Viral, Teil 2: Die gefährlichen Türöffner

Frau Professor Vorberg, wie sind Sie auf die endogenen Retroviren aufmerksam geworden? 

Eigentlich war ich mit meiner Arbeitsgruppe auf der Suche nach etwas ganz anderem. Ich bin von Haus aus Prionen-Forscherin. Prionen sind Proteine beziehungsweise Protein-Aggregate, die sich selbst replizieren und Krankheitsauslöser sind – sie wandern im Körper von Zelle zu Zelle. Dieses Phänomen tritt auch bei vielen neurodegenerativen Erkrankungen auf: Da bilden sich Verklumpungen – etwa vom Tau-Proteinen bei Alzheimer oder von Alpha-Synuclein bei Parkinson. Diese pflanzen sich von Gehirnzelle zu Gehirnzelle fort und richten dort Schaden an. Wir wollten in einem Experiment klären, welcher Mechanismus dahintersteht. Unsere Überlegung war: Wenn wir wissen, wie diese Übertragung funktioniert, lässt sie sich vielleicht mit einem Medikament verhindern.  

Wie sah Ihr Experiment aus? 

Wir haben den Prozess im Labor nachgebaut. Wir haben also zwei Zellen verwendet oder genauer gesagt zwei Gruppen von Zellen: In einer war ein verklumptes Modell-Protein, in der anderen ein identisches Protein in löslicher Form. Und innerhalb von 24 Stunden zusammen in der Kulturschale begann auch in der zweiten Zelle das lösliche Protein zu aggregieren – es bildeten sich also auch dort die Verklumpungen. Wir gehen davon aus, dass die Spenderzelle ein kleines Protein-Aggregat auf die andere Zelle übertragen hat, welches dann in dieser wieder eine Proteinverklumpung auslöst. Erstaunlicherweise funktionierte das besser, wenn wir die Zellen mit dem verklumpten Protein nicht direkt nach dem Auftauen verwendeten, also direkt nach Entnahme aus der Kühltruhe, sondern sie erstmal länger in Kultur hielten. Dadurch wurden sie auf einmal zu Super-Spendern, wie wir das nennen: Sie haben also sehr stark in benachbarten Zellen die Proteinverklumpung angeregt. Bei den frisch aufgetauten Zellen war dieser Effekt deutlich weniger ausgeprägt.  

Woran liegt das? 

Das haben wir uns auch gefragt und diese Zellen in allen Details analysiert. Dabei haben wir festgestellt, dass sich in den Zellen während der längeren Vorlaufzeit viele Proteine von endogenen Retroviren gebildet haben. Wir haben gleich einen Zusammenhang vermutet – und kamen so diesen Viren auf die Schliche. 

Was genau sind die endogenen Retroviren? 

Es sind Relikte: Sie haben sich vor Millionen von Jahren in unsere menschliche Keimbahn eingenistet und werden weitervererbt. Sie sind Teil unseres Genoms geworden. Sie haben über diese lange Zeit so viele Gendefekte angehäuft, dass sie keine infektiöse Viren mehr herstellen können. Aber RNA und Proteine produzieren sie teilweise noch. Diese endogenen Retroviren sind aber normalerweise abgeschaltet und von der Zelle komplett unterdrückt, so dass sie keinen Schaden anrichten können. Aber bei uns in der Zellkultur, in diesem Laborversuch, da wurden sie auf einmal reaktiviert.  

Standen die endogenen Retroviren schon vorher im Verdacht, an der Übertragung der Protein-Aggregate beteiligt zu sein? 

Nein, das war vollkommen unbekannt. Und bis jetzt haben wir es auch nur im Labor beobachtet, in unserem Modell. Unsere Hypothese ist, dass es im Menschen genauso funktioniert, aber das ist noch nicht bewiesen. 

Bleiben wir also beim Modell: Was genau ist die Rolle dieser endogenen Retroviren? 

Viren sind generell sehr effektiv darin, sich von Zelle zu Zelle auszubreiten. Dahinter steckt ein Mechanismus, der Ähnliches bewirkt wie ein Adressaufkleber auf einem Brief: Er sorgt dafür, dass der Brief beim Adressaten in den Briefkasten geworfen wird, also direkt ins Haus hineinkommt. Die Viren gelangen nach diesem Prinzip von einer Zelle zur anderen: Sie haben spezielle Moleküle auf ihrer Oberfläche, mit denen sie passgenau an einer Zielzelle andocken können. 

Und wie gelangen nun die gefährlichen Proteine von einer Zelle zu nächsten? 

