Veröffentlicht am 18. Mai 2026

Blog Isabel Schultz-Pernice – Organoiden

«Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse zu einem tieferen Verständnis der Krankheiten beitragen, die mit dem Affenpockenvirus, dem FSME - Virus und dem Zika-Virus in Verbindung stehen [...].»

Knobelaufgaben – Untersuchung neurotroper Virusinfektionen mithilfe von Organoiden

Aufgrund menschlicher Einflussfaktoren hat die Zahl der durch zoonotische Krankheitserreger verursachten gesundheitlichen Notlagen in den vergangenen Jahrzehnten deutlich zugenommen. Von diesen Erregern stellen neurotrope Viren eine besonders ernste Gefahr für die menschliche Gesundheit dar. Trotz ihrer weltweiten Bedeutung sind wichtige Aspekte des viralen Lebenszyklus und der Wechselwirkungen zwischen Wirt und Erreger, die den Krankheitsverlauf und die Therapieempfindlichkeit beeinflussen, noch nicht vollständig geklärt.

Um diese Wissenslücken zu schliessen und zu einer besseren Ausbruchsvorbereitung beizutragen, habe ich in meiner Dissertation zentrale Aspekte der Pathogenese des Affenpockenvirus, des Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) -Virus und des Zika-Virus mithilfe humaner neuraler Organoide untersucht – einem hochentwickelten In-vitro-Modell des menschlichen Gehirns. Unsere Ergebnisse zeigen, dass komplexe In-vitro-Systeme wertvolle Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Erreger auf verschiedenen Ebenen liefern können: von den grundlegenden Infektionsmechanismen bis zur Identifizierung potenzieller therapeutischer Strategien.

Interview mit Dr. Isabel Schultz-Pernice

• Was war das Ziel Ihrer Dissertation?

  Mit meiner Dissertation wollte ich zentrale Aspekte der Neuropathogenese im Zusammenhang mit drei Viren beleuchten: dem Affenpockenvirus, dem FSME-Virus und dem Zika-Virus. Ich untersuchte diese Erreger auf mehreren Ebenen, von den grundlegenden Infektionsmechanismen bis zur Bewertung antiviraler Strategien mit klinischem Potenzial. Dafür verwendete ich humane neurale Organoide. Dabei handelt es sich um ein dreidimensionales In-vitro-Modell, das die wesentlichen Merkmale des menschlichen Gehirns nachbildet.

• Was sind die wichtigsten Ergebnisse Ihrer Dissertation?

  In meinem ersten Projekt untersuchten wir die Mechanismen, die der durch Affenpocken verursachten Enzephalitis zugrunde liegen, einer seltenen, aber schwerwiegenden neurologischen Komplikation. Wir stellten fest, dass sich das Affenpockenvirus über Axone und Dendriten direkt zwischen Neuronen ausbreitet. Auf der Grundlage unserer Beobachtungen stellten wir die Hypothese auf, dass das Virus den interzellulären Transportmechanismus der Wirtszelle kapert und dabei die normale Zellfunktion stört. Dementsprechend traten entlang der Neuriten der infizierten Nervenzellen perlschnurartige Schwellungen auf, was ein Anzeichen für neurale Schäden ist, und schliesslich kam es zum Zelltod. Im Einklang mit diesen Ergebnissen konnten wir nachweisen, dass das antivirale Medikament Tecovirimat die Virusausbreitung zwar eindämmt, neuronale Schäden aber nicht vollständig verhindert.

  In meinem zweiten Projekt konzentrierte ich mich auf das FSME-Virus, bei dem es sich um einen endemischen Erreger mit ständig steigender Inzidenz handelt. Wir stellten fest, dass eine Infektion in humanen neuralen Organoiden wesentliche Merkmale der FSME Krankheit nachbildet, darunter ein ausgeprägtes Absterben von Nervenzellen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Infektionskrankheiten (IFIK) in Bern und dem Veterinärforschungsinstitut in Brünn (Tschechien) evaluierten wir anschliessend die Wirksamkeit von vier antiviralen Wirkstoffen gegen eine Infektion mit dem FSME -Virus. Durch Integration mehrerer In-vitro- und Ex-vivo-Modelle konnten wir zwei Wirkstoffe identifizieren, die die Virusreplikation in physiologisch relevanten Systemen wirksam hemmen.

  In meinem dritten Projekt arbeiteten wir mit dem Universitätsspital des Kantons Waadt (CHUV) zusammen, um die Mechanismen des Zelleintritts des Zika-Virus zu untersuchen. Wir stellten fest, dass das Protein Plasminogen-Aktivator-Inhibitor 1 in den frühen Phasen der Zika-Virus-Infektion eine Rolle spielt – eine Erkenntnis mit potenziell therapeutischen Auswirkungen.

