13.05.2022 - Université catholique de Louvain

Blockieren von Spike-Fängern zur Abwehr von COVID

Hoffnung auf die Entwicklung eines antiviralen Mittels in Form eines Aerosols

Trotz der Wirksamkeit der weltweiten Impfkampagnen besteht die von Covid-19 ausgehende Bedrohung weiter. Erstens könnte eine neue SARS-CoV-2-Variante entstehen, die möglicherweise nicht auf die derzeitigen Impfstoffe anspricht. Zweitens ist die langfristige Wirksamkeit der Impfstoffe nach wie vor unbekannt. Und schließlich werden immer wieder Fälle von akuten Infektionen gemeldet. Bislang gibt es keine wirksame Behandlung.

Um ein Virostatikum zu entwickeln, das eine Infektion verhindert, muss man zunächst die genauen Mechanismen (auf molekularer Ebene) verstehen, die das Virus zur Infektion einer Zelle nutzt. An dieser Aufgabe hat das Team von David Alsteens, Forscher am Institut für Biomolekularwissenschaften und -technologien der Universität Löwen (UCLouvain), Belgien, in den letzten zwei Jahren gearbeitet. In einer Studie, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, untersuchten sie die Interaktion zwischen Sialinsäuren (SA), einer Art von Zuckerresten auf der Oberfläche von Zellen, und dem Spike (S)-Protein von SARS-CoV-2 (mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie). Das Ziel? Seine Rolle im Infektionsprozess zu verstehen.

Was wissen wir bereits? Dass alle Zellen mit Zuckerresten verziert sind. Und welchem Zweck dienen diese Zucker? Sie fördern die Zellerkennung, wodurch die Viren ihre Ziele leichter identifizieren können. Aber auch, um ihre Anheftungsstelle zu erleichtern, damit sie in ihre Wirtszelle eindringen und so ihre Infektion einleiten können.

Was haben die Forscher der UCLouvain entdeckt? Sie identifizierten eine Variante dieser Zucker (9-O-acetyliert), die stärker mit dem S-Protein interagiert als andere Zucker. Kurz gesagt, sie haben das Schlüsselbund gefunden, das es den Viren ermöglicht, die Zelltür zu öffnen. Warum eine Reihe von Schlüsseln? Das Virus besteht aus einer Reihe von Spike-Proteinen mit einem Saugnapfeffekt, der es ihnen ermöglicht, sich an die Zelle zu binden und schließlich einzudringen. Je mehr Schlüssel das Virus findet, desto besser ist die Interaktion mit der Zelle und desto weiter öffnet sich die Tür. Daher ist es wichtig, herauszufinden, wie es dem Virus gelingt, die Eintrittsschlüssel zu vermehren.

Hier setzt die zweite Entdeckung der Forscher der UCLouvain an: Sie beschlossen, das Virus in seiner eigenen Falle zu fangen, indem sie es daran hinderten, sich an seine Wirtszelle zu binden. Und wie? Indem sie die Anheftungspunkte des S-Proteins blockieren und so jede Interaktion mit der Zelloberfläche unterdrücken. Als ob man ein Vorhängeschloss an das Schloss der Zelle angebracht hätte. Eine der Voraussetzungen dafür ist, dass die Wechselwirkung zwischen dem Virus und dem Mittel, das es blockiert, stärker ist als die zwischen dem Virus und der Zelle. In diesem speziellen Fall haben die Wissenschaftler gezeigt, dass multivalente Strukturen (oder Glycocluster) mit mehreren 9-O-acetylierten Sialinsäuren auf ihrer Oberfläche (die berühmte Zuckervariante, die das Team der UCLouvain entdeckt hat) sowohl die Bindung als auch die Infektion durch SARS-CoV-2 blockieren können. Wenn sich das Virus nicht an die Zellen bindet, kann es nicht eindringen und stirbt daher (Lebensdauer 1 bis 5 Stunden). Diese blockierende Wirkung verhindert eine Infektion.

Im Rahmen der Covid-19-Pandemie richteten sich die verschiedenen Impfstoffe in erster Linie gegen die SARS-CoV-2-Mutationen, nicht aber gegen das Virus als Ganzes. Die Entdeckung der UCLouvain hat den Vorteil, dass sie auf das Virus wirkt, unabhängig von den Mutationen.

Wie geht es nun weiter? Das Team der UCLouvain wird Tests an Mäusen durchführen, um diese Blockierung der Virusbindungsstellen anzuwenden und zu beobachten, ob dies auf den Organismus wirkt. Die Ergebnisse dürften bald vorliegen und zur Entwicklung eines antiviralen Mittels auf der Grundlage dieser Zucker führen, das im Falle einer Infektion oder eines risikoreichen Kontakts als Aerosol verabreicht wird.

Diese Entdeckung ist auch für die Zukunft interessant, um andere Viren mit ähnlichen Bindungsfaktoren zu bekämpfen.

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