen mit seinen Mitarbeitern am Institut für Klinische Chemie und Pharmakologie Andrea Ablasser und Franz Bauernfeind sowie US-Kollegen Licht ins Dunkel bringen. Demnach stellt die Zelle von der Erreger-DNA zunächst eine RNA-Abschrift her. Diese wird dann ihrerseits von RNA-Sensoren erkannt. Letztlich führt der Organismus das Problem "DNA-Erkennung" auf das bereits gelöste Problem "RNA-Erkennung" zurück.
Dass DNA in RNA umgeschrieben wird, ist in Zellen ein ganz alltäglicher Vorgang: Im Grunde genommen ist DNA nämlich nichts anderes als eine Art Bibliothek, deren Originalschriften viel zu wichtig sind, als dass man sie entleihen könnte. Wer Informationen benötigt, kann jedoch eine Kopie bestellen. Diese "Arbeitskopien" bestehen aus RNA. Sie enthalten eine Markierung, die sie für RNA-Sensoren gewissermaßen unsichtbar macht. Andernfalls würden sie ebenfalls eine Immunreaktion auslösen.
Wenn die Zellkopierer Fremd-DNA in RNA umschreiben, fehlt der Kopie danach jedoch diese Markierung. Die RNA-Sensoren schlagen daher Alarm und setzen damit eine Signalkette in Gang, in der schließlich der Botenstoff Alpha-Interferon ausgeschüttet wird. Das ist ein starkes Immunstimulanz, das sogar gegen Tumoren wirkt. "Eventuell eröffnet unsere Studie daher sogar neue Wege in der Krebstherapie", hofft Hornung.
So wollen die Forscher eine künstliche DNA konstruieren, die eine sehr hohe Alpha-Interferon-Ausschüttung hervorruft. Diese DNA ließe sich beispielsweise in bestimmte Viren einschleusen, die spezifisch Tumorzellen befallen. Bei der Infektion injizieren Viren ihre Erbanlagen in ihr Opfer. So könnte die künstliche DNA in die Krebszellen gelangen und dort eine gezielte Immunantwort hervorrufen. Die Zellen würden gewissermaßen kontinuierlich ihr eigenes Krebsmedikament produzieren.
Originalveröffentlichung: Andrea Ablasser et al.; "RIG-I-dependent sensing of poly(dA:dT) through the induction of an RNA polymerase III–transcribed RNA intermediate"; Nature Immunology, published online: 16 July 2009
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