Prof. Monika Brunner-Weinzierl analysiert virusspezifische T-Zellen von gesundeten COVID-19-Patienten und von mRNA-geimpften Personen (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg)
02.05.2022 aus 
Forschung + Transfer
Dem Corona-Virus auf der Spur

Die Welt hat sich verändert. Seit Beginn des Jahres 2020 hat Corona die Zügel fest im Griff, beeinflusst die Gesellschaft, das Leben, die Arbeit, das Miteinander. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten seither unter Hochdruck, um Antworten auf eine der wichtigsten Fragen zu finden: Wie kann eine Infektion mit dem Coronavirus SARS-CoV-2, das die Lungenkrankheit COVID-19 auslösen kann, am besten eingedämmt werden? Eine von ihnen ist die Fachimmunologin Prof. Dr. Monika Brunner-Weinzierl.

Die vergangenen Monate hat die Leiterin des Bereichs Experimentelle Pädiatrie und Neonatologie der Universitätskinderklinik der Universitätsmedizin Magdeburg wie im Zeitraffer erlebt, sagt sie, und, dass „ihr sehr schnell klar gewesen sei, dass aus ihrem Bereich wertvolle Erkenntnisse geliefert werden könnten. Wir sind spezialisiert auf die Abwehr von unerwünschten, entarteten Zellen und hatten bei Beginn der Pandemie zufällig alle Werkzeuge fertig. Sie konnten direkt von unserer Tumorforschung auf eine Virus-Infektion übertragen werden“, so Prof. Brunner-Weinzierl.

Die Magdeburger Immunologin forscht seit 25 Jahren an T-Zellen, die eine Schlüsselrolle bei der Abwehr gefährlicher Viren spielen. Ihr Team ist auf Immunantworten gegen Pathogene und Tumore spezialisiert – alles wichtige Grundlagen für die COVID-19-Forschung. Sie sagt: „Wir wollen immer alles verstehen. Darum ging es für uns von Anfang an – zu erfahren, wie es dieses Virus schafft, unser Immunsystem auszutricksen, damit wir ihm wiederum helfen können, das Virus auszutricksen.“

Unterteilt hat die Wissenschaftlerin dieses Vorhaben im Sommer 2020 in zwei Forschungsprojekte, die fließend ineinander übergehen: Eins dreht sich um die Entwicklung einer Impfung für unterschiedliche Zielgruppen, das andere um zellbasierte Therapie. „Es war überwältigend“, sagt sie. „Wir sind von Beginn an überall auf offene Türen gestoßen, haben Förderungen vom Land und vom Bund erhalten. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus aller Welt haben mit uns neue Strategien diskutiert.“ Seit dem Projektstart arbeite sie interdisziplinär „mit der halben Universität zusammen“, sagt Prof. Brunner-Weinzierl. „Wir haben hier eine ideale Zusammensetzung verschiedener Fachgebiete, die wir voll ausschöpfen können. Das ist ein wichtiger Standortvorteil, durch den alles sehr schnell konkret wurde.“

Warum einige Infizierte keine Symptome haben

In einer groß angelegten Studie analysierten sie und ihr Team die Immunreaktion der T-Zellen, die zentrale Schaltstelle im Körper, die darüber entscheidet, wie eine Immunabwehr verläuft. Abgesehen hatten es die Forschenden dabei vor allem auf jene Corona-Infizierte, die keine Symptome zeigen. Im Blut der sogenannten „Super-Controller“, wie sie aus der Aidsforschung bekannt sind, stecken die Antworten darauf, wie ein kleiner Teil der T-Zellen SARS-CoV-2 identifizieren und abwehren kann.

T-Zellen aus dem Blut von COVID-19-Patienten werden auf magnetische Säulen pipettiert und durch ihre Markierung mit Metall-Kügelchen im magnetischen Feld festgehalten (c) Jana Dünnhaupt Uni MagdeburgT-Zellen aus dem Blut von COVID-19-Patienten werden auf magnetische Säulen pipettiert und durch ihre Markierung mit Metall-Kügelchen im magnetischen Feld festgehalten (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg)

Ebenfalls wichtig waren die Fragen: Wie die T-Zellen die Krankheit in ihrem Gedächtnis abspeichern – und warum nicht alle Infizierten Symptome zeigen. Für solche Forschungen wurde in Magdeburg eine weltweit neuartige Laborstimulation entwickelt, mit der sich kleinste Zellreaktionen erkennen lassen. Vereinfacht beschrieben, werden den T-Zellen Teile des SARS-Virus angeboten, damit sie es bekämpfen. „So erfahren wir, ob sie virusinfizierte Zellen abtöten wollten und Antikörperproduktion in B-Zellen auslösen, die das Virus neutralisieren, und wie sie das alles machen“, so Prof. Brunner-Weinzierl. „Wir haben viel über das Virus und unser Immunsystem gelernt.“

Im Labor der Universitätsklinik zeigten die Analysen, dass es unterschiedliche Gruppen von Genesenen gibt: Menschen, die hohe Titer an neutralisierenden Antikörpern – also sehr viele davon – haben und zudem T-Zellen gegen das Virus. Und Menschen, die zwar keine Antikörper, aber trotzdem eine starke Virus-Abwehr durch T-Zellen besitzen. „Das machte uns klar, dass die T-Zellen tatsächlich als Basis für eine zielgenaue Impfung dienen“, sagt die Wissenschaftlerin. Das Ziel dabei ist, T-Zellen zu trainieren, damit sich Patientinnen und Patienten mit einer optimalen Immunantwort selbst heilen können, indem die T-Zellen die virusinfizierten Zellen im Körper aufspüren und beseitigen. Das sei eine sehr effektive Möglichkeit, das Virus abzuwehren, erklärt Prof. Brunner-Weinzierl. „Das Virus lebt nicht, es braucht unsere Zellen, um sich zu vermehren.“

