Computer-Software gegen Grippe-Epidemien

23. November 2009

Text: Tim Schröder

Bild vergrößern

Evolution des Grippe-Virus H3N2: Stammbaum für die Gensequenz des Oberflächenproteins Hämagglutinin. Die Farbe der... [mehr]

Evolution des Grippe-Virus H3N2: Stammbaum für die Gensequenz des Oberflächenproteins Hämagglutinin. Die Farbe der Endknoten gibt den Zeitpunkt an, zu dem eine bestimmte Sequenzvariante aufgetreten ist. Damit können Wissenschaftler die Entstehung der verschiedenen Virusstämme verfolgen und Prognosen zu möglichen neuen Varianten abgeben. [weniger]

Evolution des Grippe-Virus H3N2: Stammbaum für die Gensequenz des Oberflächenproteins Hämagglutinin. Die Farbe der Endknoten gibt den Zeitpunkt an, zu dem eine bestimmte Sequenzvariante aufgetreten ist. Damit können Wissenschaftler die Entstehung der verschiedenen Virusstämme verfolgen und Prognosen zu möglichen neuen Varianten abgeben.

© MPI für Informatik

© MPI für Informatik

Ein Schniefen im Flugzeug, ein Husten in der Bahn: In der kalten Jahreszeit denkt man dabei sogleich an die Grippe. Und seit dem Frühjahr 2009 wandert ein neuer Erreger um die Welt. Mit dem Menschen ist er per Flugzeug und Schiff von Amerika in alle anderen Kontinente vorgestoßen. Der Erreger hat es im Herbst 2009 sogar auf die Titelseiten der Zeitungen geschafft – das H1N1-Virus.

22000 Menschen sind bis Mitte Januar 2010 weltweit an dieser „Schweinegrippe“ genannten Infektion gestorben. Wie viele infiziert sind, kann niemand sagen. Sicher aber ist, dass H1N1 der Menschheit die erste weltumspannende Grippe beschert, die erste Pandemie des 21. Jahrhunderts. Dabei ist der Erreger bisher vergleichsweise harmlos: 1918 rafft ein Vorfahr des neuen H1N1-Virus fast 50 Millionen Menschen dahin. Diese Pandemie geht als „Spanische Grippe“ in die Geschichte ein. Seltsamerweise tötet sie vor allem junge, starke Menschen. Ältere und Schwache bleiben verschont.

Impfstoffentwicklung – ein Wettlauf gegen die Zeit

Lange hatten Mediziner dafür keine Erklärung. Erst vor wenigen Jahren konnten Forscher Ähnliches bei Affen beobachten. Ganz offensichtlich lässt der Erreger das Immunsystem überkochen. Wird ein Mensch infiziert, schüttet dessen Immunabwehr über die Maßen Infektionsbotenstoffe aus – entzündungsfördernde Substanzen, die eigentlich helfen sollen, den Erreger zu bekämpfen, dabei aber auch das körpereigene Gewebe angreifen. Vor allem die Immunsysteme junger, starker Menschen leisteten hierbei zu viel des Guten.

Inzwischen kennen Wissenschaftler die Grippe-Erreger recht gut. Längst hat man sie in verschiedene Gruppen eingeteilt, säuberlich getrennt nach genetischen Eigenschaften und charakteristischen Eiweißstrukturen. Gegen menschliche Grippeviren werden jedes Jahr größere Mengen Impfstoff produziert, die vor einer Infektion schützen sollen. Manchmal aber verändern sich die Viren an irgendeinem Ort der Welt so schnell und unerwartet, dass der Mensch machtlos ist. Ein neuer Erreger verbreitet sich, gegen den der vorhandene Impfstoff nicht helfen kann. Der Kampf gegen die Grippeviren ist deshalb vor allem ein Wettlauf gegen die Zeit.

Gelingt es den Wissenschaftlern rechtzeitig, eine neue Virus-Variante aufzuspüren, die sich in der nächsten bevorstehenden Grippewelle weltweit durchsetzen wird? Nur dann können sie die Impfstoffe an die neuen Erreger anpassen, ehe diese eine große Grippewelle auslösen. Meist gewinnen die Forscher das Rennen. Durchschnittlich alle vier Jahre aber sind die Viren schneller.

Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken rüsten deshalb mit Rechenkraft zum Kampf gegen die Erreger. Die Experten um Alice Carolyn McHardy entwickeln Software, die darauf spezialisiert ist, aus dem Erbgut von Viren oder auch Bakterien Geheimnisse herauszulesen. Ein Ziel der Bioinformatiker: In Zukunft soll der Computer verdächtige Strukturen im Virenerbgut finden, mit denen sich der nächste Auslöser einer weltweiten Grippewelle verrät, noch ehe die Grippesaison begonnen hat.