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Dresdner Biotechnologen lesen das Virus

Es sind ellenlange Reihen aus den Buchstaben A, G, C und T. Den CRTD-Forschern verraten sie Wichtiges, um SARS-CoV-2 zu verstehen.

Im hochmodernen Sequenzierungslabor am CRTD bereitet Sylvia Klemroth Proben für die weitere Verarbeitung vor. Mit Hilfe der großen Sequenzierer werden die kleinsten Bausteine des Corona-Virus entschlüsselt.
Im hochmodernen Sequenzierungslabor am CRTD bereitet Sylvia Klemroth Proben für die weitere Verarbeitung vor. Mit Hilfe der großen Sequenzierer werden die kleinsten Bausteine des Corona-Virus entschlüsselt.

Es geht um den Bauplan des Corona-Virus. Um das, was es zu dem macht, was es ist. Dresdner Wissenschaftler schauen tief in das Virus hinein, um zu ergründen, welche Auswirkungen es auf Patienten hat. Dafür nutzen sie modernste Technologien. Sie wollen das Genom von SARS-CoV-2 entschlüsseln und zusammen mit Forschern aus ganz Deutschland die Ausbreitung und Veränderung der Krankheit erfassen. Es ist ein wichtiger Schritt, um neue Strategien zur Eindämmung des Virus zu entwickeln. Corona hat den Fokus verändert. Ezio Bonifacio ist Forschungsgruppenleiter am Zentrum für Regenerative Therapien der TU Dresden (CRTD) des Centers for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB). Eigentlich beschäftigt er sich schon seit Jahren mit Typ-1-Diabetes. Er will die Erkrankung und ihre Ursprünge verstehen. „Vor allem, damit gerade Kinder nicht schon in jungen Jahren daran erkranken“, sagt er. Auch deshalb setzte er sich dafür ein, dass das CMCB Technik für die Next Generation Sequenzierung erhält. Mit Hilfe dieser Geräte ist es möglich, DNA sehr schnell lesbar zu machen. Wissenschaftler erkennen dadurch die Abfolge der Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin innerhalb eines DNA-Moleküls. Das Ergebnis sind lange Reihen aus ihren Anfangsbuchstaben A, G, C und T. Ähnlich funktioniert es mit der RNA, die bei Viren Träger der Erbinformation ist. Dann kam Corona. „Wir wussten ziemlich schnell, dass diese Technologie einen wichtigen Beitrag zur Erforschung des Virus leisten könnte“, erinnert sich Bonifacio an das vergangene Frühjahr.

Deutschlandweite Initiative ist dem Virus auf der Spur

Das DRESDEN-concept Genom Center wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) als eines von vier Kompetenzzentren für Next Generation Sequenzierung in Deutschland gefördert. Partner der TU Dresden ist dabei das Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik. Das Genom Center bündelt das Wissen verschiedener Dresdner Experten für die Gensequenzierung. Als die Corona-Krise begann, drängten zahlreiche Fragen: Welche Risikofaktoren begünstigen einen schweren Krankheitsverlauf? Oder welche Veränderungen zeigt SARS-CoV-2 über die Monate? Viele Genomforscher in Deutschland wollten diesen Fragen gemeinsam nachgehen. In der von der DFG unterstützten Covid-19 Omics Initiative (DeCOI) arbeiten heute rund 65 Institutionen zusammen. Auch das Genom Center ist eines davon. „Es gibt keine Konkurrenz, niemand hat Angst, dass jemand anderes schneller ist“, beschreibt der Professor die Arbeitsatmosphäre bei DeCOI. Diese Transparenz und der Austausch sind in der wissenschaftlichen Welt nicht immer der Fall. Jedem sei nun die Wichtigkeit des Themas bewusst. Jeder wolle helfen, um dem Virus Einhalt zu gebieten.Auch in Dresden wird derzeit intensiv daran gearbeitet, neue Informationen über das Virus zu sammeln. Zusätzlich zur Sequenzierung und Entschlüsselung der Virusgenome gibt es eine enorme Menge an Analysen von vielen Millionen Zellen aus Proben von kranken Patienten. Die Einzelzell-Sequenzierung, wie sie für dieses Projekt angewendet wird, ist noch eine sehr junge Disziplin. „Wir können dadurch sehen, was das Virus im Körper der Erkrankten tut, wie es wirkt“, erläutert Bonifacio. So ließe sich zum Beispiel feststellen, welche Immunzellen für die Heilung wichtig sind und welche beim Auftreten schwerer Krankheitsverläufe beteiligt sind. „Mit der Sequenzierung sind wir noch gut drei Monate beschäftigt“, vermutet er. Ein riesiger Datenberg wird bis dahin innerhalb der DeCOI-Initiative entstehen. Der muss danach analysiert und zusammengefügt werden, um zu verstehen, warum SARS-CoV-2 so unterschiedliche Verläufe und Komplikationen hat.

Wie neue Erkenntnisse neue Therapien ermöglichen

Einige Ergebnisse zeichnen sich bereits ab. Mit der Analyse der Verwandtschaftsstruktur einzelner Viren lassen sich Rückschlüsse auf deren Herkunft und damit auch auf unterschiedliche Formen des Virus in der Bevölkerung ziehen. „Nach dem Erstauftreten des Virus im Januar gibt es nun regionale Unterschiede in den Virussequenzen in Deutschland“, formuliert der Wissenschaftler. Es gibt auch erste Ergebnisse aus den Patientendaten, die zeigen, wie das Vorhandensein bestimmter Zellen im Blut ursächlich für einen milden oder schweren Krankheitsverlauf sein können. Mit diesem Wissen lassen sich neue Therapien entwickeln „Wir alle hätten die Ergebnisse lieber früher als später“, beschreibt er das aktuelle Warten. „Aber jede Woche lernen wir etwas Neues.“ Bonifacio hofft, dass sie auch herausfinden, wie sich das Virus auf Typ-1-Diabetes auswirken könnte. Die Sequenzierungsteams in Dresden, Deutschland und weltweit bündeln ihre Anstrengungen, um viele Antworten zu finden. „Sie werden uns helfen, diese Pandemie zu überwinden.“

Jana Mundus

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