Viren, die helfen

Chlorophyta, das sind grüne Algen, unterm Mikroskop.

Viren

Viren, die helfen

Von Inka Reichert

Virus – schon das Wort lässt viele schaudern. Zu Unrecht, wie Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen immer wieder gezeigt haben: Viren können auch von Nutzen sein, etwa um Krebskranke zu therapieren oder Fische zu züchten. Manche Viren befallen jene Bakterien, die Hummer besiedeln. Die Zuchttiere müssen dann nicht mehr mit Antibiotika behandelt werden, sondern die Viren töten die unerwünschten Keime ab. Andere Meeresviren schützen vor einer Algenplage.

Ein Virus tötet Krebszellen

"Schon vor mehr als hundert Jahren haben Menschen beobachtet, dass Virusinfektionen Krebs besiegen können", sagt Antonio Marchini.

Der Virologe untersucht am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) derzeit genau solch ein Virus, das Parvovirus H1. Dieses Virus, das eigentlich in Ratten vorkommt, vermehrt sich in Tumorzellen und tötet diese ab, gesundes Gewebe lässt es unversehrt.

"Wir wissen nicht, warum es diese Fähigkeit hat", erklärt Marchini. Dass das Virus sich nur mithilfe der speziellen Eigenschaften von Krebszellen vervielfältigen kann, sei aber klar. Den Krebszellen fehle zudem ein natürlicher Abwehrmechanismus gegen das Parvovirus, den gesunde Zellen mit sich bringen.

Vor allem bei Hirntumoren, die sonst nur schwer zu behandeln sind, habe sich das Virus H1 während der Forschungen am Deutschen Krebsforschungszentrum bereits als wirksame Waffe erwiesen.

Computergenerierte Darstellung eines Parvovirus H1.

Der Parvovirus H1 greift Krebszellen an

"Abgesehen von einer ersten Anwendung in China, gibt es jedoch noch keine Krebstherapie mit Viren auf dem Markt", sagt Antonio Marchini. "Wenn alles gut läuft, könnten die ersten Patienten in fünf bis zehn Jahren mit H1 behandelt werden."

Die Nebenwirkungen sind bisher unbekannt

Seit 2011 läuft eine klinische Studie, in der die Sicherheit des Parvovirus am Menschen erprobt wird. Und die Forscher testen bereits neun weitere Viren an Patienten mit verschiedenen Krebserkrankungen.

"Die Viren zeigen nicht nur bessere Heilungsraten als die gängigen Krebsmedikamente, es gibt bisher auch keine Anzeichen von Nebenwirkungen", sagt Marchini. Und das könne nur einer der Vorteile sein. Doch noch ist es zu früh, um in die Luft zu springen. In der Medizin gilt schließlich: Keine Wirkung ohne Nebenwirkung.

Die Virentherapie verträgt sich offenbar gut mit anderen Therapien, wie die Forscher des DKFZ in einer Studie untersucht haben: Sie behandelten Ratten mit Gebärmutterhals- und Bauchspeicheldrüsenkrebs mit einer Kombination aus Parvoviren und Valproinsäure, ein Medikament, das bereits zur Krebstherapie eingesetzt wird. Es unterstützt die Viren, indem es das Virusprotein NS1 aktiviert. Dadurch kann sich das H1-Virus schneller vermehren und die Krebszellen besser abtöten.

Nach der Kombibehandlung bildeten sich die Tumore teilweise vollständig zurück, wie die Heidelberger Forscher berichten. Auch innerhalb eines Jahres kam der Krebs nicht wieder. Ob sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen, ist aber unklar.

Neben der Kombination mit anderen Medikamenten bieten Viren noch eine weitere Möglichkeit, ihre Wirkung gegen die Krebszellen zu verstärken: "Wir wollen Viren gentechnisch so verändern, dass sie in der Lage sind, den ganzen Tumor zu besiedeln und sich dort massiv auszubreiten", sagt Stefan Kochanek.

Am Universitätsklinikum Ulm setzt der Mediziner Adenoviren, deren Erbgut verändert worden ist, auf Bauchspeicheldrüsenkrebs an. Die Erbinformation der Viren ist relativ einfach gestrickt. Das erleichtert es den Forschern, daran zu feilen, bis die Viren die gewünschten Eigenschaften aufweisen.