  

  Immunfluoreszenz-Aufnahme eines geschnittenen humanen neuronalen Organoids, die dessen innere Struktur und die wichtigsten Zellpopulationen zeigt. Neuronale Vorläuferzellen (magenta) bilden hohle, ventrikelähnliche Strukturen, die von dichten Neuronenschichten (gelb) umgeben sind. Die Zellkerne sind blau dargestellt. Massstab: 1 mm

• Inwiefern werden Ihre Ergebnisse die Forschung weiterbringen?

  Trotz grosser Forschungsanstrengungen sind viele Krankheiten, die durch neurotrope Viren versursacht werden, noch nicht vollständig geklärt und die therapeutischen Optionen beschränken sich häufig auf unterstützende Behandlungen. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse zu einem tieferen Verständnis der Krankheiten beitragen, die mit dem Affenpockenvirus, dem FSME-Virus und dem Zika-Virus in Verbindung stehen, und so helfen, den Weg für die Entwicklung wirksamerer therapeutischer Strategien für die betroffenen Patientinnen und Pateinten zu ebnen.

• Worauf sind Sie bei dieser Arbeit besonders stolz?

  Seit meinem Master-Studium interessiere ich mich besonders für den Einsatz komplexer humaner In-vitro-Modelle und ihr Potenzial, die wissenschaftliche Forschung voranzubringen und dabei die 3R-Prinzipen (Replace, Reduce, Refine) bei der Verwendung von Tieren in der Forschung einzuhalten. Mit meiner Arbeit habe ich zu einem besseren Verständnis verschiedener Viruserkrankungen beigetragen, indem ich eine grosse Palette von In-vitro-Systemen einsetzte und damit den Wert und das Potenzial dieser Modelle zur Verbesserung des biomedizinischen Wissens aufzeigte. Auf diesen Aspekt meiner Arbeit bin ich besonders stolz.

• Was hat Ihnen bei Ihrer Dissertation besonders gefallen?

  Mir hat besonders gefallen, dass ich mir fortgeschrittene Laborkenntnisse aneignen konnte, und nun bin sehr dankbar für die Möglichkeit, dieses Wissen durch Unterricht und Mentoring an andere Studierende weiterzugeben. Von der Kultivierung humaner neuraler Organoide bis zur Arbeit mit Erregern der Biosicherheitsstufe 3: Diese vier Jahre waren ein kontinuierlicher Prozess des Lernens, der Weiterentwicklung und der Vertiefung meines technischen Fachwissens – eine Erfahrung, die ich als äusserst bereichernd empfunden habe.

  Zudem habe ich es sehr geschätzt, mit hochmodernen Methoden zu einem so aktuellen und sich rasch entwickelnden Forschungsgebiet beitragen zu können. In einer Welt, in der durch zoonotische Viren verursachte Ausbrüche immer relevanter werden, stellte die Erweiterung unseres Verständnisses mithilfe komplexer humaner Modellsysteme eine ideale Kombination von zwei überaus wichtigen und intellektuell stimulierenden Forschungsgebieten dar.

• Wie war Ihre Zeit beim IVI?

  Ich verbrachte eine wundervolle Zeit im IVI und habe jeden Aspekt dieser Erfahrung sehr geschätzt. Das unterstützende Arbeitsumfeld und das aussergewöhnliche Team, mit dem ich zusammenarbeiten durfte, trugen massgeblich zu jedem Schritt meiner Dissertation bei. In dieser Zeit wurde mir wirklich bewusst, dass Teamarbeit ein wesentlicher Bestandteil erfolgreicher Forschung ist und die Unterstützung durch inspirierende und vertrauenswürdige Kolleginnen und Kollegen von unschätzbarem Wert ist.

  Ich bin sehr dankbar für die grossartigen Menschen, die ich in diesen Jahren meine Kolleginnen und Kollegen nennen durfte.

• Was sind Ihre nächsten Pläne? Was werden Sie tun?

  Im Rahmen meiner Dissertation hatte ich das Privileg, von vielen herausragenden Forschenden zu lernen, die für mich echte Mentorinnen und Mentoren waren. Ich hoffe, diese prägende persönliche Erfahrung an andere Nachwuchsforschende in unserem Team weitergeben zu können.

  In den kommenden Monaten werde ich meine Unterrichts- und Forschungstätigkeit im «Cell & Infection Biology Lab» von Prof. Dr. Marco Alves weiterführen, laufende Projekte voranbringen, neuartige Forschungsrichtungen erkunden und neue Labormitglieder bei der Weiterentwicklung ihrer Fähigkeiten unterstützen. Ich freue mich auch, das «Certificate of Advanced Studies» (CAS) in «One Health», das ich zurzeit an der Universität Bern absolviere, fortzusetzen und abzuschliessen.

Link zur Publikation

• Monkeypox virus spreads from cell-to-cell and leads to neuronal death in human neural organoids | Nature Communications
• Bemnifosbuvir and remdesivir inhibit tick-borne encephalitis virus infection in complementary in vitro and ex vivo disease models | bioRxiv
• Plasminogen activator inhibitor-1 regulates Zika virus infection | Research Square