Das hängt wiederum mit dem „Adressaufkleber“ zusammen. Eine Zelle, die zum Beispiel Tau-Aggregate produziert und gleichzeitig Virusproteine auf ihrer Oberfläche aufweist, kann viel besser Kontakt mit einer Nachbarzelle herstellen. Das Virusprotein bewirkt an dieser Kontaktstelle, dass eine kleine Öffnung zwischen den Zellen entsteht, über die die Protein-Aggregate übertragen werden können. So können sich die krankhaften Protein-Aggregate viel schneller zwischen Zellen ausbreiten.  

Die endogenen Retroviren selbst sind also nicht die Ursache für neurodegenerative Erkrankungen? 

Richtig: Zumindest sehen wir in unserer Studie dafür keinen Beleg. Nach unseren Untersuchungen könnten sie den Krankheitsverlauf jedoch beschleunigen und zur schnelleren Ausbreitung der krankheitstypischen Protein-Aggregate beitragen. 

Wie viele solcher Retroviren gibt es denn überhaupt? 

Etwa acht Prozent unseres Erbguts besteht aus endogenen Retroviren. Man kennt derzeit etwa 39 verschiedene Familien, die teilweise wiederum aus vielen verschiedenen Unterfamilien mit manchmal über tausend Einzelviren bestehen. Diese schiere Menge macht die Sache auch so schwierig. Man weiß zum Beispiel noch nicht, ob nur manche dieser endogenen Retroviren eine Verbreitung von Protein-Aggregaten beschleunigen. Wir haben uns bislang vier dieser Familien genauer angeschaut, und bei allen von ihnen war die beschriebene Türöffner-Funktion vorhanden. 

Die endogenen Retroviren sind im menschlichen Erbgut enthalten und üblicherweise ausgeschaltet. Weiß man schon, was sie wieder aktiviert? 

Manche von ihnen müssen sogar aktiviert werden, weil sie eine nützliche Funktion haben. Wir wissen zum Beispiel, dass endogene Retroviren sehr früh in der Embryonalentwicklung angeschaltet sind und bestimmte RNAs und Proteine bilden, die offenbar für die Entwicklung wichtig sind. Später, wenn die Zellen differenziert sind, werden die endogenen Retroviren wieder abgeschaltet. Was genau der Auslöser dafür ist, dass sie sich zu einem viel späteren Zeitpunkt im Leben wieder anschalten, wissen wir noch nicht. Vermutlich hängt das auch mit Alterungsprozessen zusammen – bei alten Menschen findet man häufiger Bestandteile endogener Retroviren, die auf eine Reaktivierung hindeuten. Sie tauchen auch im Zusammenhang mit Krankheiten auf, bei Krebs etwa. Auch von Covid-Infektionen ist bekannt, dass sie endogene Retroviren aktivieren, das gleiche gilt für Herpes-Infektionen. 

Welches sind jetzt in Ihrer Forschung die nächsten Schritte? 

Falls endogene Retroviren bei neurodegenerativen Erkrankungen aktiviert sind, sollte der menschliche Organismus gegen sie Antikörper bilden. Deshalb suchen wir bei Patientinnen und Patienten nach solchen Antiköpern. Wir wollen testen, ob sich mit diesen Antiköpern die Übertragung der gefährlichen Protein-Aggregate verhindern lässt. Damit würde der Adressaufkleber unlesbar gemacht, um in unserem Bild zu bleiben. Sollten diese Antikörper tatsächlich derlei Wirkung entfalten, könnte man überlegen, sie technisch herzustellen und als Impfung zu verabreichen. Das wäre eine klassische Antikörper-Therapie. Parallel dazu durchforsten Bioinformatiker alle vorhandenen Daten, die man über Gehirne mit Alzheimer gesammelt hat und analysieren sie mit Blick auf endogene Retroviren, um mehr über die Mechanismen zu erfahren.  

Zur Person 

Prof. Dr. Ina Maja Vorberg forscht mit ihrer Gruppe am DZNE-Standort in Bonn zu den zellbiologischen Mechanismen krankhafter Protein-Aggregate. Die Mikrobiologin arbeitete in Tübingen, München und den USA. Seit 2010 ist sie am DZNE und lehrt außerdem an der Universität Bonn. 

Weitere Informationen 
Reactivated endogenous retroviruses promote protein aggregate spreading, Shu Liu et al., Nature Communications (2023), DOI: 10.1038/s41467-023-40632-z 
Möglicher Einfluss von Viren auf die Ausbreitung von Proteinaggregaten; Stefanie-Elisabeth Heumüller; Ina Maja Vorberg; BIOspektrum (2022) 

^{Interview: Kilian Kirchgeßner, Feb. 2026}