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Zucker als neue Waffe gegen Viren

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Forscherinnen und Forscher der Universität Genf, der EPFL und der Universität Manchester sind dabei, das therapeutische Arsenal für den Kampf gegen Viren zu verstärken: Mit einer revolutionären, auf Zucker basierenden Behandlung könnten Viren zerstört und ein Beitrag zur Bekämpfung verschiedener viraler Epidemien, darunter wahrscheinlich auch SARS-CoV-2, geleistet werden.

Von der Grippe bis Ebola: Viele Epidemien werden durch Viren verursacht. Es gibt zwar antivirale Behandlungen, aber ihre Wirksamkeit ist begrenzt und sie können die Ausbreitung der Infektion nur selten ganz stoppen. Forscherinnen und Forscher der Universität Genf, der EPFL und der Universität Manchester sind nun dabei, das therapeutische Arsenal für den Kampf gegen Viren deutlich zu verstärken: Über die Veränderung von Zuckermolekülen ist es ihnen gelungen, zahlreiche Viren und insbesondere solche, die Atemwegs- und Herpesinfektionen auslösen, durch einfachen Kontakt zu zerstören. Diese Ergebnisse könnten schnell den Weg für die Entwicklung von antiviralen Medikamenten mit breitem Wirkspektrum ebnen, die zahlreiche Viren und wahrscheinlich auch das Coronavirus zerstören können.

«Die heutigen antiviralen Medikamente hemmen mehrheitlich die Virenvermehrung, ohne jedoch die Viren zu zerstören.»

 

«Die modifizierten Zuckermoleküle locken die Viren an und inaktivieren sie dauerhaft.»

Als «viruzid» bezeichnete Substanzen wie Javelwasser können Viren durch einfachen Kontakt abtöten. Sie sind jedoch extrem giftig für den Menschen und die Umwelt und verursachen bei der Einnahme oder Anwendung am menschlichen Körper schwere Schäden. Aus medizinischer Sicht ist die Situation so: Die heutigen antiviralen Medikamente hemmen mehrheitlich die Virenvermehrung, ohne jedoch die Viren zu zerstören. Ausserdem sind sie nicht immer zuverlässig, da die Viren mutieren können und somit resistent werden.

«Um diese beiden Hindernisse zu überwinden und wirksam gegen Virusinfektionen vorgehen zu können, haben wir uns einen ganz anderen Angriffspunkt überlegt», betont Caroline Tapparel Vu, Professorin in der Abteilung für Mikrobiologie und Molekularmedizin an der medizinischen Fakultät der Universität Genf, die die Arbeit zusammen mit Francesco Stellacci, Professor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaft und Technologie der EPFL und Leiter des Labors für Nanowerkstoffe und supramolekulare Schnittstellen, geleitet hat.

Einfacher Kontakt genügt

Die Forscherinnen und Forscher hatten zuvor ein antivirales Medikament auf der Basis von Gold hergestellt. Nun ist es ihnen mit dem gleichen Konzept gelungen, einen antiviralen Wirkstoff zu entwickeln, indem sie natürliche Derivate von Glukose namens Cyclodextrine benutzten. «Cyclodextrine haben zahlreiche Vorteile: Sie sind noch biokompatibler als Gold und einfacher einzusetzen, lösen keine Resistenzmechanismen aus und sind nicht giftig», erklärt Samuel Jones, Forscher an der Universität Manchester und Mitglied des Henry Royce Institute for Advanced Materials.

«Ausserdem werden sie schon häufig benutzt, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie, was die Markteinführung von pharmazeutischen Behandlungen mit diesen Wirkstoffen vereinfacht», sagt Valeria Cagno, Forscherin an der medizinischen Fakultät der Universität Genf. Wie funktioniert das? Die modifizierten Zuckermoleküle locken die Viren an und inaktivieren sie dauerhaft. Sie beschädigen die Aussenhülle der Viren und können so die infektiösen Partikel durch einfachen Kontakt zerstören statt nur das Virenwachstum zu hemmen. Und dieser Mechanismus scheint unabhängig vom Virustyp zu funktionieren. Um die durch diese Entdeckung eventuell möglich gewordene pharmazeutische Entwicklung zu untersuchen, wurde ein Patent angemeldet und ein Spin-off gegründet. Die sehr stabilen Cyclodextrine könnten so beispielsweise als Crème, Gel oder Nasenspray eingesetzt werden.

Hoffnung im Kampf gegen Epidemien

Es gibt zwar Medikamente gegen bestimmte Viren wie HIV oder Hepatitis C, aber keine allgemeinen Wirkstoffe. Deshalb ist die Entwicklung neuer antiviraler Arzneimittel von zentraler Bedeutung, vor allem für die Bekämpfung der verheerendsten Viren oder neu auftretender Erreger, gegen die es zurzeit noch keine Behandlung gibt. Dank antiviraler Medikamente mit breitem Wirkspektrum könnten so durch Viren verursachte Epidemien schneller und wirksamer unter Kontrolle gebracht werden. «Wenn wir den Übergang zu konkreten Anwendungen schaffen, könnte unsere Arbeit eine weltweite Wirkung entfalten. Unser Produkt könnte auch gegen neue Viren wie das kürzlich aufgetauchte Coronavirus wirksam sein», meinen die Autorinnen und Autoren abschliessend.

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