Biomarker deuten auf schwere Covid-19-Verläufe hin
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D E U T S C H E H E R Z S T I F T U N G _ FO R S C H U N G
Die kettenförmigen mRNA-Moleküle sind die Blaupausen für Proteine. Ribosomen (blau)
sind die zellulären Minifabriken. Sie lesen die mRNA-Moleküle (mehrfarbig) ab und produzieren
dabei ein Protein (rot). Doch es gibt noch weitere Formen von RNA.
Biomarker deuten auf schwere
Covid-19-Verläufe hin
Winzige Schnipsel von Ribonukleinsäure, sogenannte Mikro-RNAs, können anzeigen,
wie schwer eine Infektion mit dem Coronavirus ist.
Foto: iStock / selvanegra
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R
NA“ – diese Abkürzung kennt inzwi- nommierten Fachzeitschrift „European Journal
schen wohl jeder. Sie steht für Ribonuk- of Heart Failure“ veröffentlichten Studie haben
leinsäure und wurde vor allem dadurch die Wissenschaftler die Blutproben von drei Pa-
bekannt, dass der erste gegen Covid-19 in der tientengruppen untersucht: schwerkranke Co-
EU zugelassene Impfstoff ein sogenannter vid-19-Patienten, die auf den Intensivstationen
mRNA-Impfstoff ist: „m“ steht für „messenger“ der Medizinischen Hochschule Hannover be-
oder Boten-RNA. Doch es gibt noch weitere atmet wurden; schwerkranke Grippepatienten,
Formen von Ribonukleinsäure. Eine davon, die an einem akuten Atemnotsyndrom litten
die Mikro-RNA, könnte künftig eine wichtige und ebenfalls beatmet werden mussten, sowie
Rolle als Biomarker bei Corona-Erkrankungen gesunde Kontrollpersonen.
spielen. Die Forscher analysierten im Blutserum der
Normalerweise findet sich die Mikro-RNA Studienteilnehmer die Konzentration mehrerer
(miRNA) im Innern von Zellen. Dort haben die Mikro-RNAs, die für Herz-Kreislauf-Krank-
kleinen Ribonukleinsäuren Kontakt zur Boten- heiten relevant sind. Das Ergebnis: Bei den
RNA und regulieren Gene. Vor einigen Jahren schwer erkrankten Covid-19-Patienten fanden
haben Wissenschaftler entdeckt, dass Mikro- sich deutlich erhöhte Konzentrationen von Mi-
RNAs auch außerhalb von Zellen vorkommen. kro-RNAs im Blut, die auf Gefäß- und Herz-
„Sie können im Blut nachgewiesen werden schäden hindeuten. Bei den Grippepatienten
und diagnostische Hinweise geben“, erläutert und den gesunden Kontrollpersonen hingegen
Professor Thomas Thum, Chef des Instituts für ließen sich nicht so stark erhöhte Werte finden.
Molekulare und Translationale Therapiestrate- „Obwohl sowohl Covid-19- als auch Grippepa-
gien der Medizinischen Hochschule Hannover tienten ähnliche Probleme mit der Lunge ha-
und Leiter der von der Deutschen Herzstiftung ben, konnten wir nur bei Covid-19-Patienten
geförderten Studie „Nicht-kodierende RNAs erhöhte Mikro-RNA-Biomarker nachweisen,
als diagnostische und prognostische Biomarker
in herzkranken Covid-19-Patienten“.
EIN MOLEKÜL NAMENS RNA
Findet man beispielsweise im Blut Mikro-
RNA, die sonst nur im Innern von Herzmuskel- Bei der RNA oder Ribonukleinsäure handelt es sich um
zellen vorkommt, muss mit dem Herzen etwas ein Molekül, das aus einer Kette von einzelnen Baustei-
passiert sein. „Das Herz ist dann möglicherwei- nen, den Nukleotiden, besteht. RNA-Moleküle spielen
se geschädigt oder wird krankhaft umgebaut“, bei der Umsetzung von genetischer Information in Pro-
erklärt Thum. Insgesamt sind beim Menschen teine eine wichtige Rolle. Die Boten-RNA etwa dient als
rund 2000 verschiedene Mikro-RNAs bekannt. Informationsüberträger (siehe Abbildung Seite 48).
Sie gelten auch deshalb als ideale Kandidaten Als Mikro-RNAs, kurz miRNAs, werden sehr kurze
für zuverlässige Biomarker, weil sie im Unter- RNA-Stücke (rund 20 Nukleotide) bezeichnet, die an
schied zur Boten-RNA eher stabil und lange der Genregulation beteiligt sind. Die winzigen RNA-
im Blut nachweisbar sind. „Von vielen dieser Schnipsel lagern sich etwa an Boten-RNA an und er-
Mikro-RNAs weiß man, in welchen Organen schweren beziehungsweise verhindern, dass die Boten-
sie ursprünglich vorkommen“, sagt Thum. „Wir RNA die genetische Information zu den Ribosomen, den
haben Mikro-RNAs untersucht, die bereits als Proteinfabriken der Zelle, bringt.
