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Inhaltsverzeichnis
Die wichtigsten Erkenntnisse
- Neue Studien identifizieren 128 molekulare Ziele, die angegriffen werden könnten, um die Ausbreitung von Coronaviren auf andere Zellen zu stoppen.
- Das Transmembranprotein 41 B wird auch mit der Unterstützung der Virusreplikation des Zika-Virus in Verbindung gebracht.
- Die Deaktivierung dieses Proteins könnte möglicherweise für antivirale Therapien nützlich sein.
Während ein COVID-19-Impfstoff als Lichtblick am Ende der Pandemie gefeiert wird, bereitet ein Forscherteam der NYU einen Plan B vor. Die Ergebnisse zweier ihrer in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Studien zeigen, dass die Hemmung spezifischer Proteine die Replikation des SARS-CoV-2-Virus und damit letztlich die Entstehung von COVID-19-Infektionen verhindern kann.
Wie verursacht SARS-CoV-2 eine Infektion?
Um sich zu replizieren, muss ein Virus seine genetische Information auf eine Wirtszelle übertragen. Eric J. Yager, PhD , außerordentlicher Professor für Mikrobiologie am Albany College of Pharmacy and Health Sciences und am Center for Biopharmaceutical Education and Training, sagt, dass Viren nicht über die Maschinerie verfügen, um ihre eigenen Proteine herzustellen und sich zu reproduzieren. Daher ist die Entführung von Zellen für ihr Überleben notwendig.
SARS-CoV-2 verwendet ein Spike-Protein, um sich an den ACE2-Rezeptor auf der Oberfläche menschlicher Zellen zu binden. Das Spike-Protein fungiert als Schlüssel, der sich an den ACE2-Rezeptor heftet. Dies ermöglicht dem Virus den Eintritt in die Zelle.
Um sicherzustellen, dass die Entführung erfolgreich ist, manipuliert SARS-CoV-2 laut Yager die schützende Fettschicht, die die Zelle umgibt.
„Zellmembranen bestehen aus einer Vielzahl von Lipidmolekülen“, sagt Yager, der nicht an den beiden Zellstudien beteiligt war , gegenüber Health Life Guide. „Dementsprechend haben Wissenschaftler herausgefunden, dass mehrere klinisch relevante Viren in der Lage sind, den Lipidstoffwechsel der Wirtszelle zu verändern, um eine Umgebung zu schaffen, die für die Bildung und Freisetzung infektiöser Viruspartikel günstig ist.“
Einmal im Körper, kann das Virus die Zelle zwingen, weitere Kopien von ihm zu erstellen. „Viren nutzen die Maschinerie und Biosynthesewege der Wirtszelle für die Genomreplikation und die Produktion viraler Nachkommen“, sagt Yager.
Um eine Infektion mit COVID-19 zu verhindern, müssen Forscher das Eindringen des Virus in die Zellen stoppen.
Die laufende Coronavirus-Forschung konzentriert sich auf die Blockierung des Spike-Proteins. Tatsächlich funktionieren die von Pfizer/BioNTech und Moderna entwickelten COVID-19- mRNA-Impfstoffe , indem sie den Zellen einen nicht permanenten Satz von Anweisungen geben, um vorübergehend das Spike-Protein des Virus zu erzeugen. Das Immunsystem erkennt das Spike-Protein als fremden Eindringling und zerstört es schnell. Durch die Erfahrung kann sich das Immunsystem diese Anweisungen jedoch merken. Sollte das echte Virus also jemals in Ihren Körper eindringen, hat Ihr Immunsystem Abwehrkräfte vorbereitet, um dagegen anzukämpfen.
Obwohl das Spike-Protein ein gutes Ziel sein könnte, vermuten die Forscher der Cell- Studie, dass es möglicherweise nicht das einzige ist.
