Die Rolle des Lungenmikrobioms bei SARS-CoV-2-Infektionen
Projektleiter*in: Prof. Dr. Dr. Francesca Odoardi, Prof. Dr. Alexander Flügel
Schlüsselbereich
- Pathophysiologie: Immunmodulation und -kontrolle
Wer war beteiligt?
- Prof. Dr. Dr. Francesca Odoardi (Projektleiterin, UMG)
- Prof. Dr. Alexander Flügel (Projektleiter, UMG)
- Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner (TiHo)
- Prof. Dr.Asisa Volz (TiHo)
- PD Dr. Nicole de Buhr (TiHo)
- Prof. Dr. Ulrich Kalinke (TWINCORE)
Was war das Ziel?
Dem Mikrobiom der Lunge wird seit Kurzem eine bedeutende Rolle bei der Regulierung der lokalen Immunreaktion zugeschrieben, ferner wurden bei Patient*innen, die an SARS-CoV-2 erkrankt sind, Veränderungen in der Zusammensetzung des Lungenmikrobioms festgestellt. Ziel des Projektes ist es, herauszufinden, ob eine Verschiebung der Typ-1-Interferon-Reaktivität in der Lunge durch eine gezielte Manipulation des Lungenmikrobioms die Anfälligkeit von K18-hACE-2 Mäusen für eine SARS-CoV-2-Infektion beeinflussen kann. In der ersten Phase des Projektes soll zunächst das Lungenmikrobiom der Mäuse charakterisiert und dessen Rolle bei der Regulation der homöostatischen Immunantwort näher untersucht werden. In der zweiten Phase des Projektes soll darauf aufbauend die Rolle der Lungenmikrobiota bei der Regulierung der lokalen Immunantwort einschließlich der Freisetzung von DNS-Netzstrukturen (Neutrophil extracellular traps, NETs) durch neutrophile Granulozyten sowie deren Einfluss auf die Immunreaktion des zentralen Nervensystems im Rahmen einer SARS-CoV-2-Infektion der Tiere untersucht werden. Wenn die in diesen Experimenten gewonnen Daten darauf hindeuten, dass Veränderungen im Lungenmikrobiom einen Einfluss auf den Verlauf der Infektion haben, soll in einem letzten Experiment der Einsatz von Probiotika als pharmakologische Behandlung von SARS-CoV-2-Infektion erprobt werden.
Das wurde erreicht:
Die Lunge ist an der Kontaktfläche zwischen Lungengewebe und der Atemluft mit Mikroben besiedelt. Dieses Lungenmikrobiom übt einen wesentlichen Einfluss auf die Immunreaktivität in der Lunge selbst, aber darüber hinaus auch in anderen Organen aus. Von unserer Gruppe konnte in diesem Zusammenhang gezeigt werden, dass die Immunreaktivität der Mikroglia im Zentralnervensystem durch das Lungenmikrobiom reguliert wird. Diese Regulation hatte eine starke Auswirkung auf die Entwicklung einer Autoimmunreaktion im Gehirn. Das Ziel dieses Projekts ist es, den Einfluss des Lungenmikrobioms auf eine Viruserkrankung, die sowohl die Lunge als auch das Zentralnervensystem betreffen kann, zu untersuchen. Hierfür wurde das Lungenmikrobiom in Mäusen durch eine gezielte Antibiotikagabe manipuliert und es wurde die Entwicklung einer Coronavirus-2 (CoV-2) Infektion verfolgt. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass in der Tat der Verlauf des schweren akuten respiratorischen Syndroms (SARS) in den Tieren durch eine Manipulation des Lungenmikrobioms signifikant gemindert werden kann. Diese Ergebnisse sind daher auch für eine potentielle therapeutische Anwendung beim Menschen von Interesse.