Marker für Schäden im Herz-Kreislauf-System Dieser universelle Mechanismus der Genregulation
und für Entzündungen bekannt waren.“ wurde erst Ende des letzten Jahrhunderts entdeckt. Da
Mikro-RNAs bei vielen zellulären Prozessen eine wichti-
MARKER IM BLUT ge regulatorische Rolle spielen und zudem leicht nach-
zuweisen sind, hofft man, sie beispielsweise als sensi-
Thum und seine Kollegen entdeckten bestimm- tive Biomarker nutzen zu können, die den Verlauf einer
te Mikro-RNAs im Blut von schwerkranken Krankheit anzeigen.
Covid-19-Patienten. Für die unlängst in der re-
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die sonst nur im Herzen vorkommen“, berich- den. „Aus unseren Ergebnissen schließen wir,
tet Thum. dass das Coronavirus nicht nur die Lunge, son-
Bei schwerkranken Covid-19-Patienten ist dern auch andere Organsysteme angreift“, sagt
also nicht nur die Lunge betroffen wie bei Grip- Dr. Anselm Derda, wissenschaftlicher Mitar-
pepatienten. Die Mikro-RNA-Marker deuten beiter und Assistenzarzt in der Kardiologie der
darauf hin, dass bei Covid-19-Patienten zu- Medizinischen Hochschule. Das hat man schon
dem Herzmuskel- und Gefäßzellen angegriffen länger vermutet, konnte aber bislang nicht an-
werden. Dann kann es zu schweren Verläufen hand von Biomarkern gezeigt werden. „Die von
mit Herz- und Gefäßschäden kommen und zu uns entdeckten Mikro-RNAs können mögli-
einer erhöhten Neigung, Blutgerinnsel zu bil- cherweise als frühzeitige Marker dienen – lange
Drei Fragen an …
… Professor Dr. Dr. Thomas Thum, Leiter des Instituts für Molekulare und Translationale
Therapiestrategien der Medizinischen Hochschule Hannover
Herr Professor Thum, was interessiert Sie an
Mikro-RNAs?
Mich hat fasziniert, dass es Moleküle gibt, die wie
ein Dirigent im Orchester viele Dinge gleichzeitig
tun und daher als wesentliche Steuermechanismen
sehr interessant sind. Um die Jahrtausendwende habe
ich dazu erstmals eine Publikation in der Zeitschrift
„Nature“ gelesen. Darin beschrieb eine Arbeitsgrup-
pe die Untersuchung von Mikro-RNA in der Leber.
Daraufhin habe ich als einer der ersten Forscher die
Mikro-RNA bei Herzerkrankungen untersucht und
die Ergebnisse ebenfalls in der Zeitschrift „Nature“
veröffentlicht. Auch im Herzen steuern Mikro-RNAs
bestimmte Mechanismen. Was ist Ihr wichtigstes Forschungsziel?
Wir versuchen, neue diagnostische Methoden und
Welche Mikro-RNA haben Sie im Herzen entdeckt? prognostische Marker zu finden. Noch stärker aktiv
Wir haben „miRNA-21“ gefunden. Sie fördert eine sind wir bei der Entwicklung von Therapeutika der
krankhafte Vermehrung des Bindegewebes, die soge- nächsten Generation, beispielsweise von Hemmstoffen
nannte Fibrose. Wenn miRNA-21 gehäuft auftritt, fin- der Mikro-RNA, insbesondere für Herzerkrankungen.
det mehr Fibrose im Herzen statt. Als wir miRNA-21 Wir haben beispielsweise eine Substanz entwickelt, die
mit einem Hemmstoff ausschalteten, konnten wir die „miRNA-132“ hemmen kann: Diese Mikro-RNA regt
Foto: Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr
Fibrose deutlich reduzieren. Andere Forscher haben das krankhafte Wachstum von Herzmuskelzellen an,
entdeckt, dass der miRNA-21-Hemmstoff auch in wie man es bei Patienten mit chronischer Herzschwä-
weiteren Organsystemen die Fibrose reduzieren kann. che findet. Unser Hemmstoff zeigte vielversprechende
Dieser Hemmstoff wird gerade weiterentwickelt und Ergebnisse in einer Phase-1b-Studie, demnächst wird
in klinischen Studien getestet, derzeit als Medikament er in einer Phase-2-Studie mit Herzschwächepatien-
gegen Nierenfibrose. ten getestet.
