Wie beeinflusst SARS-CoV-2 die Darmfunktionen?
Ahmed Elmontaser Mohamed ist seit Mai 2020 PhD-Stipendiat der Gesellschaft der Freunde der TiHo. Er schloss den Bachelor als Tierarzt im Jahr 2011 und den Master of Sciences im Jahr 2013 an der Sudan University of Science and Technology ab. Für seine PhD-These forscht er an experimentellen Darmmodellen.
Aktuell ist Ahmed Elmontaser Mohamed PhD-Student in der Arbeitsgruppe von Professorin Dr. Maren von Köckritz-Blickwede und im PhD-Programm Veterinary Research and Animal Biology eingeschrieben. Mit seinem infektionsbiochemischen Promotionsprojekt möchte er dazu beitragen, bislang unbekannte Aspekte der COVID-19-Erkrankungen zu klären. Neben den Symptomen, die die Atemwege betreffen, gibt es eine zunehmende Anzahl von Fallberichten von COVID-19-Patienten, die zeigen, dass auch massive gastrointestinale Symptome auftreten können, wie beispielsweise Durchfall. Sein Projekt zielt darauf ab, die molekulare Pathophysiologie der gastrointestinalen Symptome, einschließlich der Wirkung von Hypoxie, also Sauerstoffmangel, und/oder der Virusexposition im Darmgewebe zu erklären. Das Projektteam kooperiert mit verschiedenen Instituten und Forschungsgruppen der TiHo, um geeignete experimentelle Darmmodelle zu entwickeln, die in verschiedenen Wissenschaftszweigen eingesetzt werden können. Wir haben Ahmed Elmontaser Mohamed und Professorin Dr. Maren von Köckritz-Blickwede zum aktuellen Stand der Forschung in dem Projekt befragt:
Mit welchen Forschungsgruppen der TiHo arbeiten sie in dem Projekt zusammen?
An dem Forschungsprojekt arbeiten wir zurzeit gemeinsam mit Forschenden aus der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Hassan Naim am Institut für Biochemie. Ihr Schwerpunkt ist die biochemische und zellbiologische Identifizierung intrazellulärer Mechanismen, denen der Transport und die Funktion kohlenhydratverdauender Enzyme in den Darmepithelzellen unterliegen. Eine weitere Projektpartnerin ist die Arbeitsgruppe Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch von Juniorprofessorin Bettina Seeger, PhD. Sie erstellen für die Untersuchungen Darmorganoide aus induzierten pluripotenten Stammzellen, um Tierversuche zu reduzieren – ein sehr wichtiger Teil des Projektes. Außerdem mit dabei ist Professorin Dr. Asisa Volz aus dem Institut für Virologie. Mit ihrem Team arbeitet sie daran, die Ergebnisse mit Biopsien von SARS-CoV-2-infizierten Hamstern zu bestätigen. Zusätzlich sind Kooperationen mit der neuberufenen Professorin Dr. Gisa Gerold zum Cholesterolstoffwechsel der Zellen geplant.
Gibt es schon erste Ergebnisse?
Wir haben ein Modell aus permanenten Darmepithelzellen, sogenannten Caco-2-Zellen etabliert und mit einem Organoid-Modell aus induzierten pluripotenten Stammzellen verglichen. Das Ganze haben wir unter reduzierten Sauerstoffbedingungen (Hypoxie) durchgeführt, um die pathophysiologischen Sauerstoff-Bedingungen der Infektion nachzuahmen. Dazu verwenden wir eine Hypoxie-Glovebox. Diese Box ist luftdicht und ermöglicht es uns, die Zellen unter speziellen Bedingungen zu inkubieren.
Lässt sich die Methoden auch einsetzen, um neue Therapien zu bewerten?
Ja, wir haben Kooperationen mit Forschenden der Medizinischen Hochschule Hannover und weiteren Unikliniken gestartet, um mit unserer Methode therapeutische Ansätze zu testen. So können wir bewerten, wie gut sich das System auf solche Fragestellungen anwenden lässt. Die Systeme sind sehr wichtig, um Tierversuchsersatzmethoden zu verbessern. Wir bereiten die Daten zurzeit für eine Publikation vor.
Für wie wichtig halten Sie die Erkenntnisse für die Therapie von COVID-19 und deren Langzeitfolgen?
Aktuell sind die Erkenntnisse zu den Spätfolgen einer SARS-CoV-2-Infektion noch unzureichend. Daher sind die Daten für ein besseres Verständnis sowie neue Tierversuchsersatzmethoden, um neue therapeutische Ansätze zu testen, unbedingt von Nöten. Bei schweren Verläufen einer COVID-19-Infektion spielt Sauerstoff eine entscheidende Rolle für das Überleben der Patienten. Es ist daher erforderlich, die Immunabwehr unter reduzierten Sauerstoffbedingungen zu untersuchen, um die grundlegenden Mechanismen des Krankheitsverlaufes zu verstehen. Bei einigen COVID-19-Patienten tritt eine „stille Hypoxie“ auf, welche auf den ersten Blick nicht erkennbar, aber lebensgefährlich ist, weil der Sauerstoffgehalt im Blut bis auf 50 Prozent sinkt und somit auch die Zellen im Gewebe mit extrem wenig freiem Sauerstoff auskommen müssen.
Das Interview führte Antje Rendigs.
© Marianne El-Khoury
