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Die zentralen Thesen
- Neue Studien identifizieren 128 molekulare Ziele, mit denen die Ausbreitung von Coronaviren auf andere Zellen verhindert werden könnte.
- Das Transmembranprotein 41 B ist auch mit der Unterstützung der viralen Replikation des Zika-Virus verbunden.
- Die Deaktivierung dieses Proteins kann möglicherweise für antivirale Therapien nützlich sein.
Während ein COVID-19-Impfstoff am Ende der Pandemie als Licht gefeiert wird, bereitet sich ein Forscherteam der NYU auf einen Plan B vor. Die Ergebnisse aus zwei ihrer Studien wurden in der Zeitschrift veröffentlichtZellezeigen, dass die Hemmung spezifischer Proteine die Replikation des SARS-CoV-2-Virus verhindern und letztendlich COVID-19-Infektionen verursachen kann.
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Wie verursacht SARS-CoV-2 eine Infektion?
Ein Virus muss seine genetische Information auf eine Wirtszelle übertragen, um sich zu replizieren. Eric J. Yager, PhD, außerordentlicher Professor für Mikrobiologie am Albany College für Pharmazie und Gesundheitswissenschaften und am Zentrum für biopharmazeutische Aus- und Weiterbildung, sagt, dass Viren nicht über die Maschinerie verfügen, um ihre eigenen Proteine herzustellen und sich zu vermehren. Infolgedessen sind entführte Zellen für ihr Überleben notwendig.
SARS-CoV-2 verwendet ein Spike-Protein, um an den ACE2-Rezeptor zu binden, der sich auf der Oberfläche menschlicher Zellen befindet. Das Spike-Protein fungiert als Schlüssel, der sich an den ACE2-Rezeptor bindet. Dies ermöglicht den viralen Eintritt in die Zelle.
Um sicherzustellen, dass die Entführung ein Erfolg ist, manipuliert SARS-CoV-2 laut Yager die die Zelle umgebende Schutzschicht aus Fett.
"Zellmembranen bestehen aus einer Vielzahl von Lipidmolekülen", sagte Yager, der nicht an dem Paar beteiligt warZelleStudien, erzählt Verywell. "Dementsprechend haben Wissenschaftler herausgefunden, dass mehrere klinisch relevante Viren den Lipidstoffwechsel der Wirtszellen verändern können, um eine Umgebung zu schaffen, die für die Ansammlung und Freisetzung infektiöser Viruspartikel günstig ist."
Einmal drinnen, kann der Virus die Zelle zwingen, mehr Kopien davon anzufertigen. "Viren kooptieren Wirtszellmaschinerie und Biosynthesewege für die Genomreplikation und die Produktion viraler Nachkommen", sagt Yager.
Um eine COVID-19-Infektion zu verhindern, müssen Forscher verhindern, dass das Virus in die Zellen eindringt.
Die laufende Coronavirus-Forschung hat sich auf die Blockierung des Spike-Proteins konzentriert. Tatsächlich arbeiten die von Pfizer / BioNTech und Moderna entwickelten COVID-19-mRNA-Impfstoffe, indem sie den Zellen nicht dauerhafte Anweisungen geben, um das Spike-Protein des Virus vorübergehend zu erzeugen. Das Immunsystem erkennt das Spike-Protein als fremden Eindringling und zerstört es schnell. Die Erfahrung ermöglicht es dem Immunsystem jedoch, sich an diese Anweisungen zu erinnern. Wenn also das echte Virus jemals in Ihren Körper eindringt, hat Ihr Immunsystem Abwehrkräfte vorbereitet, um dagegen anzukämpfen.
Während das Spike-Protein ein gutes Ziel sein kann, haben die Forscher desZelleStudie legen nahe, dass es möglicherweise nicht das einzige ist.
"Ein wichtiger erster Schritt bei der Bewältigung einer neuen Ansteckung wie COVID-19 besteht darin, die molekulare Landschaft abzubilden, um zu sehen, welche möglichen Ziele Sie zur Bekämpfung haben", sagt John T. Poirier, PhD, Assistenzprofessor für Medizin an der NYU Langone Health and Co-Autor der beiden Studien in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung. "Der Vergleich eines neu entdeckten Virus mit anderen bekannten Viren kann gemeinsame Verbindlichkeiten aufdecken, von denen wir hoffen, dass sie als Katalog potenzieller Schwachstellen für zukünftige Ausbrüche dienen."
Untersuchung anderer potenzieller Ziele
Die Forscher suchten nach molekularen Komponenten menschlicher Zellen, die SARS-CoV-2 übernimmt, um sich selbst zu kopieren. Sie verwendeten CRISPR-Cas9, um ein einzelnes Gen in einer menschlichen Zelle zu inaktivieren. Insgesamt haben sie die Funktion von 19.000 Genen ausgeschaltet. Danach wurden die Zellen SARS-CoV-2 und drei anderen Coronaviren ausgesetzt, von denen bekannt ist, dass sie Erkältungen verursachen.
Aufgrund einer Virusinfektion starben viele Zellen. Die lebenden Zellen konnten aufgrund des inaktivierten Gens überleben, was nach Ansicht der Autoren für die Replikation entscheidend sein muss.
Insgesamt fanden die Forscher 127 molekulare Wege und Proteine, die die vier Coronaviren benötigten, um sich erfolgreich zu kopieren.
Zusätzlich zu den 127 identifizierten beschlossen die Forscher, sich auf ein Protein namens Transmembranprotein 41 B (TMEM41B) zu konzentrieren.
Ihre Entscheidung basierte auf Informationen aus einer Studie aus dem Jahr 2016, aus der hervorgeht, dass TMEM41B für die Replikation des Zika-Virus von entscheidender Bedeutung ist. Während dieses Protein die Aufgabe hat, Zellabfälle durch Einwickeln in eine Fettschicht zu beseitigen, schlagen die Forscher Coronaviren vor in der Lage sein, dieses Fett als eine Art Versteck zu verwenden.
Was dies für Sie bedeutet
Während wir auf einen öffentlich verfügbaren Impfstoff warten, entwickeln die Forscher weiterhin COVID-19-Behandlungen. Durch die gezielte Behandlung von TMEM41B können Wissenschaftler möglicherweise antivirale Therapien entwickeln, die sich auf die Verhinderung schwerer Krankheiten konzentrieren, indem sie verhindern, dass sich das Coronavirus auf den Rest des Körpers ausbreitet.
Targeting von Proteinen für die Arzneimittelentwicklung
Das Targeting viraler Proteine ist laut Yager keine neuartige Strategie. Es funktioniert auch bei der Behandlung von bakteriellen 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 von bakterieller mRNA, die als Blaupause für die Synthese von bakteriellen Proteinen verwendet wird."
Die Forscher glauben, dass TMEM41B und andere Proteine potenzielle Ziele für zukünftige Therapien sein könnten.
"Zusammen stellen unsere Studien den ersten Beweis für das Transmembranprotein 41 B als kritischen Faktor für die Infektion durch Flaviviren und bemerkenswerterweise auch für Coronaviren wie SARS-CoV-2 dar", sagte Poirier in einer Pressemitteilung. "Während die Hemmung des Transmembranproteins 41 B derzeit ein Top-Anwärter für zukünftige Therapien zur Beendigung der Coronavirus-Infektion ist, haben unsere Ergebnisse über hundert andere Proteine identifiziert, die ebenfalls als potenzielle Wirkstofftargets untersucht werden könnten."
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