Mit dieser Basis könnten nun in absehbarer Zeit, therapeutische Impfungen entwickelt werden, mit denen vor allem Risiko-Patientinnen und -Patienten geholfen würde. Möglich sei nun auch, so die Forscherin, für Diabetikerinnen und Diabetiker leichter ein „Gedächtnis“ anzulegen oder Biomarker für den Krankheitsverlauf zur Diagnostik von Subtypen der Krankheit zu entwickeln. Sie und das Team bauten bei den Forschungen auf ihre Entwicklungen einer therapeutischen Impfung zur Krebstherapie auf.

Virus-spezifische T-Zellen werden in sterilen Kartuschen für ihre automatisierte Anreicherung vorbereitet (c) Jana Dünnhaupt Uni MagdeburgVirus-spezifische T-Zellen werden in sterilen Kartuschen für ihre automatisierte Anreicherung vorbereitet (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg)

Und die Wissenschaftlerin brachte noch weitere wichtige Expertisen ein. So hat sie ihre Promotion an der Seite von Avrion Mitchison erworben – dem britischen Vordenker für das Verständnis von immunologischen Reaktionen bei Infektionen, Allergien und Autoimmunerkrankungen. Bei ihm forschte die Wissenschaftlerin vor Jahren an der Differenzierung von T-Zellen. Bei ihren Forschungen mit dem amerikanischen Immunologen und Medizin-Nobelpreisträger James Allison 1995 bis 1997 an der University of California in Berkeley wurde bekannt, dass sich T-Zellen selbst aktiv abschalten. Sie sagt: „Weil dieser Mechanismus seitdem immer weiter aufgeklärt wurde, wussten wir, wie man die T-Zellen anschalten kann – vor allem gegen das Virus.“

Die Corona-Forschung geht weiter

Ein Ende der COVID-Forschung in Magdeburg ist nicht in Sicht. Schon jetzt arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Folge-Projekten, die sich unter anderem mit Long-COVID – den Langzeitfolgen von COVID-19 – beschäftigen oder mit der Darlegung, wie Impfungen im Detail auf das Immunsystem wirken. Denken und handeln wolle sie dabei weiterhin über Länder- und Fachgrenzen hinweg. „Wissen“, sagt Prof. Brunner-Weinzierl, „ist längst nicht mehr national begrenzt. In der weltweiten Zusammenarbeit liegt ein riesiger Mehrwert.“ Aktuell hat die Magdeburger Immunologin ein Konsortium initiiert mit Akteurinnen und Akteuren aus Frankreich, Belgien und Kanada. Für die aktuellen COVID-Forschungen hatten sich sie und ihr Team unter anderem mit Protein-Chemikern zusammengetan, um herauszufinden, welche Virusbereiche am effektivsten von den T-Zellen erkannt werden. Neu gedacht und damit eine „Premiere“ war zudem der Einsatz von „Curebodies“, die so gestaltet sind, dass sie ausschließlich T-Zellen expandieren, die dann einfach das Virus eliminieren und sich dann in den Gedächtnispool der Zellen zurückziehen, um jederzeit wieder loszuschlagen.

„Auch, wenn mal eine Methode nicht funktioniert hat, war ich mir immer sicher, dass unsere Ergebnisse bedeutend sind“, sagt Prof. Monika Brunner-Weinzierl. „Letztlich geht es in der Wissenschaft stets darum, nach neuen Wegen zu suchen.“ Zur Belohnung gibt es die „Sternstunden der Forschungsarbeit“ – so wie die kurz vor dem Start der beiden Forschungsprojekte, als sie und ihr Team ein für T-Zellen unbekanntes Molekül entdeckten, das als Rezeptor auf der T-Zelle „sitzt“. „Das war ein erhebendes Gefühl“, sagt sie, „uns war bewusst, dass wir jetzt etwas wissen, was noch niemand anderer weiß“. Lange Zeit zum Genießen blieb allerdings nicht. Der Rezeptor war der Schlüssel dafür, die T-Zellen zu programmieren, und den wollten alle schnell nutzen.

Portrait Prof. Monika Brunner-Weinzierl (c) Jana Dünnhaupt Uni MagdeburgProf. Monika Brunner-Weinzierl (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg)

Das Interesse an solchen Ergebnissen aus Magdeburg ist groß. Aus vielen Richtungen kommen Anfragen für eine Zusammenarbeit und Prof. Monika Brunner-Weinzierl ist sehr daran interessiert. Sie ist auch überzeugt davon, dass die neuesten Ergebnisse in die Anwendung gelangen. „Genau darum bin ich eine begeisterte Forscherin“, sagt sie. Als solche hat sie viele Visionen – zurzeit sind diese vor allem verknüpft mit COVID-Forschungen: Die Erklärung für die altersabhängige Immunantwort zu finden, gehört dazu. Das „Konzept“ des Immunsystems von Anfang bis Ende zu verstehen ebenfalls. Die ersten Schritte sind gemacht: Die Forscherin und ihr Team analysieren das Immunsystem verschiedener Altersstufen und beschäftigen sich mit der Frage, warum ein beanspruchtes Immunsystem schlechter auf Viren reagiert als ein „normal beschäftigtes“. Sie sagt: „Wir haben noch viel zu tun.“

Guericke facts

Autor:in: Manuela Bock