2000 Jahre alte Herpesviren im menschlichen Genom

Eine neue Studie bestätigt, dass bestimmte humane Herpesviren bereits vor tausenden Jahren Teil des menschlichen Genoms wurden. Die aktuellen Genomdaten liefern den ersten direkten Beweis für die Entwicklung der Viren während der Koexistenz mit dem Menschen.

Zum ersten Mal haben Wissenschafter alte Genome der Humanen Beta-Herpesviren 6A und 6B (HHV-6A/B) aus über zwei Jahrtausende alten archäologischen menschlichen Überresten rekonstruiert. Die von der Universität Wien (Österreich) und der Universität Tartu (Estland) geleitete Studie bestätigt, dass sich diese Viren seit mindestens der Eisenzeit mit und innerhalb des Menschen entwickelt haben. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift “Science Advances” veröffentlicht.

Ins Genom integriert und vererbt

HHV-6B infiziert etwa 90 Prozent aller Kinder im Alter von zwei Jahren und ist vor allem als Ursache der Roseola infantum – oder “sechsten Krankheit” – bekannt, der häufigsten Ursache für Fieberkrämpfe bei Kleinkindern. Zusammen mit seinem nahen Verwandten HHV-6A gehört es zu einer Gruppe weit verbreiteter humaner Herpesviren. Diese lösen nach einer anfänglich milden Erkrankung in der frühen Kindheit typischerweise lebenslange, latente Infektionen aus.

Was sie so außergewöhnlich macht, ist ihre Fähigkeit, sich in menschliche Chromosomen zu integrieren – eine Eigenschaft, die es dem Virus ermöglicht, inaktiv zu bleiben und in seltenen Fällen als Teil des eigenen Genoms des Wirts vererbt zu werden. Solche vererbten Viruskopien kommen heute bei etwa einem Prozent der Menschen vor. Während auf Grundlage früherer Studien die Hypothese aufgestellt worden war, dass diese Integrationen schon sehr alt sind, liefern die neuen Daten der aktuellen Studie den ersten direkten genomischen Beweis dafür.

Wiederherstellung viraler DNA aus längst vergangenen Zeiten

Das internationale Forschungsteam unter der Leitung der Universität Wien und der Universität Tartu (Estland) – in Zusammenarbeit mit der Universität Cambridge und dem University College London – untersuchte fast 4.000 menschliche Skelettproben aus archäologischen Stätten in ganz Europa. Elf alte Virusgenome wurden identifiziert und rekonstruiert – das älteste stammt von einem jungen Mädchen aus der Eisenzeit in Italien (1100–600 v. u. Z.).

Die übrigen Individuen deckten einen weiten geografischen und zeitlichen Bereich ab: Beide HHV-Typen wurden im mittelalterlichen England, Belgien und Estland gefunden, während HHV-6B auch in Proben aus Italien und dem frühen historischen Russland auftrat. Mehrere der englischen Individuen trugen vererbte Formen von HHV-6B, was sie zu den frühesten bekannten Trägern chromosomal integrierter humaner Herpesviren macht. Die belgische Fundstätte Sint-Truiden lieferte die größte Anzahl von Fällen, wobei beide Virusarten innerhalb derselben Population zirkulierten.

“Während HHV-6 fast 90 Prozent der menschlichen Bevölkerung irgendwann in ihrem Leben infiziert, tragen nur etwa ein Prozent das von ihren Eltern vererbte Virus in allen Zellen ihres Körpers. Diese ein Prozent der Fälle sind diejenigen, die wir mit Hilfe von alter DNA am ehesten identifizieren können, was die Suche nach viralen Sequenzen ziemlich schwierig macht”, sagte die leitende Forscherin der Studie, Meriam Guellil vom Department für Evolutionäre Anthropologie an der Universität Wien. “Auf der Grundlage unserer Daten lässt sich die Evolution der Viren nun über mehr als 2.500 Jahre in Europa zurückverfolgen, wobei Genome aus dem 8. bis 6. Jahrhundert v. u. Z. bis heute verwendet wurden.”

Hinweise auf unterschiedliche Entwicklung von Virusarten

Anhand der rekonstruierten Genome konnten die Wissenschaftler bestimmen, in welchem Chromosom sich die Viren integriert hatten. Vergleiche mit modernen Daten ergaben, dass einige Integrationen uralt sind und über Jahrtausende hinweg von Generation zu Generation weitergegeben wurden. Eine der beiden Virusarten (HHV-6A) scheint im Laufe der Zeit ihre Fähigkeit verloren zu haben, sich in die menschliche DNA zu integrieren – ein Beweis dafür, dass sich diese Viren während ihrer Koexistenz mit dem Menschen unterschiedlich entwickelt haben.

“Ist eine Kopie von HHV-6B im Genom vorhanden, kann das in Zusammenhang mit Angina pectoris und Herzerkrankungen stehen”, sagt Charlotte Houldcroft (Fachbereich Genetik, Universität Cambridge). “Wir wissen, dass diese vererbbaren Formen von HHV-6A und B heute in Großbritannien häufiger vorkommen als im übrigen Europa, und dies ist der erste Nachweis für alte Träger und Trägerinnen aus Großbritannien.”

Ein neues Kapitel in der Evolution von Viren und Wirten

Die Entdeckung dieser alten HHV-6-Genome liefert den ersten zeitlich belegten Beweis für die langfristige Koevolution dieses Virus mit dem Menschen auf genomischer Ebene. Sie zeigt auch, wie alte DNA die langfristige Evolution von Infektionskrankheiten aufdecken kann – von kurzlebigen Infektionen im Kindesalter bis hin zu viralen Sequenzen, die Teil des menschlichen Genoms geworden sind.

HHV-6A und HHV-6B, die erst in den 1980er Jahren entdeckt wurden, lassen sich nun bis in die Eisenzeit zurückverfolgen und liefern direkte genomische Beweise für eine alte, gemeinsame Geschichte von Viren und Menschen. “Moderne genetische Daten deuten darauf hin, dass sich HHV-6 seit unserer Migration aus Afrika zusammen mit den Menschen entwickelt haben könnte”, sagt Guellil. “Diese alten Genome liefern nun den ersten konkreten Beweis für ihre Präsenz in der fernen Vergangenheit der Menschheit.”