31.03.2020

Coronavirus-Proteine kommen in den Röntgenblick

Screening soll Fahndung nach einem Wirkstoff beschleunigen.

Bis­lang gibt es kein Mittel zur Be­handlung der In­fektion mit dem Corona­virus. Weltweit suchen For­schungs­gruppen daher in­tensiv nach An­satz­punkten für einen Wirkstoff gegen SARS-CoV-2. Eine am Deut­schen Elektro­nen-Syn­chrotron DESY be­gonnene Ver­suchs­reihe nimmt drei Schlüs­selprote­ine des Erregers unter die Lupe und könnte bei Erfolg die Su­che nach einem Medika­ment er­heblich verkür­zen.

Abb.: Die Messstation P11 für Biomoleküle an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA...
Abb.: Die Messstation P11 für Biomoleküle an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III. (Bild: DESY, Heiner Müller-Elsner)

Dabei werden rund 3700 be­reits existie­rende und größten­teils schon zu­gelas­sene Wirk­stoffe darauf geprüft, ob sie auch ge­gen das neue Corona­virus hel­fen. „Wir haben gerade das erste Plasmid bekom­men, um ein ers­tes Pro­tein her­zustel­len, das für den Repro­duktions­prozess des Virus eine Rolle spielt“, berichtet DESY-Forscher Alke Me­ents. „Damit werden wir prü­fen, wel­che Wirk­stoffe an dieses Protein binden.“ Für die entspre­chenden Röntgen­messun­gen fährt DESY seine For­schungs­licht­quelle PETRA III wieder hoch.

Viren können sich al­lein nicht vermeh­ren. Sie kapern dazu Zel­len ihres Wirts, schleu­sen ihr eigenes Erbgut in diese ein und brin­gen sie so dazu, neue Vi­ren her­zustel­len. Bei allen die­sen Schritten spielen Proteine eine wichtige Rolle. Gelingt es, ein entschei­dendes Protein zu blo­ckieren, lässt sich der Zyk­lus unter Umstän­den un­terbre­chen, das Virus kann sich nicht mehr vermeh­ren, und die Infek­tion ist damit be­siegt.

Die Wissen­schaftler von DESY, den Uni­versitä­ten Ham­burg und Lübeck sowie vom Fraun­hofer-Institut für Mole­kularbio­logie und Ange­wandte Oekolo­gie (IME) verfolgen bei ihrer Suche nach ei­nem sol­chen Mittel den An­satz der Struktur­biologie: Mit Röntgen­licht von DESYs For­schungs­licht­quelle PETRA III lässt sich die drei­dimensi­onale räumli­che Struktur von Pro­teinen auf 0,1 Nanome­ter ge­nau dar­stellen – eine Auf­lösung, die die Ansicht einzelner Atome gestat­tet.

Rönt­gen­struk­tur­ana­lyse: Be­schleu­nigte Elek­tronen (blau)...
Rönt­gen­struk­tur­ana­lyse: Be­schleu­nigte Elek­tronen (blau) sen­den beim Flug durch einen Un­du­lator (links) Rönt­gen­licht (orange) aus, das auf einen Kris­tall (Mitte) aus Bio­mo­le­kü­len ge­lenkt wird. Der Kris­tall lenkt das Rönt­gen­licht ab und er­zeugt so ein cha­rak­teris­ti­sches Streu­bild auf dem De­tek­tor (rechts), aus dem sich die Struk­tur der Mo­le­kü­le er­rech­nen lässt (ganz rechts). (Bild: DESY, Cyprian Lothringer)

„Wenn wir in der um­fangrei­chen Da­tenbank mit be­kannten Wirkstof­fen einen Stoff fin­den, der beson­ders gut an eines der Schlüs­selprote­ine bin­det, wer­den For­scher an der Uni­versität Lübeck im Labor untersu­chen, ob er auch die Pro­teinakti­vität hemmt“, berichtet Meents. In einem dritten Schritt testet das Ham­burger Bern­hard-Nocht-Institut für Tro­penme­dizin dann in Zellkultu­ren, ob der Stoff die Virus­vermeh­rung aus­bremst oder gar verhin­dert. Der auf diese Weise gefun­dene Kandidat zur Be­kämp­fung von SARS-CoV-2 könnte erheblich schneller als eine neu ent­wickelte Verbin­dung in klini­schen Studien einge­setzt wer­den.

Wann und ob über­haupt diese Su­che von Erfolg gekrönt sein wird, lässt sich bei der­artigen Studien nicht vorher­sagen. „Norma­lerweise ist so ein Projekt auf etwa zwei Jahre an­gelegt. Wenn man das mit Nach­druck be­treibt, geht es natürlich schnel­ler“, be­richtet Meents und hofft auf ei­nem Glücks­treffer am An­fang der Messrei­hen, der bereits nach ei­nigen Wochen einen ersten mögli­chen Wirk­stoffkan­didaten liefert. Dieser könnte dann in Zellkultu­ren und später in Tiermo­dellen getestet werden. Gleich­zeitig dämpft der For­scher aber auch die Hoff­nung. Die Experi­mente stünden ganz am Anfang der Wirk­stoffent­wicklung, und es sei meis­tens ein langer Prozess bis zum fertigen Medika­ment.

DESY / LK

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