Die DNA ist Träger unserer Erbinformationen.

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Wissen Wissenschaft
06/02/2020

Covid-19: Bestimmen unsere Gene die Symptome?

Warum trifft Corona manche Menschen härter? Des Rätsels Lösung könnte in unserer DNA liegen.

von Marlene Patsalidis

Katy und Emma Davis waren erst 37 Jahre alt, als sie vergangenen Monat in einem Spital in der südenglischen Stadt Southampton an Covid-19 starben. Die Davis-Schwestern waren eineiige Zwillinge, ebenso wie Eleanor und Eileen Andrews. Die beiden 66-jährigen Frauen fielen dem Coronavirus Anfang Mai zum Opfer. Diese und andere Todesfälle unter Geschwistern nähren nun die Frage: Könnte die Schwere der Covid-19-Symptome vom menschlichen Erbgut abhängen?

Tatsache ist: Eine Ansteckung mit SARS-CoV-2 kann sehr unterschiedlich verlaufen; die Beschwerden der Betroffenen variieren mitunter stark. "Die Hauptgründe, warum manche einen schwereren Verlauf erleben, sind fortgeschrittenes Alter und Vorerkrankungen", schickt Markus Hengstschläger, Leiter des Instituts für medizinische Genetik an der MedUni Wien, voraus. Auf die Virusmenge, die bei der Ansteckung aufgenommen wird, käme es ebenso an. "Und es spielt, in die Zukunft gedacht, eine Rolle, ob man die Krankheit schon durchlaufen hat." Darüber hinaus könne man "sich sicherlich auch fragen, wie bedeutsam das Erbgut dabei ist".

Zwillingsforschung

Eine Handvoll Forscher haben das bereits getan. Am King's College London wurden die Krankheitsverläufe von über 2.600 eineiigen und zweieiigen Zwillingen durchleuchtet. Das Team um Tim Spector, Leiter des dort ansässigen Instituts für genetische Epidemiologie, berichtete, dass Covid-19-Symptome zu einem beträchtlichen Teil – die Wissenschafter sprechen von bis zu 50 Prozent – genetisch bedingt zu sein scheinen. Allerdings hat Spectors Studie den Begutachtungsprozess, den sämtliche wissenschaftliche Publikationen durchlaufen müssen, noch nicht passiert. Weitere Forschungen seien notwendig, um die spezifische Rolle der Gene zu klären, betonen die Autoren außerdem selbst.

Geht es um die Bedeutung der Gene für die Gesundheit, "ist die Zwillingsforschung ein probates Mittel", sagt Genetiker Hengstschläger. Eineiige Zwillinge sind in ihrer DNA ident, zweieiige unterscheiden sich in ihrem genetischen Fingerabdruck. Daraus kann man Schlüsse über die Relevanz genetischer Faktoren ziehen. Dabei müsse laut Hengstschläger allerdings der Einfluss von Umweltfaktoren berücksichtigt werden.

Der Frage, ob es in der menschlichen DNA gehäuft genetisch verankerte Varianten gibt, die wiederum gehäuft mit schwacher oder starker Symptomatik korrelieren, widmet sich neben einigen universitären Einrichtungen derzeit auch das US-Biotech-Unternehmen 23andme. Die Firma vertreibt DNA-Tests für zu Hause.

Die Ergebnisse klären Kundinnen und Kunden über Gesundheitsrisiken oder den individuellen Stammbaum auf. Dafür füllt man etwas Speichel in ein zugeschicktes Röhrchen und sendet es ins Labor nach Amerika. Dort wird die DNA extrahiert und analysiert. Bisher haben das Millionen von Menschen überall auf der Welt gemacht. Nun hat 23andme seine Kunden um Erlaubnis gebeten, ihre Daten dazu verwenden zu dürfen, um die Bedeutung der Gene bei Corona zu klären. An alle, die zugestimmt haben, wurden Corona-Fragebögen ausgeschickt. Ergebnisse stehen noch aus – "hier könnte es bald erste Erkenntnisse über eventuelle Zusammenhänge geben", glaubt Genetiker Markus Hengstschläger.

Ähnliche Bestrebungen gibt es an der britischen University of Edinburgh in Zusammenarbeit mit dem staatlichen Unternehmen Genomics England. Das Erbgut von rund 20.000 Intensivpatienten soll mit jenem von etwa 15.000 Betroffenen mit mildem Verlauf verglichen werden. "Wir glauben, dass es Hinweise im Genom geben wird, die uns helfen zu verstehen, warum Menschen an der Krankheit versterben", sagt Kenneth Baillie, ein Intensivmediziner, der die Studie  leitet. Aus solchen Vergleichen Erkenntnisse zu gewinnen, sei jedoch knifflig, betont er. Weswegen große Stichproben vonnöten seien.

