Neben präventiven Maßnahmen, wie Impfkampagnen und Kontaktreduzierungen, ist es ebenso wichtig, möglichst schnell wirksame Therapien und Medikamente gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln. Bis heute gibt es nur wenige vielversprechende Therapieansätze. Forschende des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut – (Leibniz-HKI), der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Julius-Maximilians-Universität Würzburg sowie des Heinrich-Pette-Instituts, Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie in Hamburg, vereinen ihre Expertisen in den Bereichen Wirkstoffentwicklung, Infektionsmedizin und Virologie, um gemeinsam einen Beitrag zur Bewältigung der COVID-19-Pandemie zu leisten.
Ziel des Projekts ist, einen neuartigen Therapieansatz für SARS-CoV-2-Infektionen zu entwickeln. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen außerdem dazu beitragen, bei möglichen künftigen Infektionsausbrüchen mit anderen Erregern rasch neue Therapeutika entwickeln zu können. Die Wissenschaftler/-innen wollen das menschliche Immunsystem dazu bringen, die Viruspartikel eigenständig zu erkennen und zielgerichtet zu beseitigen: Dabei machen sie sich die hochspezifische Wechselwirkung zwischen Virus und menschlicher Zelle zunutze: Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip interagiert ein Oberflächenprotein – das sogenannte Spike-Protein – des SARS-Coronavirus-2 mit Rezeptoren menschlicher Zellen. Aufgrund seiner geringen Größe und durch die Aufnahme ins Zellinnere können menschliche Immunzellen, die sogenannten Fresszellen, das Virus nicht in sich aufnehmen und zerstören.
Analyse der Wirkstoffe durch Laboruntersuchungen
Axel Brakhage, Sprecher von InfectControl und Direktor des Leibniz-HKI: „Wir entwickeln maßgeschneiderte Aggregate, die dem Rezeptor der menschlichen Zelle nachempfunden sind. Unsere Hoffnung ist, dass die Viren schließlich an den künstlichen Rezeptor binden und nicht an die menschliche Zelle. So könnten die Zellen des Immunsystems die Viren erkennen und eigenständig eliminieren“, so der Mikrobiologe und Molekularbiologe, der auch einen Lehrstuhl an der Universität Jena innehat.
Der Chemiker Florian Kloß ergänzt: „Wir werden die potenziellen neuen Wirkstoffe durch Laboruntersuchungen auf Funktionalität und Verträglichkeit analysieren und Möglichkeiten für die therapeutische Nutzung prüfen.“ Er leitet die Transfergruppe Antiinfektiva am Leibniz-HKI und widmet sich mit seinem Team der präklinischen und frühen klinischen Entwicklung aussichtsreicher Wirkstoffe.
Synthetische Makromoleküle
„Die Basis der maßgeschneiderten Aggregate sind synthetische Makromoleküle, die mit den Rezeptoreinheiten dekoriert werden. Diese Makromoleküle werden nachfolgend zu Nanopartikeln formuliert. Mit den Rezeptoreinheiten auf der Oberfläche sind die Partikel bereit, die Viren an sich zu binden“, erklärt Ulrich S. Schubert, Chemiker und Materialwissenschaftler an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Er leitet als Sprecher den Sonderforschungsbereich „PolyTarget“ der DFG, der sich mit neuen Pharmapolymeren und innovativen Nanopartikeln für die personalisierte Nanomedizin beschäftigt.
Die Würzburger Virologin Simone Backes und der Immunologe Georg Gasteiger, Leiter der Max Planck Forschungsgruppe für Systemimmunologie an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, werden dann untersuchen, ob die am Leibniz-HKI entwickelten Wirkstoffe eine Coronavirus-Infektion verhindern können: Sie wollen herausfinden, ob die künstlichen Aggregate die Coronaviren tatsächlich markieren und für einen Angriff durch das menschliche Immunsystem sichtbar machen.
Evaluierung der antiviralen Wirkstoffe gegen SARS-CoV-2
„Im Vorhaben werden wir zusätzlich die antiviralen Eigenschaften der neuen Wirkstoffe gegen SARS-CoV-2 in einem humanen Lungenmodell evaluieren“, fügt Gülsah Gabriel hinzu. Sie leitet die Abteilung „Virale Zoonosen-One Health“ am Heinrich-Pette-Institut, Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie in Hamburg. Gemeinsam mit ihrem Team erforscht sie die molekularen Mechanismen der Virusübertragung zwischen verschiedenen Arten sowie die Pathogenese von zoonotischen Viren.
Quelle: idw/Leibniz-HKI, 15.01.2021
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