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Medizin:Der Urahn der Masern

Aus konservierten Organen lassen sich auch noch mehr als hundert Jahre später Krankheitserreger isolieren.

(Foto: Navena Widulin/Berliner Medizinhistorisches Museum der Charité)

Wissenschaftlern ist es gelungen, den bisher ältesten Erreger der Krankheit zu erforschen. Das Virus stammt aus der konservierten Lunge eines zweijährigen Mädchens, das 1912 gestorben ist.

Manchmal bleiben von einem Menschenleben nur Notizen und ein gläsernes Gefäß. Am 30. Mai 1912 wurde die zweijährige Patientin in die Kinderklinik der Charité aufgenommen, so notierten es die Ärzte damals, um 6.05 Uhr des 3. Juni starb das Mädchen. Das Kind war zunächst an Masern erkrankt, hatte an einer Bronchitis gelitten, eine Lungenentzündung hatte schließlich zu seinem Tode geführt.

Unweit der Kinderklinik nahmen sich die Pathologen ihres Körpers an und bewahrten ihre Lungen für die Nachwelt auf. Ohne zu ahnen, dass die Atmungsorgane des Mädchens eines Tages dabei helfen würden, eine bedeutsame Frage der Wissenschaft zu klären: Wann in der Entwicklungsgeschichte die hoch ansteckenden Masernviren zum ersten Mal Menschen infizierten.

Lange waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass die Erreger im 10. Jahrhundert auf den Menschen übergesprungen sind. Der persische Arzt Rhazes dokumentierte zu jener Zeit die für Masern typischen Symptome: Fieber, Hautausschlag, trockener Husten.

"Allerdings könnten auch ältere Aufzeichnungen darauf hinweisen", sagt Thomas Schnalke, Leiter des Medizinhistorischen Museums und Co-Autor einer aktuellen Studie im Fachblatt Science. Im Gegensatz zur Epilepsie etwa oder der Malaria mit ihren Fieberschüben seien die Symptome der Masern ziemlich unspezifisch. "Sie sind in der Geschichtsschreibung daher nicht eindeutig auszumachen", sagt Schnalke.

Wann genau fand der Erreger ideale Bedingungen vor, um auf den Menschen überzuspringen?

Daher stimmte der Mediziner sofort zu, als ein Team um den Genetiker Sébastien Calvignac-Spencer ihn um eine Gewebeprobe aus der Lunge des kleinen Mädchens bat. "Gerade zu Zeiten der Covid-19-Pandemie drängt es besonders, sich historische Ausbrüche verschiedener Infektionserkrankungen anzusehen", sagt Schnalke. Auch wenn jeder Erreger und jede Epidemie anders sei, lohne es sich, nach Parallelen zu suchen. Etwa, wann genau das Masernvirus die idealen Umweltbedingungen vorfand, um auf den Menschen überzuspringen.

Zunächst hatte der Genetiker Calvignac-Spencer allerdings wenig Hoffnung, den Gewebeproben des Museums noch viele Informationen zu entreißen. Nur vereinzelt war es Forschern bis dahin gelungen, aus in der Chemikalie Formaldehyd eingelegten Organen noch Gensequenzen von Viren oder Bakterien zu gewinnen. "Dieses Gewebe galt für Genanalysen als schlecht geeignet", sagt Calvignac-Spencer.

Dennoch machte sich der Genetiker mit seinem Team an die Arbeit - und fand zu seiner Überraschung gut erhaltene Genfragmente. So gut erhalten, dass er daraus das bislang älteste Genom eines Masernvirus rekonstruieren konnte, wie die Forscher aktuell berichten. "Diese Arbeit hat neue Maßstäbe gesetzt", sagt Simon Ho, Professor für molekulare Evolution am Institut für Umwelt- und Lebenswissenschaften der Universität Sydney, der an der Studie nicht beteiligt war.

