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HIV: Forscher filmen erstmals Aids-Viren beim Sprung von Zelle zu Zelle

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Sie töten sie nicht nur, sie missbrauchen sie auch noch: HI-Viren breiten sich im Körper aus, indem sie befallene Immunzellen dazu bringen, weitere, gesunde Zellen zu infizieren. Erstmals haben Forscher die Viren bei ihrem heimtückischen Treiben filmen können.

HI-Viren legen nach und nach die Immunabwehr des Körpers lahm. Sie befallen ausgerechnet die Zellen, durch die sie eigentlich bekämpft werden sollen: T-Lymphozyten. Die gängige Vorstellung ist die, dass freie Viren sich im Körper ausbreiten und nacheinander Zellen befallen. Doch offenbar ist die Vermehrungsstrategie des Virus noch viel perfider: Bevor es die Immunzellen tötet, missbraucht es sie noch, um weitere Zellen zu befallen.

Dieser Übertragungsweg war Wissenschaftlern bereits bekannt. Allerdings war weder der Mechanismus dieses Hüpfens von Zelle zu Zelle bislang genau untersucht, noch war klar, welche Rolle dies für die Verbreitung der Viren im Körper spielt.

Wissenschaftler um Benjamin Chen und Wolfgang Hübner von der Mount Sinai School of Medicine im US-Bundesstaat New York haben nun erstmals in Zellkulturen filmen können, wie die Viren diesen Übertragungsweg nutzen - und wie effektiv sie das tun. Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin "Science" berichten, waren sie von der Geschwindigkeit und der Effizienz dieses Infektionsweges überrascht: Innerhalb von nur vier Stunden bildete ein Viertel der HIV-positiven Zellen Verbindungen zu nicht infizierten Zellen aus. Und bei einem Großteil dieser Kontakte (80 Prozent) sprangen die Viren dann tatsächlich von Zelle zu Zelle über - im Schnitt innerhalb von nur 82 Minuten.

Chen und Hübner konnten den Vorgang sichtbar machen, weil sie an einem modifizierten HI-Virenstamm eines der Viren-Proteine - "gag" - mit einem grünen Fluoreszenzstoff markiert hatten. Das gag-Gen des HI-Virus wird übersetzt in Proteine, die nötig sind für den Aufbau der Virenhülle. Bereits im vergangenen Jahr hatten Forscher mit Hilfe von markierten gag-Proteinen die Geburt neuer HI-Viren in Zellen filmen können. Dabei fanden sie heraus, dass ein HI-Virus innerhalb von sechs Minuten zusammengebaut wird.

Chen und Hübner beobachteten, wie sich in der infizierten Zelle an der Kontaktstelle eine polförmige Struktur ausbildete (siehe Video). Diese "virologische Synapse" funktioniert laut Wolfgang Hübner genauso wie Viren Zellen befallen. Dazu haben sie einen Protein-Schlüssel auf ihrer Oberfläche, mit dem sie an ein Protein-Schloss an den Immunzellen andocken. Bei der Zell-zu-Zell-Übertragung veranlasst das Virus die befallene Zelle also, viele Schlüssel zu produzieren und an einem Punkt der Zellmembran zu konzentrieren. Anschließend heftet sie sich mit dem gleichen Schlüssel-Schloss-Prinzip an die unbefallene Zelle an - und infiziert sie.

Hübner und Chen verfolgten nach Ausbildung der Synapse die Bewegungen der markierten Proteine. "Wir beobachteten schnelle Bewegungen des HIV-gag am Zell-zu-Zell-Kontakt", sagte Hübner im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

Sie konnten sehen, wie sich an den Synapsen grün fluoreszierende Knospen ausbildeten, die dann von der anderen Zelle aufgenommen wurden. Hübner: "HIV wird freigegeben und von der uninfizierten Zelle geschluckt." Dabei nutzen die Virenpartikel für den Zellübergang offenbar das Verbindungs- und Stützprotein Aktin. Als die Forscher den Stoff Cytochalasin D hinzu gaben, der Aktin blockiert, wurde die Zell-zu-Zell-Infektion unterbunden. Freie HI-Viren jedoch konnten die T-Zellen weiterhin befallen.

Chen und Hübner vermuten, dass der Infektionsweg über die Zell-Synapsen im Körper eines HIV-Positiven eine wichtige Rolle bei der Verbreitung des Virus spielen könnte. "Dieser Infektionsweg ist sehr effizient - zudem sind T-Zellen einfach dafür gemacht, miteinander zu interagieren", sagte Hübner. Zukünftige Impfstoffe gegen Aids sollten diesen Übertragungsweg berücksichtigen, schreiben die Forscher. So könnte eine Strategie im Kampf gegen Aids sein, die Synapsenbildung zwischen befallenen und unbefallenen T-Lymphozyten zu unterdrücken.

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