„Ein wichtiger erster Schritt im Kampf gegen eine neue ansteckende Krankheit wie COVID-19 besteht darin, die molekulare Landschaft zu kartieren, um zu sehen, welche möglichen Ziele man im Kampf haben kann“, sagt Dr. John T. Poirier, Assistenzprofessor für Medizin am NYU Langone Health und Co-Autor der beiden Studien in einer aktuellen Pressemitteilung . „Der Vergleich eines neu entdeckten Virus mit anderen bekannten Viren kann gemeinsame Schwächen aufdecken, die hoffentlich als Katalog potenzieller Schwachstellen für künftige Ausbrüche dienen können.“
Untersuchung anderer potenzieller Ziele
Die Forscher wollten herausfinden, welche molekularen Bestandteile menschlicher Zellen SARS-CoV-2 übernimmt, um sich selbst zu kopieren. Sie nutzten CRISPR-Cas9, um ein einzelnes Gen in einer menschlichen Zelle zu inaktivieren. Insgesamt schalteten sie die Funktion von 19.000 Genen aus. Anschließend wurden die Zellen SARS-CoV-2 und drei weiteren Coronaviren ausgesetzt, von denen bekannt ist, dass sie Erkältungen verursachen.
Aufgrund der Virusinfektion starben viele Zellen. Die überlebenden Zellen konnten aufgrund des inaktivierten Gens überleben, das nach Ansicht der Autoren für die Replikation von entscheidender Bedeutung sein muss.
Insgesamt fanden die Forscher 127 molekulare Pfade und Proteine, die die vier Coronaviren benötigten, um sich erfolgreich zu kopieren.
Zusätzlich zu den 127 identifizierten Proteinen beschlossen die Forscher, sich auf ein Protein namens Transmembranprotein 41 B (TMEM41B) zu konzentrieren.
Ihre Entscheidung stützte sich auf Informationen aus einer Studie aus dem Jahr 2016, die zeigte, dass TMEM41B für die Replikation des Zika-Virus von entscheidender Bedeutung ist.5 Während die Aufgabe dieses Proteins darin besteht, zellulären Abfall zu beseitigen, indem es ihn in eine Fettschicht einhüllt, vermuten die Forscher dass Coronaviren dieses Fett möglicherweise als eine Art Versteck nutzen können.
Was das für Sie bedeutet
Während wir auf einen allgemein verfügbaren Impfstoff warten, arbeiten Forscher weiter an der Entwicklung von COVID-19-Behandlungen. Indem sie TMEM41B ins Visier nehmen, könnten Wissenschaftler antivirale Therapien entwickeln, die darauf abzielen, schwere Erkrankungen zu verhindern, indem sie die Ausbreitung des Coronavirus im Rest des Körpers stoppen.
Zielproteine für die Arzneimittelentwicklung
Das gezielte Angreifen viraler Proteine ist keine neue Strategie, sagt Yager. Sie funktioniert auch bei der Behandlung bakterieller Infektionen.
„Antibiotika wie Doxycyclin, Streptomycin und Erythromycin beeinträchtigen die Fähigkeit des bakteriellen 70S-Ribosoms, bakterielle Proteine zu synthetisieren“, sagt Yager. „Antibiotika wie Rifampicin hemmen die Synthese bakterieller mRNA, die als Bauplan für die Synthese bakterieller Proteine dient.“
Die Forscher glauben, dass TMEM41B und andere Proteine potenzielle Ziele für zukünftige Therapien sein könnten.
„Zusammengenommen stellen unsere Studien den ersten Beweis dafür dar, dass Transmembranprotein 41 B ein entscheidender Faktor für Infektionen mit Flaviviren und, bemerkenswerterweise, auch mit Coronaviren wie SARS-CoV-2 ist“, sagte Poirier in einer Pressemitteilung . „Während die Hemmung von Transmembranprotein 41 B derzeit ein Top-Kandidat für zukünftige Therapien zur Eindämmung einer Coronavirus-Infektion ist, haben unsere Ergebnisse über hundert andere Proteine identifiziert, die ebenfalls als potenzielle Wirkstoffziele untersucht werden könnten.“
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