Immunologisches Gedächtnis schützt langfristig vor Coronavirus

Nach einer SARS-CoV-2-Infektion oder einer Coronavirus-Impfung werden bestimmte Abwehrzellen gebildet, die einen langfristigen Immunschutz verleihen. Diese langlebigen Gedächtnis-T-Zellen tragen wesentlich dazu bei, schwere Krankheitsverläufe zu verhindern. Forschende der Universität Zürich haben nun entschlüsselt, wie dieses immunologische Gedächtnis entsteht.

Virusspezifische T-Zellen erkennen jene Körperzellen, die von Coronaviren infiziert sind, und töten diese ab. Sie sind Teil des zellulären Immunsystems. (Bild: iStock/cgtoolbox)
Virusspezifische T-Zellen erkennen jene Körperzellen, die von Coronaviren infiziert sind, und töten diese ab. Sie sind Teil des zellulären Immunsystems. (Bild: iStock/cgtoolbox)

Wie eine Infektion mit SARS-CoV-2 oder eine Immunisierung durch Impfungen zu einer langfristig schützenden Immunität führen kann, ist nach wie vor ungeklärt. Onur Boyman, Direktor der Klinik für Immunologie, und sein Forschungsteam von der Universität Zürich und vom Universitätsspital Zürich, haben nun genauer untersucht, wie sich ein solcher Langzeitschutz ausbildet. Zusammen mit Forschenden der ETH Zürich haben sie jene Signalmoleküle identifiziert, die entscheiden, wann aus einer Immunzelle eine sogenannte Gedächtnis-T-Zelle gebildet wird.

Von kurzlebigen zelltötenden zu langlebigen Gedächtnis-T-Zellen

Die von B-Zellen produzierten, virusspezifischen Antikörper allein reichen für die effektive Abwehr des neuen Coronavirus nicht aus. Ebenso wichtig für die Immunität gegen SARS-CoV-2 ist die zelluläre Immunantwort. Zentral sind hier virusspezifische T-Zellen des Typs «CD8+». Sie erkennen jene Körperzellen, die vom Virus infiziert sind, und töten diese ab. Diese zytotoxischen T-Zellen bekämpfen somit jene Viren, die sich in den Wirtszellen verstecken, und verhindern so, dass Millionen neuer Viren freigesetzt werden. «Diese T-Zellen sind aber nur kurze Zeit aktiv und sterben rasch ab. Wichtig für einen langfristigen Immunschutz sind langlebige Gedächtnis-T-Zellen, die bei einem erneuten Viruskontakt sehr rasch aktiv werden», betont Boyman. Bezeichnet wird dieses Phänomen als immunologisches Gedächtnis.

Bisherige Studien untersuchten die gesamten CD8+-T-Zell-Populationen, die gegen das Virus gebildet werden. Boyman und seinem Team ist es nun gelungen, einzelne virusspezifische T-Zell-Klone von Personen, die sich mit SARS-CoV-2 infiziert haben, von der akuten Infektion bis zu einem Jahr nach der Genesung nachzuzeichnen. Und damit auch jene Signalmoleküle zu identifizieren, die für den Übergang von der akuten Zelltötungs- zur langfristigen Gedächtnisphase verantwortlich sind – eine Art molekulare Signatur.

Botenstoffe des Immunsystems bestimmen Zellentwicklung

Wie die Forschenden zeigen, war die Signatur der langlebigen CD8+ Gedächtnis-T-Zellen bereits während der akuten Infektion vorhanden. Sie liessen sich somit frühzeitig von ihren kurzlebigen Pendants unterscheiden. «Die eindeutige Signatur der Gedächtniszellen enthält Signale für Immunbotenstoffe wie etwa Interferone, die bei der Abwehr von SARS-CoV-2, aber auch generell bei der Kontrolle von Virusinfektionen wichtig sind», erklärt Onur Boyman.

Immunantwort unterscheidet sich von Patient zu Patient

Die Studie trägt dazu bei, zu verstehen, wie das immunologische Gedächtnis gegen SARS-CoV-2 gebildet und aufrechterhalten wird – oder nicht. Denn während manche Infektionen zu einem robusten und langanhaltenden Immungedächtnis führen, ist dies bei anderen nicht der Fall. Die neu identifizierte Signatur ermöglicht zudem herauszufinden, bei welcher Art der Infektion – milder oder schwerer Verlauf bzw. auf die Schleimhäute begrenzter oder systemischer Verlauf – eine langfristige Immunität gebildet wird. Auch die Impfstoffe, die unterschiedliche Inhalts- und Hilfsstoffen enthalten, beeinflussen die Immunantwort. «Auch wenn jeder Mensch etwas anders auf das Virus oder einen Impfstoff reagiert, trägt die zelluläre Immunität bei geimpften und genesenen Personen wesentlich dazu bei, schwere Krankheitsverläufe zu verhindern», so Boyman.

Literatur:

Sarah Adamo, Jan Michler, Yves Zurbuchen, Carlo Cervia, Patrick Taeschler, Miro E. Raeber, Simona Baghai Sain, Jakob Nilsson, Andreas E. Moor & Onur Boyman. Signature of long-lived memory CD8+ T cells in acute SARS-CoV-2 infection. Nature. 7 December 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-04280-x

Finanzierung

Die Studie wurde finanziell unterstützt vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF), vom Klinischen Forschungsschwerpunkt CYTIMM-Z der Universität Zürich (UZH), einem Innovationsgrant des Universitätsspitals Zürich (USZ), dem Pandemiefonds der UZH, vom Botnar Research Centre for Child Health (BRCCH) sowie von der Schweizerischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften (SAMW).