Eine Gruppe von Fledermausviren, die dem tödlichen Mittelöstlichen Atemwegssyndrom Coronavirus (MERS-CoV) sehr ähnlich sind, könnte nur eine kleine Mutation davon entfernt sein, in menschliche Populationen überzuspringen und potenziell die nächste Pandemie auslösen. Eine kürzlich im Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Studie untersuchte unterbeschworene Coronaviren, bekannt als Merbecoviren, um besser zu verstehen, wie sie Wirtszellen infizieren. Das Forschungsteam, das aus Wissenschaftlern der Washington State University, des California Institute of Technology und der University of North Carolina bestand, stellte fest, dass während die meisten Merbecoviren wahrscheinlich keine direkte Gefahr für Menschen darstellen, eine Untergruppe namens HKU5 besorgniserregende Eigenschaften aufweist. Michael Letko, ein Virologe am Paul G. Allen School for Global Health der Washington State University, leitete die Studie. „Merbecoviren und insbesondere HKU5-Viren wurden bislang wenig untersucht, aber unsere Studie zeigt, wie diese Viren Zellen infizieren," erklärte Letko. „Was wir auch herausgefunden haben, ist, dass HKU5-Viren möglicherweise nur einen kleinen Schritt davon entfernt sind, in den Menschen überzuspringen." In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler die genetischen Sequenzen tausender Viren in Wildtieren katalogisiert, aber in den meisten Fällen ist wenig bekannt, ob diese Viren eine Bedrohung für Menschen darstellen. In seiner Labors des Paul G. Allen School for Global Health konzentriert sich Letkos Team darauf, diesen Wissenslücken zu begegnen und potenziell gefährliche Viren zu identifizieren. Für ihre aktuellste Studie fokussierte sich Letkos Team auf Merbecoviren, die außer MERS-CoV, einem 2012 erstmals entdeckten Zoonose-Coronavirus, das von Dromedaren auf Menschen übertragen wird, bisher wenig Aufmerksamkeit erhalten haben. MERS-CoV verursacht schwere Atemwegserkrankungen und hat eine Sterblichkeitsrate von etwa 34%. Wie andere Coronaviren nutzen Merbecoviren ein Stachelprotein, um Rezeptoren zu binden und Wirtszellen zu invadieren. Letkos Team verwendete virenähnliche Partikel, die nur den Teil des Stachelproteins enthielten, der für die Bindung an Rezeptoren verantwortlich ist, und testete deren Fähigkeit, im Labor Zellen zu infizieren. Während die meisten Merbecoviren wahrscheinlich nicht in der Lage sind, Menschen zu infizieren, zeigten HKU5-Viren, die in Asien, Europa, Afrika und dem Nahen Osten gefunden wurden, die Verwendung eines Wirtrezeptors namens ACE2, den auch das bekannte SARS-CoV-2-Virus, das COVID-19 verursacht, nutzt. Der entscheidende Unterschied liegt darin, dass HKU5-Viren derzeit nur das ACE2-Gen von Fledermäusen nutzen können, aber das menschliche ACE2-Gen deutlich weniger gut. Um die Fähigkeit von HKU5-Viren zu analysieren, die in Asien bei der Japanischen Hausfledermaus (Pipistrellus abramus) gefunden wurden, demonstrierten die Forscher einige Mutationen im Stachelprotein, die es den Viren ermöglichen könnten, ACE2-Rezeptoren in anderen Arten, einschließlich Menschen, zu binden. Eine weitere Studie, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, untersuchte ein HKU5-Virus in China, das bereits den Sprung zu Nerzen geschafft hat, was zeigt, dass diese Viren das Potenzial haben, Artenschranken zu durchbrechen. „Diese Viren sind den MERS-Viren so ähnlich, dass wir uns Sorgen machen müssen, wenn sie jemals Menschen infizieren," sagte Letko. „Obwohl es bisher keine Beweise gibt, dass sie in Menschen übergesprungen sind, besteht das Potenzial—and das macht sie interessant genug, um ihnen aufmerksam zu folgen." Das Team nutzte künstliche Intelligenz, um die Viren zu untersuchen. Victoria Jefferson, Postdoc-Forscherin am WSU, verwendete ein Programm namens AlphaFold 3, um zu modellieren, wie das HKU5-Stachelprotein auf molekularer Ebene an ACE2 bindet. Dies könnte helfen, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie Antikörper die Infektion stoppen oder wie das Virus mutieren könnte. Bisherige strukturelle Analysen erforderten Monate intensiver Laborsarbeit und spezialisierte Gerätschaften. Mit AlphaFold 3 konnte Jefferson genaue Vorhersagen innerhalb von Minuten erstellen. Die Ergebnisse stimmten mit denen einer neueren Studie überein, die traditionelle Methoden verwendet hatte. Letko betonte, dass die Studie und ihre Methoden für zukünftige Forschungsprojekte und die Entwicklung neuer Impfstoffe und Therapien von großem Nutzen sein könnten. Die Erkenntnisse über die Struktur und die potenziellen Mutationen von HKU5-Viren könnten entscheidend sein, um frühzeitig mögliche Bedrohungen zu erkennen und gezielte Maßnahmen zu ergreifen. Die Studie hebt die Bedeutung der kontinuierlichen Überwachung von Viren in Wildtieren hervor, insbesondere solche, die nahe Verwandte von bekannten Pathogenen sind. Sie verdeutlicht auch, wie moderne Technologien wie künstliche Intelligenz die Forschung beschleunigen und verbessern können, um potenzielle Pandemien zu verhindern. Die Washington State University ist ein führendes Institut in der Tiermedizin und globalen Gesundheit, das sich auf die Identifikation und Prävention von Zoonosen spezialisiert hat.