„Die Einteilung von Covid-19 in milde und schwere Verläufe greift zu kurz. Die Erkrankung ist wesentlich vielfältiger, und für jeden Betroffenen wünscht man sich natürlich eine Therapie, die passgenau zugeschnitten ist. Was dem einen hilft, ist bei einem anderen möglicherweise wirkungslos“, erklärt Dr. Anna Aschenbrenner. Die Wissenschaftlerin ist sowohl am Limes-Institut (Life & Medical Sciences) der Universität Bonn als auch im Bereich der Systemmedizin des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) tätig. Gemeinsam mit einem Team mit Kollegen aus dem In- und Ausland fand Aschenbrenner heraus, dass die durch das Coronavirus Sars-CoV-2 verursachte Erkrankung Covid-19 mindestens fünf verschiedene Varianten umfasst. Diese unterscheiden sich laut der im Wissenschaftsjournal „Genome Medicine“ erscheinenden Studie darin, wie das Immunsystem auf die Infektion reagiert. Die Hoffnung der Wissenschaftler besteht darin, dass ihre Erkenntnisse zu einer effektiveren Behandlung von Covid-19-Patienten beitragen können.

Im Zuge der Studie hat das Team um Aschenbrenner Blut von 95 Menschen (aus Bonn, Athen und Nimwegen) mit und ohne Covid-19 analysiert. Für jeden Probanden haben die Wissenschaftler das sogenannte Transkriptom (also die Gesamtheit aller aktiv von DNA in RNA abgelesenen Gene einer Zelle) der Immunzellen bestimmt und dazu große Datenmengen mit Methoden der Bioinformatik ausgewertet. Anhand des so erzeugten molekularen Fingerabdrucks konnten die Forscher erkennen, welche Gene innerhalb der Immunzellen ein- beziehungsweise ausgeschaltet waren. Solche Signaturen der Genaktivität – auch Expressionsmuster genannt – geben Auskunft über den Zustand von Zellen und damit über ihre Eigenschaften und Funktionen, die sich je nach Situation ändern können.

Interessant für die Forscher: Das gewonnene Blutbild zeigte sich maßgeblich durch die Familie der „Neutrophilen“ bestimmt. Sie sind die häufigsten der sogenannten weißen Blutkörperchen und stehen in der Reaktionskette der Immunantwort recht weit vorne. Diese Zellen werden also sehr früh zur Abwehr von Infektionen mobilisiert. Sie beeinflussen die Bildung von Antikörpern und zudem andere Zellen, die zur Immunität beitragen.

Zunächst einmal sahen die Wissenschaftler bestätigt, dass sich die Expressionsmuster der Immunzellen bei Menschen mit Covid-19 von denen gesunder Probanden grundsätzlich unterscheiden. Die Genaktivität, die sie im Blut auslesen konnten, zeigte sich stark verändert. „Aber auch unter Patienten gibt es markante Unterschiede. Auf dieser Grundlage haben wir unterschiedliche Gruppen identifiziert. Wir sprechen von »molekularen Phänotypen«. Zwei davon stehen für schwere Krankheitsverläufe. Die anderen drei weisen moderatere Symptome auf“, sagt Dr. Thomas Ulas, Experte für Bioinformatik am DZNE. Die Wissenschaftler nahmen die Einteilung in „schwere und moderate“ Verläufe ausschließlich aufgrund der Transkriptionsdaten vor. Erst im Nachhinein überprüften sie, welchen klinischen Verläufen die einzelnen Phänotypen entsprachen.

Die Forscher nutzten ihre Befunde, um Covid-19 mit anderen Erkrankungen zu vergleichen und auch mit Daten von gesunden Personen. Dafür konnten sie unter anderem auf Daten der „Rheinland Studie“, der großen Bevölkerungsstudie des DZNE im Raum Bonn, zurückgreifen. Für den Abgleich berücksichtigten sie ein breites Spektrum an Erkrankungen; darunter virale Infekte wie Influenza, Infektionen mit HIV und Zika, bakterielle Infekte wie Tuberkulose und bakterielle Sepsis sowie entzündliche Erkrankungen wie die rheumatoide Arthritis. „Alle fünf Covid-19-Phänotypen unterscheiden sich von den übrigen Erkrankungen, die wir untersucht haben“, resümiert Ulas die Ergebnisse. Die Krankheit habe offenbar eine einzigartige Biologie, die sich in der Genaktivität von Immunzellen im Blut widerspiegele. Insofern könne man die Expressionsanalyse zur Diagnose von Covid-19 als Alternative oder Ergänzung zu den gängigen Verfahren in Erwägung ziehen.