Gewebeschäden bei COVID-19: Spikeprotein lässt Zellen verschmelzen

Verschmolzene Zellen in den Lungen von an COVID-19 verstorbenen Patient:innen ließen vermuten, dass das Spikeprotein von SARS-CoV-2 nicht nur den Zelleintritt des Virus selbst, sondern auch die Fusion infizierter mit nicht infizierten Zellen ermöglicht. Laut einer Pressemeldung des Paul-Ehrlich-Instituts (PEI) untersuchte daher ein interdisziplinär arbeitendes Forschungsteam um Prof. Christian Buchholz, Leiter der Forschungsgruppe „Molekulare Biotechnologie und Gentherapie“, in welchem Umfang die durch das Spikeprotein vermittelte Membranfusion stattfindet. 

Um diesen Prozess zu quantifizieren, entwickelte das Team Assays, die methodisch ähnlich schon bei der Quantifizierung der Zellfusion von HIV eingesetzt wurden. Dabei werde ein sogenannter „Reporter“, der mittels chemischer Reaktionen nachweisbar ist, in zwei Teile, alpha und omega, zerlegt. In einer Zellkultur erhielte ein Zelltyp das alpha- und ein anderer das omega-Fragment. Nur wenn die beiden Zelltypen fusionierten, entstünde wieder ein vollständiger „Reporter“.

Durch diesen Reaktionsablauf fanden die Forscher:innen heraus, dass das SARS-CoV-2-Spikeprotein enorm fusionsakiv ist. Selbst kaum mehr nachweisebare Mengen des Proteins auf der Zelloberfläche reichten aus, um die Zellfusion und damit den Zelltod einzuleiten. Und mehr noch: Laut PEI-Pressemitteilung ermöglichte lediglich der Kontakt von Viruspartikeln, die das SARS-CoV-2-Spikeprotein auf ihrer Oberfläche trügen, mit menschlichen Zellen, dass diese miteinander fusionierten.