Es klingt paradox: Ausgerechnet die Zellen, die den Körper vor Krankheitserregern schützen sollen, können manchen Keimen als sicheres Versteck dienen. Ein Forschungsteam aus Würzburg und Marburg hat nun aufgedeckt, wie Immunzellen aus diesem Dilemma entkommen. Der Schlüssel ist ein winziges RNA-Molekül, das die Wissenschaftler als eine Art biologischen Notausschalter beschreiben. Ihre Ergebnisse erschienen kürzlich im renommierten Fachjournal PNAS.
Makrophagen, die sogenannten Fresszellen, sind eine tragende Säule des menschlichen Immunsystems. Dringt ein Erreger ein, fangen sie ihn ein und verdauen ihn. Doch bestimmte Bakterien, allen voran Salmonellen, drehen den Spieß um: Sie überlisten die Fresszellen und vermehren sich sogar in deren Innerem. Wie die Immunzellen dabei zwischen dem eigenen Überleben und einer wirksamen Abwehr abwägen, war bislang nicht vollständig verstanden.
Genau hier setzt die Arbeit von Forschenden des Würzburger Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) und der Philipps-Universität Marburg an. Sie identifizierten ein langes, nicht-kodierendes RNA-Molekül mit dem Namen SAILR. „Wir haben ein für den Menschen spezifisches RNA-Molekül namens SAILR identifiziert“, sagt Alexander Westermann, affiliierter Wissenschaftler am HIRI und Professor an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, der die Studie als Erstautor verantwortet.
In ruhenden Makrophagen bindet dieses Molekül an ein Überlebensprotein und hält die Zellen so am Leben. Wird die Zelle jedoch von Bakterien befallen, schaltet sich SAILR rasch ab. Die Folge: Die Wahrscheinlichkeit, dass die Fresszelle stirbt, steigt – und mit ihr fällt der geschützte Raum weg, in dem sich die Erreger vermehren konnten. „Das macht SAILR zu einem RNA-basierten Notausschalter“, folgert Westermann.
Dieser Befund stellte eine gängige Annahme auf den Kopf. „Bisher wurde allgemein angenommen, dass Makrophagen zur Bekämpfung von Krankheitserregern in erster Linie Abwehrmechanismen hochregulieren, anstatt ihre eigene Zerstörung auszulösen“, erläutert Leon Schulte, Professor an der Universität Marburg und korrespondierender Autor. Für HIRI-Direktor Jörg Vogel, in dessen Labor die Untersuchung ihren Anfang nahm, kam es entsprechend überraschend, dass eine Infektion einen überlebensfördernden Faktor aktiv herunterfährt.
Über die reine Grundlagenforschung hinaus deutet vieles darauf hin, dass SAILR künftig auch in der Medizin eine Rolle spielen könnte. Bei schweren COVID-19-Verläufen oder einer Sepsis, umgangssprachlich Blutvergiftung genannt, sinken die SAILR-Spiegel in den Blutzellen deutlich ab. Das Molekül könnte daher helfen, den Schweregrad einer Infektion einzuschätzen. „Langfristig ist es denkbar, dass SAILR als Biomarker für schwere Krankheitsverläufe genutzt werden kann, zum Beispiel mithilfe von Bluttests“, so Schulte.
Denkbar ist zudem ein therapeutischer Einsatz. Vogel skizziert die Möglichkeit, das Molekül gezielt zu steuern – es zu senken, um infizierte Fresszellen auszuschalten, oder es zu stabilisieren, um Gewebeschäden einzudämmen. Daraus könnten neue RNA-basierte Ansätze gegen Sepsis und andere schwere Entzündungen entstehen.
Bemerkenswert ist ein weiterer Aspekt: SAILR kommt ausschließlich bei Primaten vor. Es steht damit für eine evolutionär junge Form der Immunregulation, die in klassischen Labormodellen schlicht fehlt. „Das macht deutlich, warum sich bestimmte Infektionsmechanismen im Labor nur begrenzt nachvollziehen lassen“, ordnet Westermann ein – und könnte dazu beitragen, Medikamente und Testsysteme genauer auf den Menschen zuzuschneiden. An der Studie waren neben den Würzburger und Marburger Einrichtungen zahlreiche Partner beteiligt, darunter Institute in Jena, Mainz, Gießen sowie in Athen und Boston.
