Wissenschaftler schmieden Waffen für den Kampf gegen das Corona-Virus

Microscopic images help identifying the weak spots of our enemy: Corona virus

Mit Hilfe eines Elektronenmikroskops können Wissenschaftler die Schwachstellen des Corona Virus aufspüren. Konstantin Kolosov, Pixabay

Eine Option im Kampf gegen das Coronavirus (SARS-CoV-2) ist es, seine Schwachstellen zu finden. Struktur-Modelle können helfen, die Wirksamkeit bereits vorhandener antiviraler Medikamente gegen den neuen Erreger vorherzusagen und somit geeignete Mittel zu identifizieren. Wie das funktioniert wurde am 10.04.2020 von chinesischen und australischen Forschern in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Bisher sind weltweit rund 160.000 Menschen an den Folgen von SARS-CoV-2 gestorben. Noch ist das Virus ein übermächtiger Gegner und wird es auch bleiben, bis wir einen Weg finden, uns zu wehren. Die Entwicklung und Zulassung eines Impfstoffs könnten jedoch noch mindestens ein Jahr dauern. Eine schnellere Lösung wäre die Verwendung von Antiviren-Medikamenten, die bereits auf dem Markt sind. Diese könnten zumindest die Symptome der COVID-19-Erkrankung dämpfen und damit die Sterblichkeitsrate senken.

Diese vorhandenen Medikamente wurden jedoch entwickelt, um andere Viren zu bekämpfen. Sie könnten auch gegen Corona wirksam sein, aber vielleicht in geringerem Maße. Daher müssen die Medikamente erst getestet werden, wie es gerade getan wird. Es wäre jedoch besser, die Wirksamkeit eines Arzneimittels vorherzusehen, bevor man es testet, da man so ungeeignete Mittel schneller aussortieren kann. Chinesische und australische Wissenschaftler haben dies mittels eines Computermodells virtuell probiert.

Die Struktur eines Corona Virus zu kennen kann dabei helfen, ein Medikament dagegen zu finden.

Bild von PIRO4D, Pixabay

Ein Virus ist sehr einfach aufgebaut und besteht dennoch aus verschiedenen Teilen mit spezifischen Funktionen. Viele Wissenschaftler untersuchen weltweit die Struktur von SARS-CoV-2, um seine Achillesferse zu finden. Sie wollen Bereiche identifizieren, auf die antivirale Medikamente abzielen könnten. Eine mögliche Schwachstelle ist ein Protein-Komplex, der für die Vermehrung des Virus von entscheidender Bedeutung ist. Antivirale Medikamente, wie das Mittel gegen Ebola, Remdesivir, wirken im Allgemeinen, indem sie an diese Stelle andocken und so die Virus-Replikation verhindern.

Dadurch bleibt die Anzahl der Krankheitserreger gering und erleichtert es dem Körper mit dem Eindringling fertigzuwerden. Damit ein Medikament gegen SARS-COV-2 wirkt, ist es wichtig, dass die Struktur der jeweiligen Substanz genau zu der des Vermehrungs-Komplexes passt. Deren Formen müssen kompatibel sein wie Puzzleteile. Um das zu testen, hat das Team aus chinesischen und australischen Wissenschaftlern ein detailliertes Computermodell des Komplexes erstellt, das auf elektronenmikroskopischen Bildern basiert. Mit diesem Modell können sie testen, wie gut virtuelle Remdesivir-Moleküle zu diesem passen. Und tatsächlich fanden sie heraus, dass die Strukturen des Coronavirus und des Arzneimittels gut übereinstimmen.

Remdesivir zeigt sich auch in klinischen Studien als viel versprechender Kandidat für ein Corona-Medikament, daher sind die Ergebnisse des Computermodells der Nachweis dafür, dass dieser Test funktioniert. Nachdem dieser Beweis erbracht wurde, kann es zur Anwendung kommen: Die Hauptkomponente der Replikationsmaschinerie des SARS-CoV-2 Virus besteht aus sogenannten nichtstrukturellen Proteinen, die einen Komplex bilden. Die Forscher der Modellstudie zeigten, dass es den gleichen Komplex in der Architektur von SARS-CoV-1 gibt, dem Virus, das die Pandemie von 2002-2004 verursacht hat. Obwohl die Struktur von SARS-CoV-2 hier und da etwas kompakter ist und ein kleiner Teil herausragt. Insgesamt ähnelt es auch anderen Krankheitserregern wie dem Polio-Virus, jedoch mit noch größerer Variation. Diese Vergleiche zeigen, dass es mehr Möglichkeiten für andere Medikamente gibt, an das Virus zu binden und somit gegen die COVID-19-Erkrankung wirksam zu sein.

„Die rasche weltweite Verbreitung des COVID-19-Virus hat die Notwendigkeit der Entwicklung neuer Coronavirus-Impfstoffe und -Therapeutika aufgezeigt.”

Nächste Schritte

Die Achillesferse von Corona ist dessen Fortpflanzungssystem. Das Computer-Modell wurde von den Wissenschaftlern, die es entwickelt haben, veröffentlicht, sodass noch mehr Forscher es bei der Suche nach anderen potenziellen Medikamenten verwenden können. Obwohl Remdesivir viel versprechend erscheint, gibt es möglicherweise noch bessere Wirkstoffe, die mit dem Modell gefunden werden können. Darüber hinaus ist es möglich, aus mehreren Substanzen einen starken Cocktail zu mixen. Auf diese Weise könnten sie sich gegenseitig verstärken, wie es bei einem Medikament gegen HIV (Ritonavir) bekannt ist, das einen Wirkstoff gegen Hepatitis C (Danoprevir) positiv beeinflusst. Das Wissen über die Schwachstelle von Corona könnte sogar genutzt werden, um Moleküle spezifisch zu entwerfen und sie als gut angepasste, wirksame Medizin zu verwenden.

„Die Struktur bietet eine Grundlage für das Design neuer, antiviraler Therapeutika (…).“

Auf unterschiedlichen Gebieten wird fieberhaft geforscht und dies wird unser Arsenal mit verschiedenen Waffen füllen, die wir im Kampf gegen das Coronavirus einsetzen können.


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Quellen

  1. Gao, Y., Yan, L., Huang, Y., Liu, F., Zhao, Y., Cao, L., … & Ge, J. (2020). Structure of RNA-dependent RNA polymerase from 2019-nCoV, a major antiviral drug target. bioRxiv.
  2. https://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/corona-moeglicher-durchbruch-mit-medikament-remdesivir-a-52c07b75-4594-4b84-bfa9-877bfdf6dcbe                     Artikel vom 17.4.2020 13:49 Uhr, Autor Janne Kieselbach, Einsicht 17.4.2020 20:18 Uhr.
  3. Wang, M., Cao, R., Zhang, L., Yang, X., Liu, J., Xu, M., … & Xiao, G. (2020). Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro. Cell research30(3), 269-271.
  4. https://www.statnews.com/2020/03/19/an-updated-guide-to-the-coronavirus-drugs-and-vaccines-in-development/          Artikel vom 20.03.2020, Autor Damian Garde, Einsicht 18.04.2020 12:45 Uhr

Published by Katrin Heidemeyer

Katrin Heidemeyer ist Doktorandin im Bereich Biochemie an der Wageningen University and Research. Durch ihre Arbeit möchte sie das Wissen über die Spezifität von Hormon-Signalen in Pflanzen erweitern. Da ihre Interessen über Pflanzenbiologie hinausreichen, schreibt sie in ihrer Freizeit über diverse Themen. Von Ernährung zu Psychologie, der Neugierde sind keine Grenzen gesetzt.

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