Hemmstoffe gegen Corona- und Flaviviren gesucht

Neue Substanzen sollen helfen, virale Zoonosen zu stoppen. Das Team von Prof. Dr. Christian Klein an der Universität Heidelberg ist auf der Suche nach geeigneten Mitteln, welche die Viren davon abhalten, sich zu vermehren. Das Ziel: erfolgversprechende Wirkstoffe bis zur Anwendung weiterentwickeln.

Illustration Menschen im Labor bei der Forschung zu antiviralen Wirkstoffen
Die Förderinitiative "Virale Zoonosen - Innovative Ansätze in der Wirkstoffentwicklung" schlägt eine Brücke zwischen risikoreicher Grundlagenforschung und praktischer Anwendung. (Design: Freepik http://www.freepik.com)

Im Mittelpunkt des Heidelberger Projektes stehen Flavi- und Coronaviren, die Infektionskrankheiten wie Zika, Dengue, West-Nil-Fieber oder das Middle East Respiratory Syndrome (MERS) verursachen. Sie alle sind sog. virale Zoonosen, werden also von Tieren auf Menschen übertragen. Ziel ist es, Wirkstoffe gegen diese Erreger zu identifizieren und in präklinischen Studien weiterzuentwickeln. "Aufbauend auf unseren bisherigen medizinisch-chemischen Arbeiten zum Dengue-Fieber wollen wir die Suche nach Wirkstoffen, die an diesem Punkt der Virusvermehrung ansetzen, auf bislang weniger beachtete Erreger wie das MERS-Coronavirus und das West-Nil-Virus, aber auch auf SARS-CoV-2 ausweiten", erklärt Prof. Dr. Christian Klein vom Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie. Erfolgversprechende Substanzen mit klinischem Translationspotential sollen zusammen mit einer niederländischen Pharmafirma zur Anwendung weiterentwickelt werden.

Der Ansatz des Projektteams basiert auf neuen Erkenntnissen zu sogenannten Proteaseinhibitoren. Dabei handelt es sich um Moleküle, die die Aktivität von viralen Enzymen in der Zelle hemmen. Diese Enzyme, sogenannte Proteasen, sorgen für die Spaltung von langen Proteinketten – dem viralen "Polyprotein" –, die die Bestandteile für neue Viren enthalten und somit die Virusvermehrung ermöglichen. Mithilfe von geeigneten Hemmstoffen kann dieser Prozess gezielt unterbunden werden. In einigen Fällen werden Proteaseinhibitoren bereits in der antiviralen Therapie eingesetzt, beispielsweise liefern sie bereits einen entscheidenden Beitrag zur Behandlung von HIV-Infektionen.

Entscheidend bei diesen Forschungsarbeiten ist nach Angaben des Wissenschaftlers, dass die an der Vermehrung von Viren beteiligten Prozesse in ihrer natürlichen Umgebung innerhalb von Zellen untersucht werden. Hierbei kommen Reportergen-Assays zum Einsatz. Dabei handelt es sich um intrazelluläre Modellsysteme, die es den Forschenden ermöglichen, die Effekte von Substanzen an dem angezielten Ort der Wirkung zu untersuchen. "Diese zellbasierten Untersuchungssysteme haben bereits einen entscheidenden Beitrag geleistet zur Entdeckung und Optimierung von neuen Substanzklassen aus unserem Labor, die sich derzeit in der präklinischen Entwicklung befinden", sagt Klein. Mit den von seiner Forschungsgruppe entwickelten In-vitro-Testsystemen werden nun umfangreiche Substanzsammlungen nach neuen Wirkstoffen gegen Flavi- und Coronaviren durchsucht. Anschließend sollen sie chemisch optimiert und auf ihre antivirale Wirkung hin getestet werden. Die Stiftung unterstützt das Projekt "Preclinical development of antiviral protease inhibitors targeting flavi- and coronaviruses" mit 450.000 Euro im Rahmen ihrer Ausschreibung "Virale Zoonosen – Innovative Ansätze in der Wirkstoffentwicklung".

Von der Entwicklung weiterer Proteasehemmer erwartet sich der Heidelberger Wissenschaftler besondere Vorteile im Kampf gegen existierende und neuartige virale Bedrohungen. "Wir erhoffen uns eine höhere Breitenwirksamkeit, als diese mit hochspezialisierten und auf einen Erreger zugeschnittenen Impfstoffen erreicht werden kann", betont Christian Klein. "Wir müssen auch in Zukunft damit rechnen, dass Flavi- oder Coronaviren von Tieren wie Kamelen, Fledermäusen, Pferden, Vögeln und Affen auf den Menschen übergehen. Proteaseinhibitoren können das im Fall eines Ausbruchs schnell verfügbare Arzneimittelarsenal ergänzen".

Hintergrund

Das Projekt in Heidelberg ist eines von insgesamt 12 Vorhaben, welche im Rahmen der Ausschreibung "Virale Zoonosen – Innovative Ansätze in der Wirkstoffentwicklung" gefördert werden. Die Stiftung unterstützt damit anwendungsorientierte Forschungsprojekte, die sich mit der Entwicklung von innovativen Therapeutika zur Bekämpfung von viralen Erregern wie SARS-CoV-2 und weiteren viralen Zoonosen beschäftigen.