Penn State filmt Zika- und Chikungunya-RNA in Laborzellen

Im Inneren einer Zelle versteckt sich ein Virus gleichsam vor aller Augen. Bei Zika und Chikungunya, zwei von Mücken übertragenen Viren mit RNA als Erbmaterial, wissen Forscher größtenteils nicht, was nach der Infektion geschieht, da nur wenige Werkzeuge verfolgen können, wie sich das Virus durch eine lebende Zelle bewegt. An der Penn State hat ein Team unter Leitung von Joyce Jose, außerordentliche Professorin für Biochemie und Molekularbiologie, nun die virale RNA beider Viren gefilmt, wie sie sich im Labor in lebenden infizierten Zellen bewegt.

Der Schlüssel ist ein Marker namens Mango-II, eine kurze DNA- oder RNA-Sequenz, die direkt in das Genom des Virus eingefügt wird. Sie faltet sich zu Strukturen an der einzelsträngigen viralen RNA und bindet an einen Farbstoff, der unter dem Mikroskop hellgrün leuchtet. Wenn das Virus in seine doppelsträngige Replikationsphase eintritt, erlischt das Leuchten. Die eigentliche Schwierigkeit lag im Platzieren des Markers: Das Genom ist so kompakt, dass fast alles davon essenziell ist, und die übliche Einfügestelle hätte die Vermehrung des Virus verhindert. Das Team platzierte den Marker stattdessen in der proteinkodierenden Region, was zuvor zur Visualisierung viraler RNA noch nie gemacht worden war. Nach Angaben des Teams beeinflusst der Marker den Lebenszyklus des Virus nicht.

Die beiden Viren bewegten sich unterschiedlich. Die RNA von Zika ist am endoplasmatischen Retikulum verankert, dem zentralen Produktions- und Transportnetzwerk der Zelle, während sich die RNA von Chikungunya weiter und schneller entlang der Plasmamembran bewegt. Jose vergleicht die älteren Methoden mit einer Fotografie: Die Elektronenmikroskopie liefert fixierte Bilder und verliert die Wechselwirkungen von Moment zu Moment. Live-Bildgebung sei dagegen, so Jose, „der Unterschied zwischen einem Foto und einem Video“. Das Team sagt, die Bewegungsmuster stimmten mit früher veröffentlichten Studien überein.

Derselbe Marker diente zugleich als Angelschnur. Nachdem die Forscher die markierte virale RNA aus infizierten Zellen extrahiert hatten, identifizierten sie nach dem Abgleich mit zwei Kontrollen mehr als 200 Wirtsproteine, die mit hoher Sicherheit mit dem Zika-Virus interagierten, sowie eine kleinere Menge für Chikungunya. 132 Wirtsfaktoren haben beide Viren gemeinsam. Dabei handelt es sich um Zellproteine, auf die die Viren zum Überleben angewiesen sind, und jedes davon ist eine mögliche Stelle, an der ein Medikament die Infektion unterbrechen könnte.

Für Patienten ist der Nutzen indirekt und noch in weiter Ferne. Jose weist darauf hin, dass es derzeit für keine der beiden Infektionen gute antivirale Behandlungen gibt. Die Studie kündigt weder ein Medikament noch einen Termin an, und die Experimente wurden mit im Handel erhältlichen menschlichen Zellen im Labor durchgeführt. Was sie antiviralen Forschern liefert, ist eine Karte darüber, wer, was, wo und wann das Virus in der Wirtszelle nutzt, gewonnen aus einer Methode, die die Infektion intakt lässt. Jose sagt, sie könnte auf Dengue, Hepatitis C und Rhinoviren angewendet werden. Das Team habe, wie sie berichtet, acht bis neun Jahre auf diese Live-Bildgebung hingearbeitet.