Den Feind kennen, um ihn zu besiegen

Viren machen Medizinern das Leben schwer, da sie keinen eigenen Stoffwechsel besitzen, sondern den Stoffwechsel von Wirtszellen manipulieren, um sich zu vermehren. Doch um herauszufinden, wie und wo genau sie sich in die Wirtszellen hineinstehlen, brauchen Forscher viel Zeit. Und eben diese ist häufig knapp. Carette und sein Team bedienen sich bei ihrer Methode daher einer Vorgehensweise, die bei Hefen, einzelligen Pilzen, bereits erfolgreich angewendet wird, sich beim Menschen bislang jedoch schwierig gestaltete: Sie produzierten sogenannte Knockout-Zellen, bei denen jeweils ein Gen durch Mutation ausgeschaltet ist. Diese Zellen setzten sie Grippe-Viren sowie anderen Krankheitserregern aus, um festzustellen, welche Zellen sich als resistent erwiesen, und anschließend das betreffende Gen zu identifizieren.

Menschliche Knockout-Zellen sind wesentlich schwieriger zu erzeugen als bei Hefezellen, da Menschen einen doppelten Chromosomensatz besitzen, bei dem jedes Gen also zweifach vorhanden ist, nämlich einmal von der Mutter und einmal vom Vater. Wird nun ein Gen durch Mutation ausgeschaltet, ist der Effekt nicht erkennbar, da er vom zweiten Gen überlagert wird. Bei Hefen ist das wesentlich einfacher, da sie nur einen einfachen Chromosomensatz besitzen. Dass die Forscher dennoch eine menschliche Zelllinie mit einfachem Chromosomensatz erzeugen konnten, verdanken sie einer speziellen Form von Blutkrebs, bei der aufgrund einer Mutation von Knochenmarksstammzellen jedes Chromosom mit Ausnahme des Chromosoms 8 nur einfach vorliegt.

Auf diese Weise konnten die Forscher so nach und nach eine Sammlung an Zellen erstellen, bei denen sie durch absichtlich herbeigeführten Mutationen jeweils ein Gen erfolgreich ausgeschaltet hatten. Dann konfrontierten sie diese Zellen mit Krankheitserregern oder von ihnen abgesonderten Giftstoffen. Dabei entdeckten sie unter anderem ein Transportmolekül und ein Enzym, die ein Influenza-Virus nutzt, um Wirtszellen zu kontrollieren, und machten ein Gen ausfindig, das mit lebensbedrohlichen Vergiftungen durch Diphterie-Bakterien im Zusammenhang steht.

Die Methode könnte sich schon bald als Standardverfahren etablieren, denn sie könnte helfen, innerhalb kurzer Zeit hinter die Geheimnisse von Viren und anderen Krankheitserregern zu kommen: “Wir haben Knockout-Zellen für nahezu alle menschlichen Gene in unserem Kühlschrank, dadurch können wir nun einer Fülle biologische Fragen nachgehen”, erklärt Carette. “Neben dem Studium zahlreicher zellbiologischer Aspekte könnten Knockout-Screenings auch genutzt werden, um molekulare Netzwerke entwirren, die von diversen verschiedenen Viren und Bakterien genutzt werden.”