Viele große Pandemien haben ihren Ursprung im Tierreich: Die auslösenden Viren entwickelten sich ursprünglich in tierischen Wirten und schafften dann den Artsprung auf uns Menschen. Dies kann entweder durch spontane Mutationen geschehen oder durch eine Rekombination, bei der die Tierviren Erbgut mit eng verwandten humanpathogenen Erregern austauschen. Auch einige der tödlichsten Influenza-Pandemien sind auf diese Weise entstanden. Meist tauschte dabei ein Vogelgrippevirus Gene mit einem schon bei Säugetieren oder dem Menschen vorkommenden Influenzavirus aus.
Deshalb blicken Seuchenexperten besorgt auf das aktuell weltweit grassierende Vogelgrippevirus H5N1. Eine Infektion mit dem aggressiven Subtyp 2.3.4.4b dieses Influenza-Virus endet für Vögel fast immer tödlich, Millionen Wild- und Nutzvögel sind bereits an dieser Vogelgrippe gestorben. Doch nicht nur Vögel sind betroffen: Das H5N1-Virus infiziert auch Meeressäuger und Milchkühe, letztere haben den Erreger auch schon auf einige Menschen übertragen – allerdings bislang mit wenig schwerwiegenden Folgen.
Kann eine Doppelinfektion H5N1 auch für uns gefährlich machen?
Der Grund: Bislang fehlt der H5N1-Vogelgrippe das biochemische Rüstzeug, um sich in menschlichen Zellen effizient zu vermehren und sich von Mensch zu Mensch auszubreiten. Allerdings könnte sich dies ändern, wenn der Vogelgrippe-Erreger im Menschen oder einem anderen Säugetier auf Influenzaviren trifft, die schon an unsere Zellen und Immunabwehr angepasst sind. „Die gemeinsame Zirkulation mit humanen Influenzaviren der saisonalen Grippe schafft dann die Gelegenheit für einen Genaustausch“, erklären Jakob Ankerhold vom Universitätsklinikum Freiburg und seine Kollegen.
Um die Gefahr durch den aktuellen Vogelgrippe-Erreger zu untersuchen, haben Ankerhold und sein Team zwei Varianten des aggressiven H5N1-Influenza-Subtyps 2.3.4.4b ins Labor geholt und deren Rekombinationspotenzial unter speziellen Sicherheitsvorkehrungen untersucht. Sie infizierten dafür menschliche Zellkulturen mit den H5N1-Viren und gleichzeitig eine von zwei an uns Menschen angepassten saisonalen Grippeviren. „Diese humanen Influenzaviren sind frühe Vertreter der H1N1- und H3N2-Linien, deren Nachfahren noch heute unter uns Menschen zirkulieren“, erklärt das Team.
In dieser Zellkultur (blau) sind Bestandteile von menschlichen Grippeviren rot eingefärbt, Bestandteile von H5N1-Vogelgrippeviren grün. Überlagerte Farben zeigen Co-Infektionen an. — © Universitätsklinikum Freiburg
Rekombination möglich – aber selten
Das Ergebnis: “Wir stellen fest, dass der aktuelle H5N1-Subtyp 2.3.4.4b mit den an Menschen angepassten Influenza-Viren H1N1 und H3N2 Gene austauschen kann“, berichten die Forschenden. Allerdings geschieht diese genetische Rekombination selten: Von den insgesamt 2.698 nach der Co-Infektion analysierten H5N1-Viren enthielten nur 20 hinterher Erbgutbestandteile ihrer humanpathogenen Verwandten – das entspricht nur rund 0,7 Prozent.
Aber selten bedeutet nicht nie: Die nachgewiesenen Fälle von Genaustausch zwischen Vogel- und Menschengrippeviren belegen, dass die Erreger grundsätzlich genetisch kompatibel sind. Hinzu kommt: In 13 der 20 Rekombinationen akquirierte das H5N1-Virus die Bauanleitung für ein wichtiges virales Protein. Dieses Ribonukleoprotein steuert die Funktion der viralen Polymerase, ohne die sich das Influenza-Virus nicht in unseren Zellen vermehren kann.
Gentaustausch macht Virenenzym aktiver
Welche Folgen die Akquise dieser Proteinvarianten für die Infektiosität von H5N1 hat, testeten Ankerhold und seine Kollegen in einem weiteren Zellkulturversuch. Dieser ergab: „Die beiden ursprünglichen H5N1-Polymerasekomplexe zeigten in menschlichen Zellen eine geringere Aktivität als ihre humanpathogene Varianten“, berichtet das Team. „Hatten die H5N1-Komplexe jedoch Untereinheiten menschlicher Grippeviren übernommen, steigerte dies die H5N1-Polymeraseaktivität erheblich.“
Das bedeutet: Wenn H5N1 Gene von humanpathogenen Grippeviren übernimmt, dann hilft ihm dies durchaus. Es könnte sein, dass sich das Vogelgrippevirus dann auch im Menschen besser vermehren kann als bisher. Aber die Wahrscheinlichkeit, dass diese Rekombination passiert, schätzen die Forschenden bislang als eher gering ein. „Unsere Resultate zeigen, dass dieser Austausch bei den untersuchten Vogelgrippeviren selbst unter gezielten Laborbedingungen selten ist“, sagt Seniorautor Kevin Ciminski vom Universitätsklinikum Freiburg.
Sind natürliche Hemmfaktoren im Spiel?
Nach Ansicht von Ankerhold und seinen Kollegen könnte dies darauf hindeuten, dass noch unbekannte biologische Faktoren eine solche genetische Rekombination hemmen. Tatsächlich haben Analysen von H5N1-Viren aus infizierten Vögeln oder Milchkühen bisher keinen Hinweis auf einen Genaustausch mit menschlichen Grippeviren ergeben. Allerdings waren dies nur Stichproben. Wie häufig ein solcher Erbgutaustausch unter natürlichen Bedingungen stattfindet, ist daher noch ungeklärt.
Quelle: Jakob Ankerhold (Universitätsklinikum Freiburg) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; doi: 10.1073/pnas.2631654123
