SARS-CoV-2-Forschung: Neue Schwachstelle des Coronavirus gefunden

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Entdeckung der Verwundbarkeit von SARS-CoV-2.

Gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 bzw. COVID-19, eine Krankheit, die durch einen Erreger ausgelöst wird, gibt es zwar inzwischen viele Impfstoffe, aber trotz intensiver Forschung an verschiedenen wissenschaftlichen Instituten weltweit noch keine erfolgreiche Behandlung gegen die Krankheit. Forscher aus Deutschland haben nun aber eine neue Schwäche des Virus entdeckt, die für die Entwicklung von Medikamenten genutzt werden könnte.

In verschiedenen Ländern haben die ersten Impfstoffkampagnen gegen SARS-CoV-2 begonnen. Es ist zu erwarten, dass in den kommenden Wochen und Monaten weitere Impfstoffe zugelassen werden. Um die bereits Erkrankten zu heilen, hofft man weiterhin auf die Entdeckung von Medikamenten. Eine Entdeckung deutscher Forscher könnte dabei helfen: Eine neue Schwachstelle im Coronavirus wurde gefunden.

Eine neue Methode hat eine Schwachstelle gefunden.

Die Suche nach wirksamen antiviralen Mitteln gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 ist in vollem Gange. Tübinger Forscher haben nun mit einer neuartigen Methode eine Schwachstelle in dem Virus entdeckt, die für die Medikamentenherstellung ausgenutzt werden könnte, wie das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) in einer aktuellen Pressemitteilung schreibt. Die Ergebnisse des Teams wurden in der Fachzeitschrift Bioinformatics veröffentlicht.

Das Virus war nicht mehr in der Lage, sich zu vermehren.

DZIF-Wissenschaftler Andreas Dräger und sein Team identifizierten in einem Computermodell ein menschliches Enzym, das für den Erreger essenziell ist. Wurde es im Modell ausgeschaltet, konnte sich das Coronavirus nicht mehr vermehren.

“Als wir das Enzym – die Guanylatkinase 1 – ausschalteten, wurde die Virusvermehrung gestoppt, ohne die Wirtszelle zu beeinträchtigen”, sagt Dr. Andreas Dräger. Dräger studiert mit einer DZIF-Juniorprofessur Computersystembiologie an der Universität Tübingen und ist seit Januar mit seinem Team bei Corona Research.

Für ihren Ansatz haben die Bioinformatiker ein integriertes Computermodell entwickelt, das das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 und menschliche Alveolarmakrophagen nutzt. Letztere sind für den Schutz der Alveolen vor Fremdstoffen zuständig.

“Für diese Makrophagen existierte bereits ein komplexes Computermodell, das wir für diesen Zweck weiterentwickeln konnten”, erklärt Dräger.

Analyse ohne Zellen und Tiere aus dem Labor.

In dem Modell war die Ausgangssituation, dass das Coronavirus in den Wirt, in diesem Fall den menschlichen Alveolarmakrophagen, eingedrungen war und diesen bereits umprogrammiert hatte. “Die biochemischen Reaktionen, die das Virus im Wirt nutzt, sind also bereits in das Modell eingebaut”, sagt Draeger.

Das Modell geht nun davon aus, dass der Erreger neue Partikel des Virus erzeugen und vermehren muss. Dazu nutzt das Virus Ressourcen des Wirts und zwingt die Wirtszellen, neue Bestandteile des Virus zu erzeugen.

“Wir haben zunächst die Zusammensetzung des Virus analysiert und daraus errechnet, welches Material zur Herstellung eines Viruspartikels benötigt wird”, erklärt der Spezialist das Vorgehen. Und: “Wenn man das weiß, kann man verschiedene Szenarien durchspielen und sehen, wie sich die biochemischen Reaktionen in den Wirtszellen während einer Virusinfektion verändern.”

Mögliches Ziel: ein antiviraler Wirkstoff.

In sogenannten Flux-Balance-Studien überprüften die Tübinger Wissenschaftler dann systematisch, welche biochemischen Reaktionen in infizierten Zellen anders ablaufen als in nicht-infizierten Zellen.

Bei ihren weiteren Experimenten konnten die Forscher an diesen Reaktionen ansetzen. Die für das Coronavirus besonders wichtigen Prozesse konnten sie aufspüren, indem sie die ausgewählten Reaktionen gezielt abschalteten. Zum Beispiel die Guanylat-Kinase (GK1), die, wenn sie ausgeschaltet wurde, die Vermehrung des Erregers absolut stoppte.

Auch bei anderen Viruserkrankungen ist GK1 den Angaben zufolge essenziell. Das in alveolären Makrophagen vorkommende Enzym spielt laut der Mitteilung eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Bausteinen der Ribonukleinsäure (RNA) und ist somit maßgeblich am Aufbau viraler RNA, wie z.B. SARS-CoV-2, beteiligt.

“Während die virale Replikation ohne GK1 nicht mehr stattfindet, kann die menschliche Zelle auf andere biochemische Stoffwechselwege umschalten”, so Dräger. Will man das Enzym jedoch mit einem Medikament unterdrücken, ohne dass es beim Menschen schädliche Nebenwirkungen hervorruft, ist das eine wesentliche Voraussetzung.

Mehrere Enzyminhibitoren sind bereits identifiziert und die Forscher der Universität Tübingen bereiten sich nun gemeinsam mit ihrem Hamburger Kooperationspartner Dr. Bernhard Ellinger vom Fraunhofer IME ScreeningPort darauf vor, bereits akzeptierte Inhibitoren möglichst bald auf ihre Wirksamkeit gegen das neueste Coronavirus zu testen (IME).

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