Coronavirus: Hemmstoffe können Vermehrung von SARS-CoV-2 stoppen

SARS-CoV-2: Hemmstoffe für Coronavirus entdeckt

Zwar gibt es in zahlreichen Ländern der Welt Impfprogramme gegen das Coronavirus SARS-CoV-2, doch ob die Pandemie dadurch in den Griff zu bekommen ist, ist noch nicht klar. Die Hoffnungen richten sich auch darauf, dass es gelingt, Medikamente zur Behandlung Infizierter zu finden. Forschende aus Deutschland haben nun Hemmstoffe für das Virus entdeckt. Diese könnten in Zukunft zur Entwicklung von Arzneimitteln dienen.

Noch gibt es keine Arzneimittel gegen die durch das Coronavirus SARS-CoV-2 ausgelöste Erkrankung COVID-19. Doch an zahlreichen Instituten weltweit wird an solchen Medikamenten geforscht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Würzburg haben nun Substanzen identifiziert, die einen Schlüsselschritt der Coronavirus-Vermehrung blockieren.

Virusvermehrung wird gestoppt

Damit sich das Coronavirus SARS-CoV-2 vermehren kann, ist es auf die Hauptprotease als Schlüsselenzym angewiesen, wird in einer Mitteilung der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn erklärt.

Der Erreger lässt sein Genom aus RNA zunächst in einen großen Protein-Strang übersetzen. Die virale Hauptprotease zerschneidet dann dieses Proteinband in kleinere Einheiten, aus denen die neuen Viruspartikel gebildet werden.

„Die Hauptprotease ist ein äußerst vielversprechender Ansatzpunkt der Coronavirus-Wirkstoffforschung”, so Prof. Dr. Christa E. Müller vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn. “Wird dieses Enzym blockiert, dann ist die Virusvermehrung in den Körperzellen gestoppt.”

Die Forschenden entwarfen eine große Anzahl an potenziellen Hemmstoffen basierend auf der Struktur der Hauptprotease und dem Mechanismus, mit dem das wichtige Virusvermehrungsenzym arbeitet.

„Bedingung für einen geeigneten Hemmstoff ist, dass er ausreichend fest an die Hauptprotease bindet und ihr aktives Zentrum blockieren kann”, erklärt Prof. Dr. Michael Gütschow, der am Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn eine eigene Arbeitsgruppe zu solchen Inhibitoren leitet.

Ungeeignete Kandidaten leuchten auf

Dann ging es in die experimentelle Phase. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten für das Hochdurchsatz-Screening ein neues Testsystem. Sie boten der Hauptprotease einen Ausgangsstoff (Substrat) an, an den ein Reportermolekül gekoppelt war.

Spaltete die Protease diese Kopplung katalytisch, war ein fluoreszierendes Leuchten des Produkts messbar. Blockierte jedoch ein gleichzeitig verabreichter Hemmstoff erfolgreich die Aktivität der Protease, kam es nicht zum Aufleuchten.

„Bei den meisten Testverbindungen beobachteten wir keine Enzymhemmung. Aber in seltenen Fällen unseres umfangreichen Tests war die Fluoreszenz unterdrückt: Das waren die erhofften Treffer bei der Suche nach Hemmstoffen für die Virus-Protease”, erläutert Gütschow.

Noch ein weiter Weg bis zum Medikament

Zwei Wirkstoffklassen sind nach dem Hochdurchsatz-Screening der Forschenden besonders vielversprechend, und maßgeschneiderte Verbindungen aus diesen Klassen wurden neu synthetisiert.

Sie kleben an der Hauptprotease wie Kaugummi und blockieren das entscheidende katalytische Zentrum, wodurch die Hauptprotease die Virusvermehrung nicht mehr vorbereiten kann. “Einige der Verbindungen haben sogar noch einen weiteren Effekt”, sagt Müller. „Sie hemmen darüber hinaus ein menschliches Enzym, das dem Virus dabei hilft, in Körperzellen einzudringen.“

Die Beteiligten brachten ganz unterschiedliche Expertisen in die in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ veröffentlichten Studie ein.

„Nur durch die großartige Kooperation ist es uns gelungen, geeignete Wirkstoffkandidaten zu entwerfen, zu synthetisieren und biochemisch zu charakterisieren”, so Gütschow. „Die besten Wirkstoffe stellen vielversprechende Leitstrukturen für die Arzneistoffentwicklung dar“, sagt Müller.

Bis zum Medikament, das bei der Behandlung von COVID-19-Erkrankten eingesetzt werden kann, ist es allerdings noch ein weiter Weg, meint Professor Jochen Bodem von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU).

„Unsere Studie basiert auf Laborexperimenten. Für die Entwicklung von Medikamenten sind noch aufwändige klinische Studien erforderlich“, erklärt der Wissenschaftler in einer Mitteilung. (ad)