Covid-19: Warum Tests noch lange nach überstandener Erkrankung positiv sein können

Seitdem die Möglichkeit besteht, sich fast überall auf das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 testen zu lassen, ist es viel einfacher geworden, ein garantiertes Ergebnis zu erhalten. Während der ersten Monate der Pandemie bemerkten Mitarbeitende des Gesundheitswesens jedoch etwas Unerwartetes: Bei bereits infizierten Patienten, die mittlerweile wieder gesund waren, wiesen PCR-Tests manchmal aus unerklärlichen Gründen Wochen oder sogar Monate nach der Infektion ein positives Ergebnis auf. Forschende des Whitehead Institute in Cambridge haben hierfür nun eine Erklärung.

Genesene Patienten noch immer positiv

Erst ging man davon aus, dass die Betroffenen sich ein zweites Mal angesteckt hatten. Allerdings schien dies nicht der Fall zu sein. Ihre Proben enthielten keine lebenden Viren, einige Untersuchungen ergaben die falsch positiven Ergebnisse auch bei eingehaltener Quarantäne. Hinzu kommt, dass RNAs generell eher kurzlebig sind – die meisten bleiben nur wenige Minuten bestehen –, sodass es nicht infrage kam, dass restliche RNAs für die positiven Ergebnisse verantwortlich waren. Laut einer aktuellen Mitteilung der Wissenschaftler aus Cambridge könnte ein Papier nun aufschlussreich für die Untersuchungen sein. Dies wurde in einem Artikel, der in der Fachzeitschrift „Proceedings der National Academy of Sciences“ (PNAS) publiziert wurde, näher beleuchtet. Darin erklären Prof. Rudolf Jaenisch und seine Kollegen, dass sich genetische Sequenzen des RNA-Virus Covid-19 in das Genom der Wirtszelle einnisten können. Dieser Prozess der Einnistung wird auch reverse Transkription genannt.

Virus in das Genom integriert

Die betroffenen Abschnitte des Genoms können durch die reverse Transkription in RNAs „eingelesen“ werden. Dabei können diese dann bei einem PCR-Test auftauchen und so das Ergebnis beeinflussen. Das Coronavirus SARS-CoV-2 ist allerdings nicht das einzige Virus, das sich in das menschliche Genom einbetten kann. Laut der Forschenden bestehen rund acht Prozent unserer DNA aus den Überresten älterer Viren. Die sogenannten Retroviren seien sogar darauf angewiesen, sich in die menschliche DNA zu integrieren. Nur so können sie sich replizieren und überleben. Jedoch erklärt Liguo Thang, der Postdoc des Whitehead Institute und Erstautor: „SARS-CoV-2 ist kein Retrovirus, was bedeutet, dass es für seine Replikation keine reverse Transkription benötigt“. Er fügt hinzu, dass bereits nicht-retrovirale RNA-Virussequenzen im Genom vieler Wirbeltierarten, inklusive des Menschen, nachgewiesen wurden.

Untersuchungen der Integration am Beispiel von Covid-19

Aufgrund dieser Beobachtung begannen Zhang und Jaenisch Experimente zu konzipieren. Diese waren darauf ausgelegt, zu testen, ob die virale Integration mit dem neuartigen Coronavirus auftreten könnte. Die Wissenschaftler infizierten menschliche Zellen im Labor mit dem Virus. Nach zwei Tagen sequenzierten sie die DNA aus infizierten Zellen, um zu ermitteln, ob diese Spuren des genetischen Materials das Virus enthielt. Hierbei verwendeten sie drei verschiedene DNA-Sequenzierungstechniken, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse vielfältig bestätigt werden können. Alle drei Proben wiesen Fragmente von viralem genetischen Material auf, wobei die Forschenden betonen, dass dies nicht ausreiche, um ein lebendes Virus zu bilden.

Möglichkeit der „springenden Gene“

Nachfolgend untersuchten die Wissenschaftler die DNA, die die viralen Bruchstücke umgibt. Sie analysierten diese im Hinblick auf bestimmte Anzeichen, die darauf hinweisen, wie die viralen Sequenzen dorthin gelangten. Dort fanden sie sogenannte Retrotransposons, die manchmal auch als „springende Gene“ bezeichnet werden. Hierbei handelt es sich um DNA-Abschnitte, die sich von einer Region des Genoms in eine andere bewegen können. Sie werden aktiviert, um unter stressigen Bedingungen oder während einer Krebserkrankung oder Alterung zu „springen“. Ein im menschlichen Körper häufig vorkommendes Transposon ist das LINE1-Retrotransposon. „Es gibt einen sehr klaren Fußabdruck für die LINE1-Integration. An der Verbindung der viralen Sequenz mit der zellulären DNA erfolgt eine Duplikation mit 20 Basenpaaren.“, so Jaenisch. Daneben ist ein weiterer Anhaltspunkt für die LINE1-verursachte Integration eine passende Endonuklease-Erkennungssequenz. Diese Möglichkeit fand das Forschungsteam nur bei 70 Prozent der DNAs, was bedeutet, dass sich die virale RNA eventuell über mehrere Wege in die zelluläre DNA integriert.

Verschiedene Probentypen mit RNA-Transkripten

Um die Ergebnisse der Untersuchungen außerhalb des Labors zu überprüfen, nahmen die Wissenschaftler veröffentlichte Datensätze von RNA-Transkripten aus verschiedenen Probentypen – inklusive Covid-19-Proben – genauer unter die Lupe. Anhand dieser Datensätze konnte das Forschungsteam den Anteil der Gene bestimmen, die in den Zellen transkribiert wurden. Diese enthielten dementsprechend virale Bestandteile, die sich wiederum aus integrierten viralen Kopien entwickeln. Die Prozentzahl der verschiedenen Proben differierte. Es scheint jedoch ein relativ großer Anteil der Transkripte von viralem genetischem Material transkribiert worden zu sein, das in das Genom integriert ist. Auch wurde die Richtung, in der die Transkripte gelesen wurden, untersucht, um ein möglichst genaues Ergebnis zu erhalten. „Dies ist, was wir in einigen Patientenproben gesehen haben. Es deutet darauf hin, dass ein Großteil der viralen RNA in einigen Proben aus integrierten Sequenzen transkribiert werden konnte.“, berichtet Zhang.

Potenzieller andauernder Schutz gegen das Virus

Jaenisch betont, dass der verwendete Datensatz sehr klein war und die Ergebnisse somit noch nicht ausreichen würden, um genau festzustellen, wie häufig dieses Phänomen tatsächlich auftritt. Genauso wäre es noch nicht sicher, was die Erscheinung exakt für die menschliche Gesundheit bedeuten könnte. Für das Coronavirus SARS-CoV-2 ist die Häufigkeit der genetischen Integration beim Menschen noch unbekannt. Obwohl der Anteil der betroffenen Menschen sehr gering sein kann, betont Jaenisch: „Aber selbst wenn es selten vorkommt, gibt es mehr als 140 Millionen Menschen, die bereits infiziert sind, oder?“ In Zukunft wollen die Forschenden ihre Untersuchungen fortsetzen und so herausfinden, ob die Fragmente des genetischen Materials des Virus von der Zelle zu Proteinen verarbeitet werden können. „Wenn dies der Fall ist und Immunantworten auslöst, kann dies einen kontinuierlichen Schutz gegen das Virus bieten“, so Zhang.