Coronavirus: Neuer Wirkstoff entdeckt – Molekül unterbindet SARS-CoV-2-Infektion

Wirkstoff hemmt SARS-CoV-2 auf neuartige Weise

Immer noch ist kein wirksames Medikament gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 verfügbar. Weltweit suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler händeringend nach einem Wirkstoff, der beim Kampf gegen die Corona-Pandemie helfen kann. Ein deutsches Forschungsteam berichtet nun von einem Erfolg: Ein neuer Wirkstoff könnte verhindern, dass SARS-CoV-2 Zellen infiziert.

Forschende der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und des Forschungszentrums caesar haben ein Molekül isoliert, das neue Wege im Kampf gegen das Coronavirus eröffnen könnte. Der neuartige Wirkstoff bindet an das Spike-Protein, mit dem SARS-CoV-2 an die Zellen andockt, um diese zu infizieren. Im Labor konnte der Wirkstoff so verhindern, dass das Virus in Zellen eindringt. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal „Angewandte Chemie“ präsentiert.

Wirkstoff aus klebrigen DNA-Ketten

Wie die Arbeitsgruppe berichtet, handelt es sich bei dem neuartigen Wirkstoff um ein sogenanntes Aptamer. Das seien kurze DNA-Ketten aus denen auch die Chromosomen bestehen. DNA-Ketten haben die Eigenschaft, sich an andere Moleküle zu heften. „Sie sind gewissermaßen klebrig“, erklärt das Team in einer Pressemitteilung zu den Forschungsergebnissen. In den Chromosomen liege die DNA daher in zwei parallelen Strängen vor, deren klebrige Seiten zueinander gewandt sind. Beide Stränge seien wie verdrillte Fäden umeinander gewunden.

Während die DNA häufig als Doppelstrang vorliegt, sind Aptamere dagegen einzelsträngig. Dadurch können sie Verbindungen mit Molekülen eingehen, mit denen sich eine Doppelstrang-DNA nicht binden würde. Die Bindung zwischen einem Aptamer und einem Molekül kann dessen Funktionalität beeinflussen. Aus diesem Grund sind Aptamere für die Wirkstoff-Forschung interessant. Forschungsgruppen können bereits auf riesige Bibliotheken mit unterschiedlichen Aptameren zugreifen.

Riesige Bibliotheken voll unbekannter Wirkstoffe

Nur ein Bruchteil des medizinischen Potenzials solcher Aptamere wird derzeit untersucht. Wie die Forschenden betonen, enthalten manche Aptamer-Bibliotheken mehr potenzielle Wirkstoffe, als Menschen auf der Erde leben. „Wir haben aus einer solchen Bibliothek Aptamere isoliert, die sich an das Spike-Protein des SARS-Coronavirus 2 heften können“, erklärt Professor Dr. Günter Mayer der Universität Bonn.

Spike-Protein ist für eine SARS-CoV-2-Infektion essentiell

Ohne das Spike-Protein kann das Virus nicht in die Zellen eindringen – es ist für SARS-CoV-2 essentiell. Mit dem Spike-Protein dockt das Coronavirus an die Zellen an, um in diese einzudringen. Ohne dass sich das Virus an Zellen festhalten kann, kann es diese auch nicht infizieren und wird unschädlich.

Funktionsweise von Antikörpern kopiert

Genauer gesagt, bindet das Spike-Protein an einen Rezeptor namens ACE2 auf der Oberfläche von Zellen. Bildhaft gesprochen rastet das Spike-Protein in das ACE2-Molekül ein, wodurch eine feste Verbindung entsteht. Im Anschluss fusioniert das Virus mit der Zelle und programmiert sie so um, dass sie fortan neue Viren produziert. „Die allermeisten Antikörper, die wir heute kennen, verhindern das Andocken“, so Mayer. „Sie heften sich an den Teil des Spike-Proteins, der für die Erkennung von ACE2 zuständig ist – die Rezeptorbindungsdomäne, kurz RBD.“

Genauer Mechanismus noch unbekannt

Das von den Forschenden isolierte Aptamer namens SP6 funktioniert in ähnlicher Weise wie die allermeisten Antikörper: Es bindet an die Spike-Proteine, verhindert allerdings nicht das Andocken. „Dennoch unterbleibt danach die Infektion der Zelle – welcher Mechanismus dafür verantwortlich ist, wissen wir noch nicht“, schildert Professor Dr. Michael Famulok aus dem Forschungsteam.

Für die Forschungsarbeit verwendete das Team keine echten Coronaviren, sondern sogenannte Pseudoviren. Diese sind zwar mit einem Spike-Protein ausgestattet, könne aber keine Krankheiten auslösen. „Wir müssen nun sehen, ob unsere Ergebnisse sich auch bei echten Viren bestätigen“, ergänzt Famulok.

Nasenspray gegen Coronaviren

Falls sich die Wirksamkeit bei echten Coronaviren bestätigt, wollen die Forschenden aus dem Wirkstoff eine Art Nasenspray entwickeln, das vor Coronaviren schützen soll. Die hierzu benötigten Studien werden allerdings noch einige Monate in Anspruch nehmen. Zudem offenbart die Arbeit eine neue potenzielle Achillesferse des Erregers. „Je mehr Mutationen sich anhäufen, desto größer wird die Gefahr, dass die verfügbaren Medikamente und Impfstoffe nicht mehr wirken“, betont Professor Mayer. Der neue Wirkstoff zeige eine Alternative zur Hemmung der Viren. (vb)