Schwere COVID-19-Infektionen bei Kindern: Gen-Signaturen identifiziert

Forschende haben Muster der Genaktivität identifiziert, die bei Kindern mit schwerer COVID-19-Erkrankung auftreten und auch bei anderen schweren Infektionen der unteren Atemwege zu beobachten sind.

Die in der Zeitschrift „BMC Infectious Diseases“ veröffentlichten Ergebnisse liefern erste Hinweise darauf, wie das Immunsystem auf schwere Infektionen reagiert, welche Kinder ein höheres Risiko tragen und welche potenziellen Ansatzpunkte für Behandlungen bestehen.

Infektionen der unteren Atemwege – darunter COVID-19, das Respiratorische Synzytialvirus (RSV) und Lungentuberkulose – zählen insbesondere in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommensniveau zu den Hauptursachen für Erkrankungen und Todesfälle bei Kindern. Ein Team der Universitäten Southampton (Großbritannien) und Kapstadt (Südafrika) analysierte gemeinsam mit weiteren Forschungspartnern die Genexpression in Blutproben von 333 Kindern aus Südafrika.

Die Forschenden verglichen Proben von Kindern, die aufgrund schwerer COVID-19-, RSV- oder Tuberkulose-Infektionen stationär behandelt wurden, mit solchen von Kindern, die lediglich einen milden oder asymptomatischen COVID-19-Verlauf zeigten, sowie mit einer Kontrollgruppe gesunder Kinder.

Mehr als 5000 veränderte Gene bei schweren Fällen

Dabei identifizierten die Wissenschaftler mehr als 5000 Gene, deren Expression bei Kindern mit schweren Infektionen verändert war. Zudem entdeckten sie zehn Gen-Gruppen, die bei den verschiedenen Infektionen der unteren Atemwege ähnliche Expressionsmuster aufwiesen. Diese standen im Zusammenhang mit Immunreaktionen, der Zellregulation und anderen biologischen Prozessen, die bei Infektionen eine Rolle spielen.

Die Forschenden entdeckten zudem 82 Gene, anhand derer sich milde oder asymptomatische COVID-19-Infektionen von schweren Fällen unterscheiden ließen. Dies deutet ihrer Auffassung nach darauf hin, dass Genexpressionsmuster potenziell als Indikator für den Schweregrad der Erkrankung dienen könnten.

Potenzielle Biomarker und Zielstrukturen für die Therapie

Bei Kindern zeigt sich im Falle eines schweren COVID-19-Verlaufs eine ähnliche zelluläre Reaktion, wie sie bereits bei Erwachsenen beschrieben wurde. Die Forschenden identifizierten Gene, die für die Unterscheidung zwischen asymptomatischen beziehungsweise milden und schweren COVID-19-Verläufen sowie zwischen gesunden Kindern und solchen mit schwerer COVID-19-Erkrankung, Infektionen der unteren Atemwege mit RSV oder Lungentuberkulose von Bedeutung sind, und zeigten damit potenzielle künftige Therapieansätze auf.

„Diese Ergebnisse gewähren neue Einblicke in die biologischen Prozesse, die den Schweregrad der Erkrankung bestimmen, und heben Gene hervor, die als potenzielle Biomarker und therapeutische Zielstrukturen weiter untersucht werden sollten“, erklärt Dr. Negusse Kitaba, Senior Research Fellow an der University of Southampton und Hauptautor der drei Untersuchungen

Füllen einer Wissenslücke

Prof. Heather Zar, Leiterin der Abteilung für Kinder- und Jugendgesundheit beim South African Medical Research Council (Universität Kapstadt) und Hauptverantwortliche für die südafrikanischen Untersuchungen, auf denen diese Arbeit basiert, ergänzt: „Bislang gab es nur wenige Forschungsarbeiten zu den biologischen Reaktionen afrikanischer Kinder auf diese Infektionen. Auch weltweit liegen nur wenige Untersuchungen zur Genexpression des Wirts bei Säuglingen und Kindern mit COVID-19 vor. Diese Studie trägt somit dazu bei, eine wichtige Wissenslücke zu schließen.“

John Holloway, Professor für Allergie- und Atemwegsgenetik an der Universität Southampton, fügt hinzu: „Diese Studie unterstreicht den Wert der internationalen Zusammenarbeit beim Verständnis von Atemwegserkrankungen im Kindesalter und bildet eine Grundlage für die weitere Erforschung der Frage, warum manche Kinder schwere Infektionen entwickeln.“

Dem Team zufolge sind weitere Untersuchungen an größeren Gruppen von Kindern erforderlich, um festzustellen, ob sich diese vielversprechenden Erkenntnisse zu Gensignaturen für den klinischen Einsatz weiterentwickeln lassen. (ac/BIERMANN)