Veröffentlicht am 30. Juni 2025

Kann sich das Mpox-Virus (Affenpockenvirus) im menschlichen Gehirn ausbreiten?

MPXV-Infektion (in Grün) triggert in Hirnorganoiden «neuritic beads», die auf Neurodegeneration hinweisen. Massstableiste 25 μm. — © Bild mit freundlicher Genehmigung des Labors für Zell- und Infektionsbiologie.

Forscherinnen und Forscher des Instituts für Virologie und Immunologie (IVI) und der Universität Bern haben in Zusammenarbeit mit dem Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) der Universität Lausanne und dem Labor Spiez herausgefunden, dass sich das Mpox-Virus (MPXV) –monkeypox virus, ehemals «Affenpockenvirus» genannt –  effizient in Hirnorganoiden ausbreiten und zum Absterben von Nervenzellen führen kann. Diese Erkenntnisse bringen bislang noch unbekannte Aspekte von MPXV-Infektionen ans Licht. Die Forschungsarbeiten wurden vom Multidisciplinary Center of Infectious Diseases (MCID) der Universität Bern unterstützt.

• Weshalb ist diese Studie wichtig?

  Die Krankheit Mpox wird durch das Affenpockenvirus (MPXV) ausgelöst und wurde in der Vergangenheit hauptsächlich wegen ihrer geografischen Beschränkung nur unzureichend erforscht. Vor allem schwere, durch MPXV verursachte Komplikationen wurden vernachlässigt. Die vorliegende Studie untersuchte einen bisher unerforschten Aspekt der Mpox-Krankheit und hat gezeigt, dass MPXV das menschliche Gehirn infizieren und möglicherweise schwere Schäden verursachen kann. Angesichts der kürzlich stark angestiegenen Mpox-Fälle sind diese Erkenntnisse höchst relevant. Sie geben nicht nur Aufschluss über die Pathologie des Virus, sondern zeigen auch Behandlungsmöglichkeiten auf, was für die öffentliche Gesundheit und Sicherheit von grosser Bedeutung ist.

• Beschreibung der Studie

  Über die Auswirkungen einer MPXV-Infektion auf das menschliche Gehirn ist bislang noch sehr wenig bekannt. Um mehr über diesen Aspekt der Mpox-Krankheit zu erfahren, brachten die Forschenden menschliche Hirnorganoide in Kontakt mit Viren, die von einem Mpox-Patienten aus dem Jahr 2022 isoliert wurden. Sie beobachteten die Virusreplikation und die Auswirkungen auf Nervenzellen über einen gewissen Zeitraum hinweg. Mittels Lebendzellbildgebung gelang es, die Ausbreitung des Virus von Zelle zu Zelle entlang der Neurofilamente zu belegen. Auch die Wirksamkeit von antiviralen Behandlungen bei der Eindämmung der Infektion wurde getestet.
  
  Hirnorganoide sind 3D-Gewebemodelle, die aus humanen pluripotenten Stammzellen gezüchtet werden. Sie wachsen zu neuralen Zellen heran und entwickeln damit Strukturen, die bestimmte Merkmale des Gehirns nachahmen. Die Kultivierung von Hirnorganoiden ist kompliziert. Aufgrund ihres komplexen, auf den Menschen basierenden Modells steckt in ihnen aber ein enormes Potenzial für die Erforschung von neurologischen Erkrankungen. Ausserdem stehen sie in Einklang mit den 3R-Prinzipien, womit ethischen Anliegen und den praktischen Beschränkungen von Tierversuchen Rechnung getragen wird.

• Was sind die wichtigsten Ergebnisse?

  Die Studie konnte aufzeigen, dass das MPXV effizient menschliche Hirnorganoide infiziert, sich direkt von Zelle zu Zelle ausbreitet und zum Absterben von Nervenzellen führt. Die virale Ausbreitung erfolgt ohne offensichtliche Schädigung der äusseren Gewebemorphologie, führt jedoch zu einer Reihe von Schwellungen, die als «neuritic beads» bezeichnet werden und ein Kennzeichen neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer sind. Ausserdem konnte gezeigt werden, dass die Viruslast einer MPXV-Infektion durch die Behandlung mit dem antiviralen Medikament Tecovirimat deutlich gesenkt werden konnte, was mögliche neue Therapiestrategien aufzeigt.
  
  Dass das MPXV Hautläsionen verursacht und systemische Auswirkungen hat, war bekannt. Überraschend ist jedoch die Art und Weise der Ausbreitung im Gehirn und die Tatsache, dass sich die äussere Gewebemorphologie der Hirnorganoide trotz erheblicher Nervenschäden kaum veränderte. Die Entdeckung, dass die Entstehung von «neuritic beads dem Absterben von Nervenzellen vorangeht, ermöglicht ein tieferes Verständnis des pathologischen Potenzials des Virus.

• Wie geht es weiter?

  Auf Basis dieser Erkenntnisse möchte das IVI weiter forschen, um die Mechanismen hinter diesen Beobachtungen noch besser zu verstehen. Ausserdem kann aktuell ein Anstieg von Mpox-Fällen mit anderen MPXV-Arten, sogenannte «Kladen», verzeichnet werden. Ziel der weiteren Forschungsarbeiten ist es, herauszufinden, ob die Erkenntnisse nur auf das in dieser Studie verwendete Virusisolat zutreffen oder ob der gleiche Mechanismus auch bei anderen MPXV-Kladen festgestellt werden kann. Des Weiteren arbeitet das IVI beständig an der Weiterentwicklung seiner Organoidmodelle mit dem Ziel, das menschliche Gehirn immer besser abzubilden. Eine Verbesserung, die dabei derzeit im Mittelpunkt steht, ist die Integration von Mikroglia, eine Art Immunzelle des Gehirns. Der Einsatz von derartigen Organoiden mit grösserer Komplexität könnte mehr Informationen darüber liefern, wie das Immunsystem auf eine MPXV-Infektion im Gehirn reagiert.

Title und Link (Nature Communications 30.6.2025)
Monkeypox virus spreads from cell-to-cell and leads to neuronal death in human neural organoids

Autorinnen und Autoren
Isabel Schultz-Pernice, Amal Fahmi, Francisco Brito, Matthias Liniger, Yen-Chi Chiu, Teodora David, Blandina I. Oliveira Esteves, Antoinette Golomingi, Beatrice Zumkehr, Markus Gerber, Damian Jandrasits, Roland Züst, Selina Steiner, Carlos Wotzkow, Fabian Blank, Olivier B. Engler, Artur Summerfield, Nicolas Ruggli, David Baud and Marco P. Alves

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Medienmitteilung
Auch die Methode der Erforschung ändert sich