In den Weltmeeren bewirken Viren viel Gutes

Das Bild, das Menschen von Viren haben, wandelt sich, nicht bloß in der Medizin. Auch in den Tiefen des Meeres gibt es Viren, die Gutes bewirken. "Ohne sie würde das ökologische Gleichgewicht in den Ozeanen durcheinandergeraten", sagt Joaquin Martinez Martinez, der marine Erreger am Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in Boothbay im US-Bundesstaat Maine erforscht.

Teelöffel, von dem Wasser gegossen wird.

Bis zu hundert Millionen Viren in einem Teelöffel Meerwasser

Bereits die Anzahl der Viren, die der Forscher im Salzwasser vorfindet, lassen deren Einfluss aufs Ökosystem erahnen: In einem Teelöffel Meerwasser können bis zu hundert Millionen Erreger schwimmen.

"Viren sind in der Lage, jegliche Form von Leben zu befallen", sagt Martinez. Und Leben gibt es im Meer im Überfluss. Neben Fischen, Krebsen und Quallen tummeln sich hier vor allem Kleinstlebewesen wie das Phytoplankton, kleine Einzeller, die zum einen dem Reich der Pflanzen, zum anderen dem Reich der Bakterien zugeordnet werden. Jede Sekunde finden 10²³ virale Infektionen im Meer statt – das haben Meeresbiologen der University of British Columbia in Kanada errechnet.

Viren sorgen für die Artenvielfalt

"Viren kontrollieren regelrecht, wer im Meer lebt und wer nicht", sagt Joaquin Martinez Martinez. Sie sorgen für ein Gleichgewicht zwischen den Organismen und damit für Artenreichtum.

Seit Jahren beobachten die Forscher am Bigelow Laboratory for Ocean Sciences ein Virus, welches das unbändige Wachstum der Alge Emiliana huxleyi eindämmt. "Der Vorteil der Viren ist, dass sie sich ihre Wirte stets sehr spezifisch aussuchen", sagt Martinez Martinez.

Dominiert also eine Algenart wie Emiliana, greift das Virus nur diese an und sorgt dafür, dass andere Phytoplanktonarten wieder Platz finden, um zu leben.

Wolken über dem Meer.

Viren beeinflussen indirekt die Wolkenbildung

"Man kann sich das wie einen Wald vorstellen, der so dicht und dunkel ist, dass nur noch eine Art an Bäumen dort überleben kann", sagt der Meeresvirologe. Befiele ein Erreger diese Bäume, würden diese beginnen abzusterben – und neue Pflanzen hätten wieder eine Chance.

Viren sind Winzlinge mit Schlagkraft. So schaffen sie es sogar, vom Meer aus das Wetter auf der Erde zu beeinflussen. "Viele Planktonspezies produzieren das Gas Dimethylsulfid, das in die Atmosphäre aufsteigt", sagt Joaquin Martinez Martinez.

Dabei produzieren die Algen deutlich mehr dieses Gases, wenn sie mit bestimmten Viren infiziert sind. Das Gute daran: Dimethylsulfid fördert die Wolkenbildung. Die Wolken schirmen Sonnenstrahlen ab, was zu einem milderen Klima führt.

Bakterienkiller in der Hummerzucht

Marine Viren könnten helfen, pathogene Bakterien zu bekämpfen, sagt Joaquin Martinez Martinez. Vor allem die Züchter würden davon profitieren. Der Forscher Willie Wilson – ein Kollege am Bigelow Laboratory – entdeckte Viren, die in der Hummerzucht schädliche Bakterien ausschalten. Der Vorteil: Auch wenn die Bakterien versuchen, ihre Feinde durch Mutationen loszuwerden, haben sie kaum eine Chance.

Hummer mit zugebundenen Scheren.

Noch in der Testphase: Bakterien in Hummern mit Viren bekämpfen

Die Erbinformation der Viren reagiert rasch auf Veränderungen. Bislang setzen Züchter teure Antibiotika ein, um ihre Edelkrustentiere vor Bakterien zu schützen. Der Aufwand ist hoch, da die Bakterien Resistenzen entwickeln. Die Arzneien müssen daher stetig weiterentwickelt werden.

Noch werden die Viren nur testweise in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Martinez denkt aber schon jetzt einen Schritt weiter: "Auf ähnliche Weise könnten wir auch bakterielle Infektionen im Menschen mit Viren bekämpfen."

Die marinen Viren sind auf Meeresbewohner spezialisiert und richten im Körper des Menschen für gewöhnlich nichts an. "Im Ozean gibt es etwa Viren, die Bakterien befallen, die mit dem Cholera-Erreger verwandt sind", sagt der Virologe.

Stand: 01.12.2017, 11:00

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