SARS-CoV-2 kann das Zentrale Nervensystem befallen

Zunächst unerwartet, häuften sich im Laufe der Pandemie klinische Berichte über neurologische Symptome bei COVID-19, die nahelegen, dass SARS-CoV-2 auch das Zentrale Nervensystem (ZNS) schädigen kann. In einer aktuellen Publikation zeigt ein internationales Forschungsteam nun, dass ein Isolat des Virus einen dreidimensionalen Organoiden des menschlichen Gehirns befällt, nachdem der Organoid dem Virus zwei Tage lange ausgesetzt war.

Das Laboratory for Centrosome and Cytoskeleton Biology des Instituts für Humangenetik an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), geleitet von Prof. Jay Gopalakrishnan, entwickelt solche Hirn-Organoide, die man sich als „Mini-Hirn in der Petrischale“ vorstellen muss. Sie dienen als Modelle für die menschliche Hirnentwicklung, die Entwicklung von Tumoren und Entwicklungsstörungen.

Das Forscherteam erläutert in der Publikation, dass SARS-CoV-2 die Zellkörper von Nervenzellen der Hirnrinde befällt, nicht aber die neuronalen Stammzellen, wie es beispielsweise beim Zika-Virus der Fall ist. Mit hochauflösender Bildgebung können die Autoren  nach Exposition der Hirn-Organoide mit SARS-CoV-2 eine Misslokalisation des Tau-Proteins vom Axon zum Soma sowie eine Hyperphosphorylierung des Tau-Proteins zeigen, was vermutlich zum Zelltod führt. Tau ist für die Stabilisierung der Nervenzellen wesentlich. Seine Fehlfunktion ist unter anderem ein Kennzeichen der Alzheimer- Krankheit.

Zudem co-lokalisiert das Virus überraschenderweise mit dem krankheitsrelevanten Tau-Protein, ein Indiz für frühe neurodegenerative Effekte von SARS-CoV-2-positiven Nervenzellen. Die Studien liefern erste Einsichten in die Wirkung des Virus als ein neurotropisches Virus und zeigen zudem, dass Hirn-Organoide als Modell für Erkrankungen des ZNS auch bei COVID-19 dienen können.

Originalpublikation:
Ramani A et al. SARS‐CoV‐2 targets neurons of 3D human brain organoids. EMBO J, 2. September 2020:e2020106230.