Deutsche Märkte geschlossen

Covid-19: Lübecker Forscher finden Hemmstoff

Sandra Alter
Freiberufliche Journalistin

Wissenschaftler der Uni Lübeck entschlüsselten eine wichtige Struktur des Coronavirus SARS-CoV-2. Auf dieser Grundlage ist es nun möglich, antivirale Arzneimittel zu entwickeln.

Dr. Linlin Zhang, Prof. Dr. Rolf Hilgenfeld und Xinyuanyuan Sun. (v.l.n.r.; Foto: Elena Vogt / Universität zu Lübeck)

Die Lübecker Forschungsgruppe um Dr. Linlin Zhang und Prof. Dr. Rolf Hilgenfeld meldet Erfolge bei der Erforschung des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, die Kristallstruktur der sogenannten viralen Hauptprotease (Mpro, auch 3CLpro genannt) aufzuklären.

Das ist der Teil, der für die Vermehrung der Viren im menschlichen Körper verantwortlich ist. Auf Grundlage der aufgeklärten Strukturen war es den Forschern möglich, einen Hemmstoff zu entwickeln. Auch sei es möglich, dass die entdeckten Details zur Entwicklung weiterer Wirkstoffe beitragen könnten, berichten die Forscher.

Sie erklären: Die Hauptprotease ist ein Schlüsselenzym im Lebenszyklus des Coronavirus, da sie die riesigen Polyproteine prozessiert, in die die virale RNA zunächst übersetzt wird, nachdem es das Innere der menschlichen Zelle erreicht hat. Die Protease schneidet zwölf kleinere Proteine aus den Polyproteinen heraus, die wiederum Komponenten des Replikationskomplexes bilden, der das Kopieren des viralen RNA-Genoms bewerkstelligt.

Lesen Sie auch: Corona-Krise: Ist Essen bestellen noch sicher?

„Wenn es uns gelingt, die Hauptprotease zu blockieren, können wir daher die Virusreplikation unterbinden", so Hilgenfeld.

Forschungen laufen seit 2013

Bereits seit 2013, direkt nach Beginn des Ausbruchs des Middle-East Respiratory Syndromes (MERS) auf der arabischen Halbinsel, arbeitet der Chemiker und Strukturbiologe an solchen Hemmstoffen. Seit dem 11. Januar dieses Jahres habe er mit seinen Mitarbeiterinnen Dr. Linlin Zhang und Xinyuanyuan Sun fieberhaft an der Aufklärung der dreidimensionalen Struktur des Schlüsselenzyms geforscht.

„Wir identifizierten die Region in dem Genom, die ein virales Schlüsselenzym, die sogenannte Hauptprotease oder 3C-artige Protease, kodiert. Wir übersetzten die entsprechende RNA-Sequenz in DNA, ließen das entsprechende Gen durch eine Firma synthetisieren und exprimierten es in E. coli-Bakterien“, berichtet Prof. Hilgenfeld.

Röntgenstrahlung machte die Struktur sichtbar

Ende Januar hatte das Team genügend Enzyme gereinigt und kristallisiert. Damit war die Grundlage geschaffen, um die Anordnung der Atome im dreidimensionalen Raum durch Röntgenstrahlung sichtbar zu machen.

Kristallstruktur der Hauptprotease des neuen Coronavirus (Abb.: Linlin Zhang et al. - https://doi.org/10.1101/2020.02.17.952879)

„Am 1. Februar transportierten wir diese Kristalle zum BESSY-Synchrotron in Berlin, um sie dort in einen intensiven Röntgenstrahl hineinzubringen. Ein paar Stunden später hatte ich die Struktur durch Anwendung wohletablierter mathematischer Verfahren und ausgereifter Computerprogramme aufgeklärt", sagt Dr. Linlin Zhang.

Erste Tests an Mäusen erfolgreich

Anhand dieser Struktur sei es Hilgenfeld möglich gewesen, seine bereits früher entwickelte Leitverbindung in einen potenten Hemmstoff des neuen Coronavirus zu verwandeln. Mitte Februar schickte das Team größere Mengen des Hemmstoffs an Dr. Katharina Rox, DZIF-Wissenschaftlerin am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig. Dort wurde der Wirkstoff erfolgreich an Mäusen getestet. Es habe sich gezeigt, dass der Stoff nicht toxisch sei und am besten inhaliert oder unter die Haut injiziert wird.

Noch keine Hilfe im aktuellen Kampf gegen das Coronavirus

„Jetzt wird unser Wirkstoff zu einem Medikament entwickelt werden müssen", erläutert Rolf Hilgenfeld. „Dafür müssen wir ein pharmazeutisches Unternehmen ins Boot holen, da nur so die finanziellen Belastungen klinischer Versuche getragen werden können.“

Coronavirus: Diese Internetseiten und Hotlines sollte man kennen

Im aktuellen Kampf gegen das Coronavirus werde das Medikament jedoch noch keine Hilfe sein. Denn es werde sicher mehrere Jahre dauern, bis der Wirkstoff in einem Anti-Coronavirus-Medikament Anwendung finden könne, so die Forscher. Wenn alles gut gehe, könne ein solches Medikament für SARS-CoV-3 zur Verfügung stehen.

Die Ergebnisse von Prof. Hilgenfelds Forschung wurden Ende März in dem renommierten Wissenschaftsmagazin „Science“ veröffentlich und seine Arbeit wird ab dem 1. April auch von der Europäischen Kommission unterstützt.

Corona-Krise: Die aktuellen Entwicklungen gibt’s hier