In einer bahnbrechenden Studie hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) eine alarmierende Entwicklung bei Koalas beobachtet. Die Forscher untersuchten die Integration von Retroviren in das Erbgut dieser Tiere und die damit verbundenen gesundheitlichen Risiken, insbesondere die Entstehung von Krebserkrankungen. Im Rahmen ihrer Arbeit sequenzierten sie das Genom von über 100 Koalas, die in verschiedenen Zoos in den USA und Europa leben, und analysierten, wie das Virus-Erbgut in Gene integriert wird, die mit Krebs in Verbindung stehen.
Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht wurden, zeigen, dass die Retroviren in der Keimbahn von Koalas innerhalb einer Generation integriert werden können. Dies bedeutet, dass die Infektion nicht nur die aktuellen Tiere betrifft, sondern auch deren Nachkommen, die das Virus vererbt bekommen, ohne selbst infiziert zu sein. Dieser Prozess ist nicht neu in der Evolution; Retroviren haben sich seit Jahrmillionen in die Genome vieler Lebewesen, einschließlich des Menschen, integriert. Bei Koalas jedoch steht diese Integration in direktem Zusammenhang mit gesundheitlichen Problemen, da das Koala-Retrovirus (KoRV) sich weiterhin aktiv in deren Genom ausbreitet.
Die Untersuchung wurde in Zusammenarbeit mit der San Diego Zoo and Wildlife Alliance, verschiedenen europäischen Zoos, der Universität Nottingham und dem Biotechnologieunternehmen Illumina durchgeführt. Die Wissenschaftler analysierten die Genomdaten von 111 Koalas, die in 55 Familiengruppen organisiert waren, um die Auswirkungen der Retroviren über mehrere Generationen hinweg zu verstehen. Dabei stellte sich heraus, dass in einigen Fällen die Integration des KoRV in Gene, die für die Krebsentstehung bekannt sind, eine direkte Ursache für Krebserkrankungen und -todesfälle sein kann.
Dr. Guilherme Neumann, Bioinformatiker am Leibniz-IZW, und sein Team entdeckten, dass das KoRV in bestimmten Genen integriert war, die mit Mutationen in Verbindung stehen, die Krebs verursachen können. Diese Erkenntnisse konnten sie insbesondere in Stammbäumen nachweisen, in denen sowohl die Eltern als auch die Nachkommen an Krebs erkrankt waren. Interessanterweise gab es auch Fälle, in denen die Integration des KoRV in bestimmte Gene positive Auswirkungen auf die Gesundheit der Koalas hatte, da sie mit einer geringeren Anfälligkeit für Krebs, einer erhöhten Lebenserwartung oder einer besseren Fortpflanzungsrate korrelierten.
Ein Beispiel für eine solche positive Integration ist das Gen SLC29A1, das bei etwa 50 Prozent der untersuchten Koalas eine KoRV-Integration aufwies. Tiere mit dieser Integration zeigten eine höhere Expression des Gens und eine geringere Anfälligkeit für Krebs. Der genaue Mechanismus, durch den dies geschieht, bleibt jedoch unklar.
Die Forscher stellten auch fest, dass die Anzahl der KoRV-Integrationen im Laufe der Zeit tendenziell zunahm, was darauf hindeutet, dass die gesundheitlichen Folgen der Retroviren in frühen Phasen der Genomintegration gravierend sein können, sich jedoch mit der Zeit möglicherweise abschwächen oder sogar positive Effekte zeigen können. Auffällig war zudem, dass einige Nachkommen neue retrovirale Integrationen aufwiesen, die bei keinem der Elternteile vorhanden waren, was darauf hindeutet, dass die Retroviren weiterhin eine Bedrohung für die Koalas darstellen.
Diese umfassenden genetischen und gesundheitlichen Daten ermöglichen es den Forschern, genetische Risikowerte (GRS) zu berechnen, die für zukünftige Zuchtprogramme von großer Bedeutung sein können. Mit diesen Werten können Züchter besser einschätzen, welche Tiere ein höheres Risiko für gesundheitliche Probleme haben und welche potenziell von positiven Effekten profitieren könnten. Ein konkretes Beispiel, das die Vorhersagekraft des GRS unterstreicht, ist ein Koala, der einen hohen GRS für Leukämie aufwies und während der Studie an dieser Krankheit starb.
Die Erkenntnisse aus dieser Studie sind nicht nur für die Wissenschaft von Bedeutung, sondern haben auch direkte Auswirkungen auf den Artenschutz. Durch die Einführung gezielter Zuchtstrategien, die sowohl die negativen Auswirkungen der KoRV-Infektion minimieren als auch die positiven Effekte maximieren, können die Gesundheit und das Überleben der Koala-Populationen in Gefangenschaft und in freier Wildbahn verbessert werden. Zukünftige Fortschritte könnten die Möglichkeit bieten, kostengünstigere Methoden zur Risikoabschätzung zu entwickeln, die
