Irina Lehmann ist Professorin für Epigenetik und Lungenforschung am Berlin Institut of Health (BIH) in der Charité Universitätsmedizin - Berlin. Zuvor war sie 18 Jahre am Leipziger Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in verschiedenen leitenden Positionen tätig (Bild: BIH/ David Ausserhofer).

Warum sind schwere Verläufe bei Kindern so selten?

Irina Lehmann vom Berlin Institut of Health (BIH) hat mit Kollegen vom DKFZ in einer aufsehenerregenden Studie herausgefunden, warum das kindliche Immunsystem das Sars-CoV-2-Virus besser in Schach halten kann als das von Erwachsenen.  

Frau Professor Lehmann, Kinder werden mit dem Coronavirus offenbar besser fertig: Sie haben selten einen schweren Verlauf und oft äußert sich COVID-19 bei Ihnen lediglich als Schnupfen. In einer neuen Studie, die für viel Aufsehen gesorgt hat, haben Sie jetzt herausgefunden, aus welchem Grund Kinder die Infektion besser kontrollieren können. Was ist bei Kindern anders?

Die Erklärung liegt in den Zellen im Nasen-Rachen-Raum. Wir haben uns für unsere Studie insgesamt knapp 270.000 Zellen von 42 Kindern und 44 Erwachsenen angeschaut. Mittels Einzelzellanalysen konnten wir beobachten, welche Gene in den Zellen besonders häufig und welche Gene besonders selten abgelesen werden. Dabei zeigte sich, dass bei Kindern die Zellen im Nasen-Rachen-Raum bereits in deutlich erhöhter Alarmbereitschaft gegen virale Eindringlinge waren. Unter anderem ist die Aktivität von sogenannten Mustererkennungsrezeptoren bei Kindern deutlich höher als bei Erwachsenen.

Was machen diese Mustererkennungsrezeptoren?

Sie erkennen das virale Erbgut, im Fall von Sars-CoV-2 also die Virus-RNA, und leiten dann eine schnelle Immunantwort ein. Vor allem wird die Produktion von Interferonen hochgefahren, das sind Botenstoffe, die bei infizierten Zellen eine starke Immunantwort auslösen.

Und das Virus hat damit Probleme?

Ja, SARS-CoV-2 ist sogar besonders anfällig gegen Interferone. Dieses Virus hat bestimmte Abwehrmechanismen entwickelt, um bei einer infizierten Zelle zunächst die Interferon-Antwort niedrig zu halten. Die Zelle wird gewissermaßen überrumpelt, bevor sie sich richtig wehren und um Hilfe rufen kann. Das funktioniert bei Erwachsenen leider auch recht gut. Bei Kindern allerdings sind von Anfang an bereits so viele Mustererkennungsrezeptoren da und auch die Interferon-Antwort ist bereits angeschaltet, dass die Unterdrückungsmechanismen von SARS-CoV-2 hier zu einem großen Teil ins Leere laufen. Unsere Kollegen vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), mit denen wir für die Studie zusammengearbeitet haben, konnten in Laborexperimenten zeigen, dass das Vorhandensein genau dieser Mustererkennungsrezeptoren darüber entscheidet, wie stark sich das Virus in einer Zelle vermehren kann.

Auf diese Weise haben Kinder meist einen milden Verlauf?

Genau, und dazu passt auch die Beobachtung, dass bei Kindern die Erkrankung häufig kürzer dauert als bei Erwachsenen. Vor allem die Anfangsphase einer SARS-CoV-2 Infektion ist extrem wichtig für den weiteren Verlauf. SARS-CoV-2 ist ein sich extrem schnell vermehrendes Virus. Kann das Immunsystem nicht schnell genug aktiviert werden und gegenhalten, werden sehr schnell viele Zellen infiziert. In der Folge kann es dann leider auch zu einer überschießenden Immunantwort kommen: das Immunsystem verliert die Kontrolle, immer mehr Immunzellen werden angelockt und verstärken die Entzündung in den Atemwegen mit schweren Folgen bis hin zum Lungenversagen. Diese überschießende Immunantwort ist die eigentliche Ursache für die schweren Erkrankungsverläufe. Bei Kindern ist die Wahrscheinlichkeit, dass es so weit kommt, sehr gering, weil ihr Immunsystem ja schon wachsam ist, wenn sie mit dem Virus in Kontakt kommen.

Warum sind denn die Zellen im Nasen-Rachen-Raum bei Kindern so alarmiert, warum weisen sie mehr Mustererkennungsrezepturen auf als bei Erwachsenen?

Wir vermuten, dass hier der intensive Kontakt zwischen Kindern, etwa in Kita und Schule, eine Rolle spielt. Wenn sich Kinder in einem Umfeld aufhalten, wo häufig Viren in der Luft sind, befindet sich deren Immunsystem in einem ständigen Trainingsmodus – und ist entsprechend in Alarmbereitschaft.

Und Erwachsene sind nicht mehr in diesem Trainingsmodus?

Nein, so scheint es zumindest, wenn man sich die Zahl der Immunzellen in den oberen Atemwegen und die Aktivität der Gene, die für die Mustererkennungsrezeptoren verantwortlich sind, betrachtet. Hier zeigt sich: Ungefähr ab einem Alter von 20 Jahren fällt beides ab und bleibt dann über das Erwachsenenalter hinweg konstant niedrig.

Können Ihre gewonnenen Erkenntnisse auch für den Schutz von Erwachsenen hilfreich sein?

Seit wir zusammen mit den Kollegen vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) die ersten Ergebnisse auf den Computerbildschirmen gesehen haben, war uns klar: Wir können von den Kindern lernen, wie man sich vor dem Virus schützen kann. Wenn wir die bei Kindern bereits vorhandene Immunabwehrreaktion bei Erwachsenen kontrolliert erzeugen könnten, würde man damit einen erhöhten Schutz gegen das Virus aufbauen. Wir denken bereits darüber nach, wie das gelingen kann.

Wie könnte ein solcher Schutz in der Praxis aussehen?

Zum Beispiel könnte man sich ein Nasenspray vorstellen, das Substanzen enthält, die das Immunsystem in der Nase gezielt anregen. Morgens, bevor man das Haus verlässt, nimmt man einen Hub, und wäre so über den Tag geschützt. Noch ist das Zukunftsmusik, aber ganz sicher wird die Forschung in diese Richtung gehen.

Für die aktuelle Pandemie kommt solch eine Nasenspray zu spät?

Das kommt darauf an, wie lange die Pandemie noch dauert. Die Entwicklung eines solchen Produktes müsste rasend schnell vorangetrieben werden und dann ist da noch der lange Weg der Zulassung und klinischen Erprobung. Ich persönlich finde es beeindruckend, wie unglaublich schnell und intensiv weltweit die Forschung zu dieser Pandemie und SARS-CoV-2 vorangetrieben wurde.

Die Pandemie hat der Wissenschaft also noch einmal eine Art Schub gegeben?

Nein, so kann man es nicht ausdrücken. Aber innovative Technologien der molekularen Analyse ebenso wie die Möglichkeiten der Datenanalyse, machen es möglich, sehr schnell auf Herausforderungen wie die aktuelle Pandemie zu reagieren. Auch die immer weiter voranschreitende nationale und internationale Vernetzung ist enorm wichtig und essenziell, um sehr schnell wissenschaftliche Fortschritte zu erreichen.

07.09.2021 , Christian Heinrich
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