Viren können ihr Erbgut innerhalb relativ kurzer Zeit durch Mutationen verändern. Auf diese Weise können nicht nur Resistenzen gegen antivirale Medikamente entstehen, sondern auch neue, gefährlichere Varianten von Krankheitserregern, die das Potenzial haben, weltweite Pandemien auszulösen. Welche Viren zukünftig eine Bedrohung für den Menschen darstellen werden, lässt sich jedoch kaum vorhersagen. Die Entwicklung spezifischer Medikamente kann also erst beginnen, wenn sich das Virus bereits verbreitet. Therapien mit einem breiten Wirkspektrum gegen verschiedene Viren gibt es noch nicht.
Zuckermoleküle als Angriffspunkt
„Dieser Mangel an Behandlungsmöglichkeiten kann dazu führen, dass die Bevölkerung jahrelang verwundbar bleibt, während Impfstoffe und Therapeutika entwickelt werden“, sagt Adam Braunschweig vom Hunter College in New York. Um dieses Problem zu lösen, hat er gemeinsam mit einem Team um Erstautor Shahrzad Ezzatpour von der Cornell University in Ithaca nach möglichen Angriffspunkten gesucht, die vielen verschiedenen Viren gemeinsam sind und möglichst wenigen Veränderungen unterliegen.
Fündig wurden die Forschenden bei den sogenannten N-Glykanen. Dabei handelt es sich um Zuckermoleküle auf der Hülle von Viren, die mit den viralen Proteinen interagieren. Bei Sars-CoV-2 helfen sie beispielsweise den Spike-Proteinen, sich vor dem Immunsystem zu verstecken. „Diese N-Glykane sind an vielen wichtigen Schritten im viralen Lebenszyklus beteiligt, einschließlich der Virusreplikation, der Übertragung und dem Eindringen in neue Wirtszellen“, erläutert das Team. Anders als die Proteine an der Oberfläche von Viren verändern sich die Glykane kaum und haben bei vielen verschiedenen, nicht verwandten Virusfamilien eine ähnliche Struktur.
Wirksam gegen zahlreiche Viren
Auf der Suche nach Wirkstoffen, die an die viralen Glykane binden und so ihre Funktion blockieren können, durchforsteten Ezzatpour und seine Kollegen eine Bibliothek von 57 synthetischen Kohlenhydratrezeptoren. Dabei testeten sie jeweils in Zellkulturen, inwieweit die Substanzen Infektionen mit verschiedenen Viren verhindern können. Tatsächlich zeigten vier der Verbindungen eine breite Wirksamkeit gegen Viren aus fünf nicht verwandten Virusfamilien, darunter einigen der gefährlichsten Krankheitserreger der Welt: Ebola, Marburg-Virus, Nipah-Virus, Hendra-Virus, sowie Sars-CoV-1 (SARS) und Sars-CoV-2 (Covid-19).
Die beiden vielversprechendsten Wirkstoffe mit der geringsten Toxizität testeten die Forschenden zudem an Mäusen. Dazu sorgten sie zunächst dafür, dass die Tiere einen schweren Covid-19-Verlauf entwickelten. Einige Tiere erhielten dann eine einzelne Dosis eines Nasensprays mit einem der beiden Wirkstoffe, andere dienten als Kontrollgruppe. Das Ergebnis: Während alle Tiere aus der Kontrollgruppe spätestens sechs bis neun Tage nach der Infektion so viel Gewicht verloren hatten, dass sie eingeschläfert werden mussten, überlebten acht von neun Mäusen, die mit dem erfolgreichsten Medikament behandelt wurden. Zudem wiesen diese Tiere deutlich weniger virale Kopien in der Lunge und im Gehirn auf. Weitere Analysen bestätigten, dass dieses Mittel tatsächlich durch eine Bindung an die viralen N-Glykane wirkt und auf diese Weise verhindert, dass die Viren an Zellen andocken oder in sie eindringen können.
