Die Ebola-Viruserkrankung (EVD) ist eine multisystemische Erkrankung des Menschen, die mit einer außerordentlich hohen Sterblichkeitsrate einhergeht. Bei Überlebenden kann es zu einem Wiederauftreten von Entzündungen in Geweben kommen, in denen das Immunsystem abgeschirmt oder stark reguliert ist, so z. B. das Zentralnervensystem. Die Viren überdauern im Körper. Die Überdauerung erfolgt durch ständige Replikation des Ebola-Viren-Genoms über die akute Krankheitsphase hinaus, dies kann zur Produktion von infektiösen Viruspartikeln außerhalb einer Wirtszellen führen. Diese Persistenz wird mit erneuten Ausbrüchen von Ebola-Virenerkrankungen in Verbindung gebracht.

Das Wissenschaftsteam wollte untersuchen, wie das Virus langfristig in seinem Wirt überlebt. Dafür hat es Gehirn-Organoide aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) entwickelt, die verschiedene Zelltypen des Gehirns enthielten (Neuronen, Astrozyten, Mikroglia, Oligodendrozyten). Die Organoide wurden über 100 Tage kultiviert und anschließend mit dem Ebola-Virus über mindestens 120 Tage infiziert. Zum Vergleich erfolgten weitere Infektionen mit anderen Viren (z.B. Lassa-Virus, LASV), auch verschiedene Zelllinien (Vero E6, Huh7, SH-SY5Y Neuroblastomzellen) kamen zum Einsatz. Alle Proben wurden molekularbiologisch, immunhistochemisch und u.a. elektronenmikroskopisch analysiert.

Das Team konnte beobachten, dass das Ebola-Virus (EBOV) in menschlichen zerebralen Organoiden (aus induzierten pluripotenten Stammzellen) eine produktive, langanhaltende Infektion über mindestens 120 Tage etablieren konnte. Auch andere Filoviren (Sudan-, Marburg- und Reston-Virus) waren dazu in der Lage, nicht jedoch das Lassa-Virus. Das Ebola-Virus infizierte kontinuierlich Astrozyten und Neuronen. Es rekrutierte und infizierte zudem Mikroglia  im Organoid. Auch Oligodendrozyten wurden infiziert. Die Infektion breitete sich von der Peripherie aus ins Zentrum des Organoids aus. Während der andauernden Infektion entstanden zudem genetische Defekte und Subvarianten des Virus. Zur Verbreitung nutze das Virus den Prozess des  Ausschleusens von Viren als auch die direkte Zell-zu-Zell-Übertragung. 

Es kam zu zellspezifischen angeborener Immunantworten, insbesondere in den Mikroglia. Astrozyten zeigten trotz Infektion eine schwächere Immunantwort. Durch die andauernde Infektion kam es zu einer späten, lokalisierten Entzündung im Gehirnmodell.

Organoide bieten eine einzigartige Möglichkeit, das Phänomen in einem menschlichen Kontext statt in einem Tiermodell zu untersuchen, hieß es in einer aktuellen Pressemitteilung. Dies könne dazu beitragen, Behandlungen wie antivirale Medikamente neu zu bewerten und zu optimieren, und eröffne darüber hinaus Wege, den Einsatz von Tiermodellen in der Infektionsforschung in Zukunft zu reduzieren.

Originalpublikation:
Widerspick, L., Vidal Freire, S., Steffen, J.F. et al. Host–virus determinants of Ebola virus persistence in a human cerebral organoid model. Nat Microbiol (2026). https://doi.org/10.1038/s41564-026-02388-2

Weitere Informationen:
https://www.bnitm.de/aktuelles/news/versteck-im-zentralen-nervensystem-mit-hirnorganoiden-die-biologie-des-ebola-virus-besser-verstehen