Wissenschaftler bereiten sich auf die nächste Coronavirus-Pandemie vor - vielleicht im Jahr 2028?
Neues Wirkstofftarget für zukünftige und aktuelle Coronaviren gefunden
Wissenschaftler bereiten sich bereits auf eine mögliche nächste Coronavirus-Pandemie vor und folgen damit dem siebenjährigen Muster seit 2004.
Symbolbild
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In zukunftsweisender Forschung haben Wissenschaftler der Northwestern University Feinberg School of Medicine ein neues Ziel für ein Medikament zur Behandlung von SARS-CoV-2 identifiziert, das auch ein neu auftretendes Coronavirus beeinflussen könnte.
"Gott bewahre, dass wir das brauchen, aber wir werden bereit sein", sagte Karla Satchell, Professorin für Mikrobiologie-Immunologie an der Feinberg, die ein internationales Team von Wissenschaftlern leitet, um die wichtigen Strukturen des Virus zu analysieren. Das Northwestern-Team hatte zuvor die Struktur eines Virusproteins namens nsp16 kartiert, das in allen Coronaviren vorhanden ist. Diese neue Studie liefert wichtige Informationen, die bei der Entwicklung von Medikamenten gegen zukünftige Coronaviren sowie gegen SARS-CoV-2 helfen könnten.
"Es besteht ein großer Bedarf an neuen Ansätzen zur Medikamentenentwicklung, um die SARS-CoV-2/COVID-19-Pandemie und Infektionen durch zukünftige Coronaviren zu bekämpfen", so Satchell.
"Die Idee ist, dass dieses zukünftige Medikament in einem frühen Stadium der Infektion wirkt", sagte Satchell. "Wenn jemand in Ihrer Umgebung das Coronavirus bekommt, würden Sie zur Apotheke rennen, um Ihr Medikament zu holen und es für drei oder vier Tage einnehmen. Wenn Sie krank wären, würden Sie nicht so krank werden."
Satchells Team hat drei neue Proteinstrukturen in dreidimensionalen Ansichten kartiert oder "gelöst" und eine geheime Kennung in der Maschinerie entdeckt, die dem Virus hilft, sich vor dem Immunsystem zu verstecken.
Sie entdeckten eine Coronavirus-spezifische Tasche in dem Protein nsp16, die das virusgenomische Fragment bindet, das von einem Metallion an seinem Platz gehalten wird. Das Fragment wird vom Coronavirus als Vorlage für alle viralen Bausteine verwendet.
Aus diesem Grund, so Satchell, gibt es das Potenzial, ein Medikament herzustellen, das in diese einzigartige Tasche passt und die Funktion dieses Proteins des Coronavirus blockieren würde. Es würde die Funktion eines ähnlichen Proteins aus menschlichen Zellen, dem die Tasche fehlt, nicht blockieren. Ein solches Medikament würde also nur gegen das Eindringlingsprotein wirken.
Nsp16 gilt als eines der viralen Schlüsselproteine, das durch Medikamente gehemmt werden könnte, um das Virus kurz nach der Exposition einer Person zu stoppen. Das Ziel ist es, das Virus frühzeitig zu stoppen, bevor die Menschen zu krank werden. Da nur wenig über nsp16 geforscht wurde, hat Satchells Team daran gearbeitet, Schlüsselinformationen über dieses Protein zu generieren und arbeitet mit Chemikern zusammen, die die Informationen nutzen werden, um Medikamente gegen das Protein zu entwickeln.
Während einige der Coronavirus-Proteine stark variieren, ist nsp16 bei den meisten von ihnen nahezu identisch. Die einzigartige Tasche, die von Satchells Gruppe entdeckt wurde, ist in allen verschiedenen Coronavirus-Mitgliedern vorhanden. Das bedeutet, dass Medikamente, die auf diese Tasche abgestimmt sind, gegen alle Coronaviren wirken sollten, auch gegen ein Virus, das in der Zukunft auftaucht. Und es sollte gegen die Erkältung wirken, die durch ein Coronavirus verursacht wird.
Satchell stellt sich vor, dass jedes Medikament, das aus der Entdeckung der Coronavirus-Tasche durch ihr Team entwickelt wird, Teil eines Behandlungscocktails sein könnte, der von Patienten in einem frühen Stadium der Krankheit eingenommen wird. Dazu könnten Medikamente gehören, die ähnlich wie Remdesivir wirken, ein Medikament, das das Virus daran hindert, die Vorlage für die Bausteine zu produzieren, die es braucht, um sich zu replizieren.
Das Team hinter der Entdeckung
Das Northwestern-Team im Center for Structural Genomics of Infectious Diseases (CSGID) hat dieses Protein exprimiert, gereinigt und kristallisiert. Die Idee zu dem Projekt hatte der Erstautor der Studie, George Minasov, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Mikrobiologie-Immunologie bei Feinberg. Er arbeitete mit der Feinberg-Forschungsprofessorin Ludmilla Shuvalova zusammen, um das Protein zu kristallisieren, und auch mit der Post-Doc-Stipendiatin Monica Rosas-Lemus, die einen Test entwickelte, um die Funktion des Proteins anhand der Informationen aus der Struktur zu testen.
Das Team arbeitete mit dem Forscher Andrew Mesecar von der Purdue University zusammen, der bei den biochemischen Tests half. Die Daten zur Struktur wurden vom Life Sciences Collaborative Access Team an der Advanced Photon Source der Argonne National Laboratories von Joseph Brunzelle gesammelt. Minasov löste die Struktur anhand der gesammelten Daten. Dieses Projekt ist eines von vielen, die vom CSGID durchgeführt wurden, um mit Hilfe der Strukturbiologie die Biologie des Virus zu verstehen, das für die COVID-19-Pandemie verantwortlich ist.
Insgesamt hat das Zentrum wesentliche Beiträge zur Entwicklung von Impfstoffen, Medikamenten und Diagnostika geleistet. Das internationale Team hat mehr als 70 verschiedene virale Strukturen gelöst, um die virale Proteinstruktur, Wechselwirkungen mit möglichen Medikamenten und Interaktionen mit Antikörpern aufzudecken. Diese Arbeit wird der weltweiten Gemeinschaft frei zur Verfügung gestellt, um die Entwicklung neuer Therapien gegen das Coronavirus zur Bekämpfung von COVID-19 und zukünftigen Pandemien zu beschleunigen.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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