Eine Infektion mit dem Zika-Virus während der Schwangerschaft kann zu neurologischen Störungen, fetalen Anomalien und zum Tod des Fötus führen. Bislang war unklar, wie das Virus die Plazenta überwinden kann, die den sich entwickelnden Fötus versorgt und eine starke Barriere gegen Mikroben und Chemikalien bildet, die dem Fötus schaden könnten. Forscher des Baylor College of Medicine berichten gemeinsam mit Kollegen der Pennsylvania State University in Nature Communications über eine Strategie, mit der sich das Zika-Virus heimlich in Plazentazellen ausbreitet, ohne das Immunsystem zu alarmieren.
Wie sich das Zika-Virus über die menschliche Plazenta ausbreitet
„Das durch Mücken übertragene Zika-Virus löste 2015 eine Epidemie in Amerika aus, die bis 2018 bereits 30 Millionen Fälle erreicht hatte“, sagte Co-Autorin Dr. Indira Mysorekar, E.I. Wagner Endowed, M.D., Vorsitzende für Innere Medizin II, Leiterin der Grundlagen- und translationalen Forschung und Professorin für Medizin – Infektionskrankheiten am Baylor College of Medicine. „Um diese verheerende Krankheit zu verhindern oder zu kontrollieren, ist es entscheidend zu verstehen, wie sich das Zika-Virus über die menschliche Plazenta ausbreitet und den Fötus erreicht.
Die Forscher entdeckten, dass das Zika-Virus unterirdische Tunnel baut, eine Reihe winziger Röhren, sogenannte Tunnel-Nanoröhren, die den Transfer von Viruspartikeln zu benachbarten, nicht infizierten Zellen erleichtern. „Wir haben herausgefunden, dass die Bildung dieser winzigen Tunnel ausschließlich durch ein Zika-Protein namens NS1 gesteuert wird“, sagte der Erstautor Dr. Rafael T. Michita, Postdoktorand im Mysorekar-Labor. „Die Exposition von Plazentazellen gegenüber dem NS1-Protein des Zika-Virus löst die Tunnelbildung aus. Wenn sich die Tunnel entwickeln und benachbarte Zellen verbinden, öffnet sich ein Weg für das Virus, um neue Zellen zu befallen.“
Zika ist das einzige Virus in seiner Familie, zu der unter anderem auch das Dengue- und das West-Nil-Virus gehören, dessen NS1-Protein die Bildung von Tunneln in mehreren Zelltypen auslöst“, sagte Michita. Andere Viren, die nicht mit Zika verwandt sind, wie HIV, Herpes, Influenza A und SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursacht, können ebenfalls winzige Tunnel in den von ihnen infizierten Zellen induzieren und diese Tunnel nutzen, um sich auf nicht infizierte Zellen auszubreiten. Dies ist das erste Mal, dass eine Tunnelbildung durch eine Zika-Virusinfektion in Plazentazellen nachgewiesen wurde.
Wichtige Erkenntnisse, die zur Entwicklung von Therapiestrategien beitragen
Interessanterweise dienten die winzigen Kanäle nicht nur dem Transport von Viruspartikeln, sondern auch von RNA, Proteinen und Mitochondrien, der Hauptenergiequelle einer Zelle, von infizierten zu benachbarten Zellen. Die Forscher vermuten, dass der Transport von Mitochondrien durch die Tunnel den virusinfizierten Zellen einen Energieschub verleiht, der die Virusvermehrung fördert. Sie zeigen auch, dass die Bewegung durch die winzigen Tunnel dem Zika-Virus möglicherweise dabei helfen kann, die Aktivierung groß angelegter antiviraler Reaktionen zu vermeiden, wie beispielsweise die Interferon-Lambda-Abwehr (IFN-Lambda) der Plazenta. Mutierte Zika-Viren, die keine winzigen Tunnel bilden, lösen eine starke antivirale IFN-Lambda-Reaktion aus, die möglicherweise die Ausbreitung des Virus begrenzen kann.
„Insgesamt zeigen wir, dass das Zika-Virus eine Tunnelstrategie nutzt, um die Infektion heimlich in der Plazenta zu verbreiten, während es Mitochondrien kapert, um seine Ausbreitung und sein Überleben zu fördern. Wir vermuten, dass diese Strategie das Virus auch vor der Immunantwort schützt“, so Mysorekar. „Diese Erkenntnisse liefern wichtige Erkenntnisse, die zur Entwicklung von Therapiestrategien gegen diese heimliche Übertragungsweise genutzt werden könnten.“