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bevor es zu den klinischen Zeichen einer Herz-
beteiligung kommt“, ergänzt Thomas Thum. COVID-19-PROJEKT
Derzeit erfolgen in Hannover Langzeit- FÖRDERUNG
vergleiche: Die Wissenschaftler ermitteln bei
14 hochkarätige Forschungs
überlebenden Covid-19-Patienten, wie sich de-
vorhaben wurden im Frühjahr 2020
ren Mikro-RNA-Spiegel über die Zeit hinweg
für die „Covid-19-Projektförderung“
verändern. Auf diese Weise hoffen die Forscher
der Deutschen Herzstiftung in Höhe
zu klären, ob bestimmte erhöhte Mikro-RNA-
von insgesamt einer Million Euro
Werte zu Beginn der Erkrankung eine Aussage
ausgewählt. Das hier vorgestellte
darüber zulassen, wie die Krankheit weiterhin
Projekt der Medizinischen Hoch-
verlaufen wird. Möglicherweise deuten ver-
schule Hannover ist mit 50 000 Euro
schiedene Marker auf einen schwereren Ver-
unterstützt worden.
lauf hin. Solche prognostischen Marker lassen
frühzeitig Patienten erkennen, die eine intensi-
Über Spenden zur gezielten Förde-
vere Betreuung brauchen. „Bislang können wir
rung der Herzforschung freuen wir
noch nicht sagen, ob die von uns entdeckten
uns sehr!
erhöhten Mikro-RNA-Marker tatsächlich eine
solch prognostische Aussagekraft haben“, sagt
Deutsche Herzstiftung, Spenden-
Thum. Die bisherige Studie sei dafür noch zu
konto bei der Frankfurter Volksbank
klein und zu kurz gewesen.
IBAN: DE97 5019 0000 0000 1010 10
NEUE HEMMSTOFFE
Derzeit läuft eine länger angelegte Studie mit das Coronavirus in die Zellen eindringt, auch
mehr Patienten, auch mit ehemaligen Intensiv- in Herzmuskelzellen. „Wir untersuchen, ob wir
patienten, die nach ihrer Covid-19-Erkrankung diesen Rezeptor so verändern können, dass die
in die Ambulanz der Medizinischen Hochschu- Viren ihn nicht mehr benutzen können, um in
le kommen. Neben Blutuntersuchungen erfol- menschliche Zellen zu gelangen“, sagt Thum.
gen Leistungstests, Echokardiographien oder Mehrere Mikro-RNA-Moleküle, die den ACE2-
Lungenfunktionstests. Die Forscher messen Rezeptor beeinflussen, haben die Wissenschaft-
mehrere Mikro-RNA-Marker zu verschiedenen ler bereits identifiziert. Derzeit erfolgen erste
Zeitpunkten und vergleichen sie. Neben Prog- Untersuchungen in Zellkulturen.
nosen zum Langzeitverlauf versuchen Thum Weiter fortgeschritten ist bereits die Ent-
und sein Team auch, Aussagen zum sogenann- wicklung eines Wirkstoffs, der Mikro-RNAs
ten Long-Covid-Syndrom zu treffen, das mit hemmen kann. „Unsere Gruppe hat weltweit
monatelanger Atemnot, Müdigkeit oder Kopf- die erste Studie durchgeführt, in der ein Mikro-
schmerzen einhergeht. Darüber hinaus unter- RNA-Hemmstoff bei Patienten mit chronischer
suchen die Forscher in ihrer umfassenderen Herzschwäche eingesetzt wurde“, sagt Thum.
Folgestudie, ob unterschiedliche Virusvarian- Bislang sind Studien mit Hemmstoffen von
ten unterschiedliche Effekte auf Mikro-RNAs Mikro-RNA nur bei Patienten mit Nieren- oder
haben. Möglicherweise beeinflussen verschie- Leberleiden erfolgt. Die Forscher hoffen dar-
Literatur:
dene Virusstämme zudem unterschiedlich auf, entsprechende Substanzen auch bei Covid-
stark das Herz. 19-Patienten einsetzen zu können. Garg, A. et al.
Die Wissenschaftler in Hannover erforschen (2021): Circulating
cardiovascular mi-
auch, ob sie Mikro-RNAs therapeutisch ein- croRNAs in critically
Ein Video der Herzstiftung zu
setzen können. Im Fokus vieler Studien steht diesem Forschungsvorhaben ist
ill COVID-19 pati-
ents. Eur J Heart
der „ACE2-Rezeptor“, die Andockstelle auf abrufbar unter www.youtube.com/ Fail. doi: 10.1002/
der Oberfläche menschlicher Zellen, über die watch?v=LMSAFFlK3Nw ejhf.2096
H E R Z h e u t e 4 / 2 02 1 51Sie können auch lesen
