07.01.2021 - University of California, San Diego

Naturstoffe mit potentieller Wirksamkeit gegen tödliche Viren

Ein Überblick über die Lebensgeschichte von RNA-Viren, ihre Genetik und die Substanzen, die sie stören könnten, bietet Hoffnung für die Eindämmung zukünftiger Pandemien

Forscher der Scripps Institution of Oceanography und der Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences an der University of California San Diego haben die genomischen und lebensgeschichtlichen Merkmale von drei Klassen von Viren aufgeschlüsselt, die in der Vergangenheit endemische und globale Pandemien verursacht haben, und Naturstoffe - in der Natur produzierte Verbindungen - identifiziert, die das Potenzial haben, ihre Verbreitung zu stören.

In einer Übersichtsarbeit, die im Journal of Natural Products erscheint, beschreiben die Meereschemiker Mitchell Christy, Yoshinori Uekusa und William Gerwick sowie die Immunologin Lena Gerwick die grundlegende Biologie von drei Familien von RNA-Viren und wie sie menschliche Zellen infizieren. Diese Viren verwenden RNA anstelle von DNA, um ihre genetische Information zu speichern, eine Eigenschaft, die ihnen hilft, sich schnell weiterzuentwickeln. Das Team beschreibt dann die Naturstoffe, die nachweislich in der Lage sind, sie zu hemmen, und zeigt mögliche Behandlungsstrategien auf.

"Wir wollten die Viren, die für diese tödlichen Ausbrüche verantwortlich sind, bewerten und ihre Schwachstellen identifizieren", sagt Christy, der Erstautor. "Wir betrachten ihre Gemeinsamkeiten und zeigen mögliche Strategien auf, um ihre Replikation und Verbreitung zu bekämpfen. Wir stellen fest, dass natürliche Produkte eine wertvolle Quelle für Inhibitoren sind, die als Grundlage für die Entwicklung neuer Medikamente dienen können, die auf diese Viren abzielen."

Das Forschungsteam stammt vom Scripps Oceanography's Center for Marine Biotechnology and Biomedicine (CMBB), das chemische Verbindungen, die in der Meeresumwelt gefunden werden, sammelt und auf ihre potenzielle Wirksamkeit als Antibiotika, Krebsmedikamente und andere Produkte mit medizinischem Nutzen analysiert. Ein als Marizomib bekanntes Medikament ist Anfang 2020 in die Endphase der klinischen Studien als potenzielle Behandlung für Hirntumore eingetreten. Das Medikament stammt von einer Gattung von Meeresbakterien, die CMBB-Forscher ursprünglich 1990 in Sedimenten des Meeresbodens gesammelt hatten.

Die Forscher, die von den National Institutes of Health und dem UC San Diego Chancellor's Office finanziert werden, präsentieren einen Überblick über die Struktur von Viren der Familien Coronaviridae, Flaviviridae und Filoviridae. Innerhalb dieser Familien gibt es Viren, die zu COVID-19, Dengue-Fieber, West-Nil-Enzephalitis, Zika, Ebola und Marburg-Krankheitsausbrüchen geführt haben. Das Team identifiziert dann Verbindungen, die von marinen und terrestrischen Organismen produziert werden und nachweislich gegen diese Viren wirken. Es wird angenommen, dass diese Verbindungen eine molekulare Architektur haben, die sie zu potenziellen Kandidaten für die Verwendung als Virusinhibitoren macht, die Viren daran hindern, in gesunde menschliche Zellen einzudringen oder sich zu vermehren. Das Ziel der Überprüfung, so die Forscher, war es, den Prozess der Medikamentenentwicklung zu verbessern, wenn neue Pandemien auftauchen, damit die Eindämmung der Krankheitsausbreitung angesichts neuer Bedrohungen beschleunigt werden kann.

"Es ist einfach gesunder Menschenverstand, dass wir die notwendige Infrastruktur schaffen sollten, um Behandlungen schneller zu entwickeln, wenn zukünftige Pandemien auftreten", so die Schlussfolgerung der Studie. "Eine solche Empfehlung ist die Erstellung und Pflege internationaler Substanzbibliotheken mit Substanzen, die antivirale, antibakterielle oder antiparasitäre Aktivität besitzen."

Um dieses Ziel zu erreichen, so die Forscher, müssten internationale Vereinbarungen getroffen werden, die Fragen des geistigen Eigentums, der Rechte und Pflichten von Forschern und andere komplexe Themen regeln.

Und während es bemerkenswerte Fortschritte bei der Entwicklung von Impfstoffen gegen die SARS-CoV-2-Infektion gegeben hat, sind wirksame antivirale Medikamente auch für die Behandlung der COVID-19-Infektion bei ungeimpften Personen oder in Fällen, in denen die Wirksamkeit eines Impfstoffs im Laufe der Zeit abnimmt, dringend erforderlich, so die Forscher. Während mehrere antivirale Moleküle für den Einsatz in der Klinik untersucht wurden, wie z.B. Remdesivir, Lopinavir-Ritonavir, Hydroxychloroquin und Typ-I-Interferon-Therapie, haben alle in groß angelegten Studien eine begrenzte oder keine Wirksamkeit gezeigt. Wirksame antivirale Medikamente müssen erst noch entdeckt und entwickelt werden.

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