Wie Grippeviren in unsere Körperzellen eindringen

Fieber, Gliederschmerzen, laufende Nase ¨C mit dem Winter kehrt die Grippe zur¨¹ck. Ausgel?st wird sie durch Influenzaviren, die ¨¹ber Tr?pfchen in unseren K?rper gelangen und Zellen befallen. 

Forschende aus der Schweiz und Japan haben dieses Virus nun sehr genau untersucht. Mit einer von ihnen entwickelten Mikroskopie-Methode k?nnen sie auf die Oberfl?che menschlicher Zellen zoomen, die sich in einer Petrischale befinden. So konnten die Wissenschaftler zum ersten Mal hochaufl?send und live beobachten, wie Influenzaviren in eine lebende Zelle eindringen. 

Etwas ¨¹berraschte die Forschenden unter der Leitung von Yohei Yamauchi, Professor f¨¹r Molekulare Medizin an der ETH Z¨¹rich, besonders: Die Zellen sind nicht etwa passiv und lassen sich vom Grippevirus einfach so ¨¹berfallen. Vielmehr versuchen sie aktiv das Virus einzufangen. ?Die Infektion unserer K?rperzellen kommt einem Tanz gleich, den Virus und Zelle miteinander f¨¹hren?, sagt Yamauchi. 

Viren surfen auf der Zelloberfl?che 

Nat¨¹rlich ziehen die K?rperzellen keinen Vorteil aus einer Virusinfektion. Sie haben nichts davon, dass sie sich aktiv am Vorgang beteiligen. Zum dynamischen Wechselspiel kommt es, weil die Viren einen allt?glichen zellul?ren Aufnahmemechanismus kapern, der f¨¹r die Zellen essenziell ist. ?ber diesen Mechanismus werden n?mlich lebenswichtige Stoffe wie zum Beispiel Hormone, Cholesterin oder Eisen in die Zellen geschleust. 

Wie bei diesen Stoffen m¨¹ssen sich auch Influenzaviren an Molek¨¹le an der Zelloberfl?che heften. Die Dynamik gleicht einem Surfen auf der Zelloberfl?che: Das Virus scannt die Oberfl?che ab, heftet sich mal da, mal dort an ein Oberfl?chenmolek¨¹l, bis es eine ideale Eintrittsstelle gefunden hat: eine, an der viele solcher Rezeptormolek¨¹le dicht beieinanderstehen und somit eine effiziente Aufnahme in die Zelle erm?glichen. 

Nachdem die Zelle ¨¹ber ihre Rezeptoren erkannt hat, dass sich ein Virus an ihrer Membran festgesetzt hat, bildet sie an der betreffenden Stelle eine Vertiefung oder Tasche. Diese wird durch spezielle Strukturproteine namens Clathrine geformt und stabilisiert. Nach und nach w?chst die Einst¨¹lpung und schliesst das Virus ein. So formt sich ein Bl?schen. Die Zelle transportiert dieses in ihr Inneres, wo sich die Vesikelh¨¹lle aufl?st und das Virus freigibt. 

Fr¨¹here Studien, die diesen wichtigen Prozess untersuchten, arbeiteten mit anderen Mikroskopiemethoden, darunter der Elektronenmikroskopie. F¨¹r diese m¨¹ssen die Zellen zerst?rt werden, wodurch immer nur Momentaufnahmen m?glich waren. Eine andere verwendete Methode, die Fluoreszenzmikroskopie, erm?glicht hingegen nur eine geringe r?umliche Aufl?sung. 

Kombinierte Methoden, auch f¨¹r andere Viren 

Die neue Methode ist eine Kombination aus Rasterkraft- und Fluoreszenzmikroskopie. Vivid-Rasterkraftmikroskopie nennen sie die Methode. Vivid steht f¨¹r ?Virus View?. Diese Technologie machte es nun m?glich, den Eintritt des Virus in die Zelle in allen Details seiner Dynamik zu verfolgen. 
 

Damit konnten die Forschenden zeigen, dass die Zelle die Aufnahme des Virus auf verschiedenen Stufen aktiv beg¨¹nstigt. So rekrutiert die Zelle aktiv die funktionell wichtigen Clathrin-Proteine an die Stelle, an der sich das Virus befindet. Ausserdem wellt sich die Zelloberfl?che an dieser Stelle, um mit den Aufw?lbungen das Virus aktiv einfangen zu k?nnen. Diese wellenartigen Membranbewegungen werden st?rker, wenn sich das Virus wieder von der Zelloberfl?che wegbewegt. 

Die neue Methode liefert damit wichtige Erkenntnisse f¨¹r die Entwicklung antiviraler Medikamente. So eignet sie sich etwa, um die Wirkung potenzieller Medikamente in Zellkultur in Echtzeit zu testen. Wie die Studienautoren betonen, kann die Methode auch verwendet werden, um das Verhalten von anderen Viren oder auch Impfstoffen zu untersuchen.