Das war für Calvignac-Spencer und sein Team aber nur der erste Schritt; schließlich hatten sie sich zum Ziel gesetzt, den Zeitpunkt der ersten Maserninfektionen neu zu berechnen. Dafür verglich der Forscher das rekonstruierte Virengenom aus der Lunge des Mädchens mit dem Erbgut von Masernstämmen aus den 1960er-Jahren und insgesamt 127 modernen Masernstämmen.

Um seinen Blick in die Vergangenheit der Masernviren weiter zu schärfen, nahm der Genetiker noch zwei weitere Virenstämme in seine Berechnungen auf: Das Genom des inzwischen ausgerotteten Rinderpestvirus, aus dem sich die Masernviren einst abgespalten haben, und das mit beiden Viren eng verwandte PPRV-Virus, das vor allem Ziegen und Schafe befällt. "Erst der Vergleich der Gensequenzen verschiedener Generationen und verwandter Virenstämme erlaubt uns, mehr über die Entstehungsgeschichte der Masern zu erfahren", sagt Calvignac-Spencer. So berechnete er, dass Masernviren etwa im 6. Jahrhundert vor Christus entstanden sind.

Anhand der Mutationen im Erbgut des Virus lässt sich herausfinden, wann es entstanden ist

Wie ihm das gelang? Er bediente sich dafür des Phänomens der molekularen Uhr. Ähnlich dem Takt einer Melodie gibt die Uhr vor, wie schnell im Laufe der Evolution eines Organismus immer wieder kleine Mutationen im Erbgut entstehen. Je mehr Mutationen bereits in einem Virenstamm zu finden sind, desto länger ist seine Entstehungsgeschichte. Wie lang genau, ergibt sich aus dem Takt und der Anzahl der Erbgutveränderungen.

"Das allein genügt jedoch nicht, um die Entstehung zu berechnen", sagt Calvignac-Spencer. Um die Methode zu verfeinern, musste der Genetiker noch einen weiteren Faktor berücksichtigen: Dass im Laufe der Evolution auch viele der spontan aufgetretenen Mutationen mit der Zeit wieder verschwinden, vor allem, wenn sie für das Überleben des Erregers von Nachteil sind. "Das mussten wir in unseren Berechnungen bedenken", sagt er.

Es genügte ihm auch nicht, allein die genetischen Veränderungen zu analysieren. Er sah sich zudem die Siedlungen in den letzten Jahrhunderten vor Christus an. Masernviren brauchen nämlich eine Bevölkerungsgröße von 250 000 bis 500 000 Menschen, um sich kontinuierlich auszubreiten, so haben es epidemiologische Studien gezeigt. Und tatsächlich entstanden um diese Zeit die ersten großen Städte, Athen etwa, Karthago und Babylon. "Vorher hatte es diese Voraussetzungen nicht gegeben", sagt Calvignac-Spencer.

Die Studie zu den Masernviren war für den Genetiker aber nur ein Probelauf. Bei seinem Besuch im Medizinhistorischen Museum hat er noch zwölf weitere Gewebeproben mitgenommen, künftig möchte er sich noch mehr Präparate ansehen. Insgesamt 10 000 davon sind im Museum aufbewahrt, von Harnblasensteinen eines Patienten aus dem Jahr 1729 bis zu einer transplantierten Niere aus dem Jahr 2002.

"Wir sehen unser Museumsdepot als molekulares Archiv", sagt Schnalke. Allein 818 Lungenpräparate finden sich in seiner Sammlung. Unter ihnen möchte sich Calvignac-Spencer künftig gern Gewebeproben eines ganzen Jahrhunderts ansehen, von 1870 bis 1970. "Wir wollen herausfinden, welche Ursachen es in dieser Zeit für Lungenerkrankungen gab", sagt der Genetiker. Und ob zum Beispiel Coronaviren in jener Zeit bei Atemwegsleiden bereits eine Rolle spielten.

© SZ/hmw

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