Andrea Ganna, Biostatistiker an der finnischen Universität Helsinki, ist mit seiner Covid-19 Host Genetics Initiative auch an der einer umfassenden Zusammenführung unterschiedlicher Biobanken zur Genanalyse führend beteiligt.

"Menschen anhand ihres Erbguts in Risikogruppen zu unterteilen, wird nicht so einfach sein", prognostiziert Hengstschläger. Gene steuern als Träger von Erbinformation im komplexen Zusammenspiel mit den anderen Genen sämtliche körperlichen Prozesse. Diese Verknüpfung zu entschlüsseln, ist extrem schwierig.  

Verdächtige Gene

Als gesichert gilt, dass die Gene bei Infektionskrankheiten und dabei, wie der Einzelne auf diese reagiert, ins Gewicht fallen. "Das hat damit zu tun, dass die Gene die menschliche Immunantwort auf Erreger mitbestimmen", präzisiert Hengstschläger. Als Teilkomponente ist etwa der HLA-Genkomplex nicht uninteressant: Er reguliert die Immunreaktion im Organismus mit, unterschiedliche Varianten des Gens können diese unterschiedlich gestalten. Dadurch lässt sich etwa erklären, warum manche Menschen chronisch an Hepatitis C erkranken, andere nicht.

Forscher der britischen Exeter University haben wiederum den ApoE-Genotyp im Visier, der größte bislang bekannte genetische Risikofaktor dafür, früher an Alzheimer zu erkranken. In einer Studie konnte eine Variante des für den Fettstoffwechsel, Cholesterinspiegel und Entzündungen wichtigen Gens nun auch mit einem schweren Covid-Verlauf in Zusammenhang gebracht werden.

Ein weiterer Verdächtiger ist das Gen, das den Rezeptor ACE-2 codiert, über den das neuartige Coronavirus in die menschlichen Zellen gelangt. Variationen im ACE-2-Gen könnten es dem Virus erleichtern – oder erschweren – einzudringen. Das postuliert der US-Immunologe Philip Murphy im Fachjournal Science. Murphy konnte schon eine relativ häufige Mutation im Zelloberflächenprotein CCR5 identifizieren, das manche Menschen resistenter gegen HIV macht.

Mittlerweile wird angenommen, dass den Genen bei Geschlechterunterschieden (Männer erkranken häufiger schwer an Covid-19) eine Bedeutung zukommt. Auf dem X-Chromosom, das bei Frauen doppelt angelegt ist, befinden sich für das Immunsystem wichtige Gene. Während Frauen somit eine höhere X-Gendosis besitzen, sind Männer hier benachteiligt.

Genetische Einzelparameter isoliert für den Verlauf von Covid-19 verantwortlich zu machen, hält Hengstschläger jedenfalls nur für bedingt sinnvoll. "Ob man aufgrund dessen präzise vorhersagen können wird, wer leicht und wer schwer erkrankt, ist fraglich."

Wichtiges Wissen

Zurück zu Katy und Emma Davis: Wie der Guardian schreibt, lebten die beiden Zwillingsschwestern in einem Haushalt – beide litten an Vorerkrankungen. Dass beim Verlauf ihrer Erkrankung die Gene die ausschlaggebende Rolle spielten, scheint unwahrscheinlich.

Aber: Die Erforschung der genetischen Komponente kann auch dabei helfen, die molekularen Mechanismen von Covid-19 zu verstehen. Hengstschläger: "Und dieses Detailwissen könnte wiederum bei der Entwicklung von Therapien und Impfstoffen sehr hilfreich sein."

Populationen
Anfang März stellten Genetiker aus Shanghai  chinesisches Erbgut afrikanischem, europäischem, südostasiatischem und amerikanischem gegenüber. Sie wollten ermitteln, ob das chinesische Genom anfälliger für Covid-19 ist. Sie fanden keine Beweise dafür

Blutgruppen
Ebenfalls im März folgerten chinesische Forschende aus einer Analyse von Krankendaten von Covid-19-Patienten aus den Epizentren Wuhan und Shenzhen, dass das Erkrankungsrisiko für Menschen mit Blutgruppe A vergleichsweise höher sei. Patienten mit der Blutgruppe 0 schienen weniger gefährdet

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