Infektion, Transport und Schädigung menchlicher Neuronen durch das Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2

• Antragsteller: Professor Dr. Abel Viejo-Borbolla
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems ; Virologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458632757

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ist das infektöse Agens der Krankheit coronavirus disease 19 (COVID-19). SARS-CoV-2 verursacht eine Pandemie mit Millionen Infizierten und hunderttausenden Todesfällen. Viele Patienten zeigen Symptome die mit Infektionen des Nervensystems assoziiert sind, z.Bsp. Verlust des Geschmacks- und Geruchssinns, akute cerebrovasculare Krankheiten, Encephalopathie, Krampfanfälle und Verlust des Atmungsreflexes. Es hat sich gezeigt, dass eine Infektion des Nervensystems mit der Schwere und der Sterberate von COVID-19 korreliert. Die Verwendung von Neuronen, gewonnen durch Differenzierung humaner Vorläuferzellen, kann Informationen zum Neurotropismus von SARS-CoV-2 liefern. SARS-CoV-2 kann Neuronen des zentralen Nervensystems (ZNS) in vitro produktiv infizieren und sich in Neuronen vermehren (4, 5). Aber es gibt keine Informationen über die Infektion von Neuronen des peripheren Nervensystems (PNS), obwohl einige der Symptome (z.Bsp. Verlust des Geschmacks und Geruchssinns, Verlust des Atemreflexes) darauf hindeuten, dass dies wichtig für die Pathogenese ist. Daher werden wir die Infektion von humanen peripheren Neuronen mit SARS-CoV-2 untersuchen.Unsere Ziele sind:(i) Untersuchung des Transports und der Replikation von SARS-CoV-2 in humanen peripheren Neuronen(ii) Bestimmung der Pathogenität von SARS-CoV-2 in PNS NeuronenPNS Neuronen sind polarisiert und haben sehr lange Neuriten. Eine Infektion von peripheren Neuronen könnte am Zellkörper mit Viruspartikeln über die Blutbahn erfolgen, oder durch Eindringen und retrograden Transport in den Neuriten passieren. Wir werden daher die Folgen einer Infektion direkt am Zellkörper mit der an freien Neuriten vergleichen und untersuchen, ob SARS-CoV-2 durch retrograden Transport zum Zellkörper gelangen kann. Dies ist wichtig, da retrograder Transport die Verbreitung des Virus von infizierten Organen zu den innervierenden peripheren Ganglien ermöglicht, z.Bsp von den Lungen aus. Hinzu kommt, dass anterograder Transport von infizierten peripheren Ganglien dem Virus Zugang zum ZNS ermöglicht, wodurch lebensgefährliche Enzephalopathien entstehen.Die Infektion könnte auch die Degeneration oder das Absterben von Neuronen bewirken. Dies könnte man am Zellkörper oder an den Neuriten beobachten. Außerdem, spielt die Degeneration von Neuronen eine Rolle in der intrinsischen Immunantwort, die die Ausbreitung des Virus in den Neuronen limitiert. Wir werden untersuchen ob die Infektion von peripheren Neuronen mit SARS-CoV-2 zur Degeneration oder Zelltod führt. Unsere Ergebnisse werden zum Ersten Mal Informationen zur Infektion mit SARS-CoV-2, der Ausbreitung und deren Folgen in peripheren Neuronen liefern und ebenso Einblicke in die Mechanismen der Pathogenese in humanen Neuronen erlauben. All das wird die Entwicklung von neuen therapeutischen Ansätzen unterstützen und helfen neurologische Komplikationen in COVID-19 zu vermeiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Stephanie Pfänder